Analisis Kavitasi dan Karakteristik Aliran Bukaan Katup Globe Valve Menggunakan Simulasi Solidworks
Ais Saiful 1) , Gatot Soebiyakto 2) , Nurida Finahari 3)
Prodi Teknik Mesin Universitas Widyagama Malang Jl. Taman Borobudur Indah 3 Malang Email: nfinahari@widyagama.ac.id

## Abstrak
Proses  analisa  karakteristik  aliran  fluida  pada  valve  tidaklah  mudah  untuk  dilakukan.  Selain karena  katup  dan  rangkaiannya  merupakan  ruang  tertutup,  geometri  katup  termasuk  dalam kategori  kompleks  untuk  analisis  persamaan  matematika.  Simulasi  berbasis  aplikasi  komputer merupakan  jalan  keluar  yang  mudah  dan  murah.  Aplikasi  simulasi  khusus  untuk  aliran  fluida juga telah dikembangkan. SolidWorks 2020 merupakan aplikasi desain berbasis komputer  yang menawarkan  metode  operasional  sederhana  dan  mudah  dengan  akurasi  tinggi.  Penelitian berbasis  simulasi  aliran  fluida  pada  katup  telah  dilakukan  oleh  beberapa  peneliti  dengan menggunakan aplikasi  yang berbeda-beda. Variabel bebas  yang digunakan adalah lebar bukaan katup,  sedangkan  variabel  terikatnya  adalah  head  loss,  koefisien  tahanan  dan  koefisien  aliran. Penelitian  ini  menambahkan  kajian  karakteristik  kavitasi  dan  aliran  untuk  melihat  proses terbentuknya  pusaran,  dengan  objek  kajiannya  adalah  kontrol  globe  valve  yang  dipandu  trim cage. Hasil penelitian ini menunjukkan kesamaan dengan penelitian sebelumnya, dengan adanya penambahan identifikasi batas kavitasi dan peristiwa pusaran dalam rangkaiannya.
Kata kunci : globe valve, kavitasi, aliran fluida, simulasi, Solidworks

## 1. PENDAHULUAN
Instalasi  perpipaan  adalah  salah satu  rangkaian  penting  dalam  industri  yang terkait  dengan  fluida.  Di  dalam  setiap instalasi  perpipaan  selalu  ditemukan  sistem pengatur  dan  pengendali  aliran.  Sistem tersebut  melibatkan  komponen  yang  disebut katup/ valve [1].  Katup  adalah  alat  mekanis yang  mengatur  aliran  atau  tekanan  cairan. Fungsinya  bisa  menutup  atau  membuka aliran,  mengontrol  laju  aliran,  mengalihkan aliran,  mencegah  aliran  balik,  mengontrol tekanan,  atau  mengurangi  tekanan  [2].    Di dalam katup sering terjadi adanya penurunan tekanan ( pressure drop ) dikarenakan beberapa  faktor  yaitu  lebar  bukaan  katup, koefisien torsi, koefisien kehilangan, koefisien  aliran,  dan  kekasaran  permukaan dinding  [3].  Dengan  mengetahui  kehilangan atau  kerugian  energi  dalam  suatu  sistem katup,  maka  efisiensi  penggunaan  energi dapat ditingkatkan sehingga diperoleh keuntungan yang maksimal [4].
Control valve berfungsi sebagai final control element pada sebuah sistem pengendalian  proses.  Sebuah control  valve harus  selalu  bekerja  dalam  rentang  standar operasi  yaitu  pada  bukaan  katup  25%  –  80% [5].    Jenis control  valve yang  sering  ditemui antara  lain globe  valve , ball  valve dan butterfly valve . Globe valve biasanya digunakan  untuk  situasi  yang  memerlukan perlambatan  [6].  Laju  aliran  melalui  katup dapat disesuaikan ke tingkat yang diinginkan. Globe valve memiliki geometri  yang berbeda dibandingkan  dengan  jenis  katup  lainnya. Aliran fluida melalui katup akan berubah dari horizontal menjadi vertikal ke atas  mengikuti geometri  katup  sebelum  kembali  ke  aliran normal horizontal. Globe valve dapat digunakan untuk mengatur aliran atau tekanan serta menghentikan aliran sepenuhnya. Fungsi Globe  valve ini  berbeda  dengan gate  valve [7]. Control  valve yang  beroperasi  pada temperatur  dan pressure  drop yang  tinggi rentan  mengalami  kavitasi  dan  alirannya
tercekik  ( chocked  flow ).  Kavitasi  adalah suatu  keadaan  yang  disebabkan  oleh berubahnya fase cairan yang sedang dialirkan,  dari  cair  menjadi  uap,  sehingga menimbulkan  gelembung-gelembung  [8]. Gelembung  terbentuk  di  daerah  bertekanan rendah,  terbawa  aliran  dan  pecah  di  daerah bertekanan tinggi.
