1. FUNGSI DAN KLASIFIKASI PERAPAT
1.1 Fungsi Perapat
Perapat digunakan untuk mencegah kebocoran cairan, zat padat, dan gas dari bagian mesin dan peralatan industri lainnya dan menghalangi kotoran dan sumber-sumber kontaminasi dari luar masuk ke dalam mesin atau sistem pemipaan.
Ketika peralatan industri menjadi lebih canggih, kondisi yang harus berada di bawah operasi perapat menjadi semakin sulit dan teknologi perapat telah dikembangkan secara cepat pada 20 tahun terakhir dalam rangka untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Tuntutan dari industri ruang angkasa sangat kuat mempengaruhi perkembangan teknologi perapat ini.
Walaupun perkembangan tercanggih telah mengambil alih, disain perapat tradisional masih digunakan secara luas di industri. Sebelum membahas secara mendalam tentang jenis-jenis perapat adalah sangat berguna untuk melihat bagaimana perapat diklasifikasikan menurut karakteristik operasi dan aplikasinya.
1.2 Klasifikasi Perapat
Perbedaan yang paling mendasar yang harus dimengerti adalah perbedaan antara perapat statis dan perapat dinamis. Perapat statis adalah perapat yang digunakan untuk merapatkan antar permukaan yang relatif tidak terdapat gerakan sedangkan perapat dinamis digunakan dimana terjadi gerakan relatif. Perapat statis sering diarahkan sebagai penghubung (Joint) sedangkan perapat dinamis diarahkan sebagai pembungkus (Packing) atau kelenjar pembungkus (Packing Gland).
Perapat dinamis selanjutnya dapat dikelompokkan ke dalam dua kategori utama, yaitu perapat kontak (Contact Seal) dimana elemen perapatnya bergesekan dengan permukaan pasangannya yang terkena beban, dan perapat longgar (Clearance Seal) di mana bekerja dengan kelonggaran positif antara permukaan perapatnya.
Klasifikasi perapat untuk mesin yang berputar
2. PERAPAT STATIS (STATIC SEALS)
2.1 GASKETS
Gasket adalah perapat statis untuk menahan cairan, benda padat, dan gas pada sluruh jenis mesin, behana dan sistem perpipaan dan dapat beropearasi di bawah beranekaragam kondisi pelayanan. Gasket normalnya ditempatkan diantara benda kaku dan biasanya merapatkan permukaan logam.
2.1.1 Prinsip kerja
Gasket memerlukan suatu gaya tekan untuk menjaga kontak. Gaya ini biasanya didapatkan melalui seperangkat flens dan baut tetapi beberapa jenis pengapit atau penjepit dapat juga digunakan. Gaya tekan dikenakan ke bahan gasket antara permukaan flens harus mampu :
· Memuat beranekanragam bentuk permukaan pada permukaan flens dan pada bahan gasket itu sendiri.
· Mengatasi gaya hidrostatis yang disebabkan tekanan dalam yang mencoba mendorong flens.
· Menyisakan tegangan yang cukup untuk menahan tekanan dan mencegahnya from extruding the gasket through the clearance space.
Gambar 2 menunjukkan hubungan antara gaya yang bekerja pada gasket.
Untuk menjamin bahwa gasket terus dapat merapatkan ketika bahan kendor dianjurkan agar tegangan tekan dapat dijaga di atas tekanan dalam. Salah satu faktor dari dua biasa dilakukan. Karena itu beban tekanan pada gasket dapat dihitung dari :
Tegangan tekanan sisa = 2 x tekanan dalam
Ini kemudian memungkinkan gaya baut atau beban gabungan dapat hitung dari :
Gaya baut = Gaya hidrostatis + beban sisa gasket
Karena faktor keamanan yang sudah diizinkan dalam menentukan tegangan gasket, tidak ada izin khusus untuk memuat kebutuhan permukaan yang sempurna. Tetapi, kemampuan gasket untuk memuat permukaan secara sempurna akan bergantung pada sifat dasar dan ketebalan bahan dalam hubungannya dengan kehalusan permukaan flens dan tekanan permukaan. Bahan gasket yang lembut, dimana dapat memberikan fungsi perapatan yang baik untuk permukan yang kasar, dapat bekerja pada tekanan kerja yang diperlukan. Hal ini diperlukan untuk memperbaiki kehalusan permukaan flens sehingga bahan gasket yang tipis dan keras mampu menahan tekanan kerja, dapat digunakan.
Secara umum, bahan gasket tang tipis lebih cocok untuk menahan tekanan internal yang tinggi ketika digunakan antara flens yang cocok karena daerah yang terkena tekanan internal berkurang..
Walaupun suatu permukaan dengan derajat kehalusan tinggi sangat diinginkan dalam semua kasus, ini dapat menjadi tidak diperlukan karena mahal dan harus diingat bahwa beberapa permukaan yang kasar membantu memberikan cengkraman, khususnya bagi bahan gasket yang keras.
Jika fungsi perapat yang baik akan dicapai, adalah juga penting bahwa permukaan flens harus sejajar dan cukup kaku untuk menahan distorsi.