Gelembung
ini menyebabkan  erosi  permukaan  dan  lubang pada metal [9].
Bukan suatu hal  yang mudah untuk menyelidiki detail aliran fluida di dalam atau di  luar  suatu  objek.  Saat  ini  dimungkinkan untuk memeriksa dan memprediksi karakteristik aliran atau untuk mengoptimalkan geometri dengan
menggunakan simulasi [10]. Untuk itu perlu dilakukan  sebuah  simulasi  yang  mendekati kondisi  aktual  aliran  fluida  di  dalam  obyek tersebut.  Simulasi  yang  umum  digunakan adalah  menggunakan  perangkat  lunak  CFD ( Computational  Fluid  Dynamics ).  CFD adalah  suatu  cabang  mekanika  fluida  yang menggunakan metode numerik dan komputasi untuk memecahkan dan menganalisis  masalah  [8].  Selain  itu, terdapat  satu  aplikasi  komputer  lain  untuk keperluan  tersebut. SolidWorks adalah  salah satunya.
SolidWorks 2020 merupakan
perangkat lunak desain berbantuan komputer  ( Computer  Aided  Design ),  yang digunakan  untuk  membuat  model  2D  atau 3D  [11].  Program  komputer  ini  sederhana namun  memungkinkan  perancang  untuk membuat komponen dan rakitan yang sangat detail  serta  gambar  tingkat  produksi. SolidWorks adalah  alat  yang  sangat  baik untuk menangani banyak
tahapan pengembangan  produk.  Perangkat  lunak  ini tidak hanya menyediakan alat yang diperlukan  untuk  menghasilkan  permukaan yang  kompleks,  rakitan  las  struktural,  dan lainnya,  tetapi  juga  memungkinkan  untuk menguji  desain  sebelum  proses  pembuatan dimulai.  Lingkup  aplikasi  termasuk  untuk analisis  dinamika  fluida,  respon  statis  dan dinamis,  perpindahan  panas,  dan  lain-lain. Aplikasi komputer ini  memiliki keunggulan dalam  meminimumkan  waktu  dan  biaya desain produk, akurasi tinggi yang terkontrol, memiliki sistem studi yang dapat
menggantikan  eksperimentasi  yang  sulit, berbahaya, dan melibatkan titik kritis. Hal ini menjadikan SolidWorks 2020  satu  alat  bantu desain  yang  lebih  ramah  pengguna.  Artikel ini  membahas  tentang  kajian  terbentuknya kavitasi dan karakteristik aliran menggunakan  simulasi SolidWorks 2020. Hasil  kajian  dibandingkan  dengan  penelitian sejenis yang menggunakan aplikasi berbeda.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  merupakan  penelitian eksperimental  berbasis  simulasi  mengguna- kan  aplikasi SolidWorks 2020.  Parameter simulasi  meliputi  variabel  bebas  berupa bukaan  katup,  dan  variabel  terikat  berupa head  loss, koefisien  resitensi,  dan  koefisien aliran. Analisis hasil diarahkan untuk mendeteksi  terjadinya  kavitasi  untuk  kondisi simulasi yang dipilih.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil  pemodelan  dan  pengaturan simulasi
Proses  pembuatan  badan  model obyek control globe valve mengikuti standar ASME  B16.34  dengan  ukuran face  to  face mengikuti  standar  ANSI  B16.10.  Data referensi  diperoleh  dari  HRSG Boiler Recirculation Feedwater Line . Parameternya ditampilkan  pada  Tabel  1,  dengan  kondisi kelas  operasional  ditunjukkan  pada  Tabel  2. Model  ini  masuk  dalam  kategori  Class  300. Hasil  pemodelan  3D  dapat  dilihat  pada Gambar 1.