Meskipun rancangan flens dapat bermacam-macam, ada sejumlah bentuk flens standar dalam penggunaan umum di industri,
Gasket dapat juga berbentuk ring, dimana diameter luar dibuat lubang baut, atau jenis muka penuh (Full Face),
2.1.2 Bahan Gasket
Bahan gasket umumnya butuh karekteristik yang lembut dan mampu terderformasi, dan elastisitas serta fleksibilitas yang tinggi. Bahan juga harus tahan terhadap pengerasan dan kelelahan. Lembut dan mampu deformasi memungkinkan gasket untuk mengakomodasi permukaan yang tidak beraturan, dan elastisitas diperlukan agar bahan mampu merespon perubahan bentuk yang diperlukan ketika mendapat beban yang berfluktuasi dan pengencangan baut flens.
Meskipun teknisi perawatan tidak perlu untuk memilih bahan gasket, adalah penting untuk mengetahui beberapa sifat bahan dan keterbatasannya.
1. Kertas
Bahan yang murah yang sifatnya dapat ditingkatkan jika diisi dengan bahan pengisi seperti lilin. Umumnya digunakan dalam industri otomotif untuk menyegel air, oli dan minyak. Bahan ini digunakan untuk permukaan yang halus dan rata. Ditemukan bermacam-macain ketebalan dari yang paling tipis sampai karton dan mungkin anti gemuk. Dapat digunakan sampai temperatur 120ºC dan tekanan 120 psi.
2. Kertas yang dipernis
Jenis ini baik sekali digunakan bila cairan bisa diserap oleh kertas biasa. Permukaan dari kertas pernis harus tidak retak atau rusak.
3. Gabus
Berguna pada beban rendah dimana muka flen tidak rata. Memiliki ketahanan yang baik terhadap minyak dan cairan pelarut tetapi tidak cocok terhadap air. Gabus yang dipres ini ada beberapa macam ketebalan. Sebelum memilih kita harus memeriksa berapa ketebalan yang dirninta oleh pabriknya untuk tekanan yang tertentu. Hati-hati jangan sampai sobek, karena bahan ini mudah sobek. Dapat digunakan sampai temperatur 50ºC dan tekanan 50 psi.
4. Gabus campur karet
Sifat dari gabus dapat ditingkatkan dengan mencampurnya dengan bahan elastis seperti neoprene atau nitrile. Menghasilkan bahan dengan kekuatan lebih tinggi dan fleksibel. Baik bagi beban rendah sampai sedang tetapi tidak disarankan bagi kondisi alkali dan keasaman tinggi. Dapat digunakan dari -30ºC sampai 150ºC dan sampai tekanan 50 psi.
5. Karet
Bahan ini adalah salah satu bahan gasket yang paling serbaguna. Bahan ini baik digunakan untuk sambungan yang mengalirkan air dingin. Dan juga bisa digunakan untuk sambungan yang lain asal karetnya cocok, artinya tahan panas untuk sambungan-sambungan yang terjadi panas.
6. Polytetraflouretylene (PTFE)/Teflon
Bahan ini dari bahan kimia padat dan digunakan untuk temperatur yang rendah. Dibuat dalam bentuk tali yang lunak dan bisa digunakan untuk seal datar atau melingkar. Dapat digunakan mulai temperatur -190º sampai 250ºC.
7. Grafit yang dilapisi kain
Bahan ini baik sekali digunakan untuk sambungan yang mengalirkan air panas dan uap.
8. Asbes yang dilapisi tembaga
Sangat baik digunakan untuk temperatur yang tinggi. Periksa instruksinya apakah perlu diberi gemuk dalam pemasangannya atau tidak.
9. Logam
Ketika kondisi operasi menjadi terlalu berat bagi gasket jenis non logam seperti yang disebutkan di atas, berbagai jenis gasket logam dan semi logam dapat digunakan. Gasket logam dibuat dari bahan seperti timah, almunium, tembaga, kuningan, monel, nikel dan bajua paduan digunakan jika temperatur dan tekanan menjadi sangat besar. Dibentuk sedemikian supaya bisa berpegas dan berfungsi sebagai perapat.
2.1.3 Perawatan
Ada sejumlah faktor yang sebaiknya diperhatikan ketika melepas atau memasang gasket.
· Disarankan untuk menyediakan gasket baru yang dibuat sendiri atau dari pabrik dan siap dipasang sebelum melepas sambungan.
· Jangan, jika mungkin, membuat gasket dengan memukul menggunakan palu pada muka flens. Hal ini dapat merusak bahan gasket dan flens.
· Pasang gasket serapat mungkin pada kondisi sambungan.
· Untuk gasket yang terpasang sepenuh permukaan, lubang baut sebaiknya seukuran dengan lubang pada flen.
· Diameter dalam gasket sebaiknya lebih besar dari diameter dalam lubang sambungan untuk mencegah gasket tercampur cairan.
· Jika sambungan rusak secara rutin maka lapisi satu atau kedua permukaan dengan grafit atau pelumas kering yang lain yang cocok dengan isi mesin, bejana atau pipa agar gasket dapat dilepas dengan mudah.
Melepas Sambungan
- Sebelum memulai pastikan sambungan terisolasi dan semua katup tertutup. Keringkan sisa cairan dari sambungan dan bersihkan gas jika diperlukan.
- Untuk flen pipa, kendorkan dan lepas semua baut jika gasket sepenuh permukaan. Untuk gasket jenis ring, kendorkan semua baut hingga cukup untuk melepas gasket.
- Jika gasket sudah dilepas, bersihkan permukaan sambungan dan lepas gasket yang lama dan bahan sambungan lainnya.
- Periksa permukaan sambungan dari goresan, korosi, erosi atau distorsi dan yang sejenis.
Memasang gasket dan merakit sambungan
- Pastikan bahwa permukaan sambungan bersih.
- Baut sebaiknya bersih dan dilumasi dan permukaan belakang flen juga bersih.
- Masukan baut secukupnya dalam salah satu flen untuk menempatkan gasket dan memastikannya rata.
- Dengan gasket pada salah satu flen, pasang flen pasangannya. Setiap usahan dilakukan untuk memastikan flen tetap sejajar.
- Flen yang berat seperti pada bejana dan penukar kalor sebaiknya diarahkan ke posisinya menggunakan crane. Sebaiknya diposisikan pada empat baut pada setiap 90º yang dapat ditarik secara rata agar flen dapat duduk pada posisinya secara merata.
- Masukkan sisa baut dan tarik mereka ke atas pada urutan yang benar
2.2 O-RINGS
O-ring adalah salah satu bentuk yang paling serbaguna dari perapat statis dan juga dapat digunakan sebagai perapat dinamis. O-ring biasanya dipasang dalam alur pada muka flen. Elastisitas bahannya memberikan rapatan yang bagus pada gaya yang reletif rendah.
2.2.1 Prinsip kerja
Faktor kunci dari kinerja O-ring adalah sifat elastik dari bahannya. Bahan elastik dapat ditarik berulang-ulang sampai dua kali dari panjang normalnya dan masih dapat kembali ke ukuran asalnya ketika dilepas. O-ring dengan sifat seperti itu, sekali ditekan, menghasilkan gaya mengencangkan secara otomatis dan dapat juga diatur untuk berbagai perubahan bentuk dalam rumahnya selama kompresi awalnya terjaga. O-ring akan berhenti berfungsi jika bahan kehilangan sifat elastisnya atau jika kompresi awal dari gasket hilang.
Seperti yang dapat dilihat pada gambar di atas, O-ring dengan tekanan awal yang mana dikontrol oleh ukuran ring dan kedalaman alur. Kemudian tekanan awal perapatan adalah hasil dari kompresi. Ketika tekanan dalam (internal pressure) dikenakan melalui celah kelonggaran antara flen merubah bentuk O-ring lebih lanjut dan gayanya melawan sisi alur seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Selama tekanan dalam dikenakan pada O-ring, tekanan perapatan meningkat langsung merespon meningkatnya tekanan dalam. Tetapi, tekanan perapatan total selalu lebih tinggi dari tekanan dalam dengan sebuah persamaan terhadap kompresi awal dari O-ring :
Tekanan perapatan = tekanan dalam + kompresi awal
Tekanan internal maksimal yang dapat ditoleransi oleh O-ring akan bergantung pada karakteristik bahan dan ketahanan terhadap extrusion. Jika tekanan dalam terlalu besar maka ada kecendrungan bagi O-ring untuk masuk ke celah kelonggaran antara flen
Hal ini sering terjadi dengan perapat statis jika denyutan tekanan cukup untuk memaksa bagian flen. Kecenderungan O-ring untuk extrude dapat diatasi dengan menggunakan anti-extrusion ring,
2.2.2 Perawatan
Perhatian yang paling penting ketika menangani O-ring adalah melindunginya dari kerusakan dan memastikan bahwa dikenakan beban yang benar. Pertimbangan-pertimbangan berikut sebaiknya dilakukan.
· Pastikan bahwa ukuran O-ring benar dan sesuai dengan ukuran alur.
· Pastikan bahwa alur dan ceruk bersih dan bebas dari sisi-sisi yang tajam.
· Yakinkan bahwa O-ring duduk dengan tepat dalam alur dan tidak terjepit diantara permukaan flen.
· Muka flens sebaiknya ditekan secara merata dan dengan beban yang sesuai dengan rekomendasi pabrik.
2.2.3 Kerusakan
Kondisi O-ring setelah dilepas dapat memperlihatkan penyebab kerusakan. Ring yang terjepit akan tampak seperti bekas gigitan,
Kerusakan yang disebabkan kesalahan pada saat memasang O-ring biasanya akan tampak seperti takikan atau potongan atau melintir.
Kelebihan panas (overheat) akan menyebabkan O-ring kehilangan elastisitas dan menjadi keras dan retak sebaliknya O-ring yang terkena bahan kimia yang salah akan membengkak dan berubah bentuk,