Tabel 1. Parameter model [12] Fluida AIR Tekanan, (kPa) 2380 Temperatur, (℃) 192 Flowrate (m³/s) 0,027 ∆P (kpa) 700 Line size (inch/mm) 6 / 150 Density (kg/m³) 873,9 Vapor pressure (kpa a) 1315,14
Tabel 2. Basic Equations for Minimum Wall Thickness, mm [12]
Gambar 1. Hasil pemodelan obyek
Dengan  terselesaikannya  proses pemodelan  obyek,  data  parameter  kondisi awal  penelitian  pada  Tabel  1  diproses melalui tool  wizard .  Satuan  unit  sistem diatur  untuk  SI  (m-kg-s),  satuan  temperatur menjadi  Celsius,  dan  satuan  panjang menjadi  milimeter.  Tipe  analisis  yang digunakan  dipilih  analisis  internal  karena area  uji  berada  di  dalam  pipa  dan  katup. Fluida  yang  digunakan  air  yang  masih berbentuk cair. Dalam simulasi ini digunakan asumsi kondisi adiabatik, dengan temperatur  fluida  awal  192℃  dan  tekanan 2380 kPa.
Pada flow  simulation  tree, semua item  di  dalam tree dikembangkan  dan dipilih computational  domain ,  kemudian mengatur geometri obyek dengan
menggeser  tanda  panah  hingga  semua sistem  assembly masuk  di  dalam  kotak. Selanjutnya  tutup  ( lid )  pada  setiap  ujung area batasan kondisi yang diperlukan dalam analisa  ditentukan,  dimana  fluida  mengalir masuk  dan  keluar.  Dalam  hal  ini boundary condition ditetapkan  dengan  nilai  spesifik inlet total pressure sebesar 2380 kPa, outlet volume  flowrate aliran  fluida  sebesar  0.027 m³/s (100 m³/jam).
Simulasi
dimulai dengan
menetapkan goal dan  pilihan  parameter sasaran  yang  diinginkan. Global  goal adalah sasaran untuk semua daerah domain, sedangkan surface goal adalah sasaran untuk salah satu permukaan saja. Parameter sasaran secara  global  yang  diinginkan  adalah temperatur,  densitas,  dan  kecepatan  fluida, sedangkan surface  goal yang  ingin  diraih adalah static pressure pada outlet . Pengaturan mesh dilakukan  secara  otomatis pada  skala  4  dari  7.  Proses  simulasi  yang dilakukan  menggunakan  variabel  bebas bukaan  katup.  Oleh  karena  itu,  untuk mempermudah  menjalankan  program solver , pada configuration manager perlu ditambahkan  kondisi  bukaan  katup  dengan memasukkan  jarak  untuk  mengatur  bukaan katup  tersebut.  Dengan  pengaturan  ini program solver sudah bisa dieksekusi ( run ).

## 3.2 Hasil simulasi
3.2.1 Simulasi head loss
Dalam  praktek  teknik,  kerugian aliran  fluida  dalam  sistem  perpipaan  secara tradisional  dibagi  menjadi  dua  komponen, yaitu  kerugian  akibat  gesekan  sepanjang bagian  pipa  lurus  dan  kerugian  karena  fitur pipa  lokal  seperti  tikungan,  katup, throttle dan  lain  lain  [10].  Secara  umum,  sebuah katup dievaluasi menggunakan tiga koefisien tergantung  pada  sifat  fluida,  kecepatan aliran, perbedaan tekanan ( pressure loss, ΔP) antara  tekanan  masuk  dan  keluar,  koefisien aliran,  koefisien  resistensi,  dan  indeks kavitasi  [13].  Katup  dapat  dianggap  analog dengan  lubang  kontrol  dimana  area  bukaan mudah disesuaikan. Dengan demikian, kerugian  gesekan  melintasi  katup  bervariasi terhadap  aliran  [13].  Diketahui  persamaan Bernoulli mengenai head loss adalah
+ + = + + + Hl       (1)
Karena dan adalah  ketinggian  dan mempunyai nilai yang sama, dan aliran telah terisi  penuh,  maka  kecepatan  awal  dan kecepatan  akhirnya  sama v 1 = v 2 .  Jadi head loss (Hl),
(2)
Untuk  =  densitas  rata-rata,  dan  g  = percepatan gravitasi.
Hasil simulasi bukaan katup terhadap  nilai head  loss ditunjukkan  pada Tabel  3,  untuk  densitas  fluida  pada temperatur 192℃ adalah sebesar 873 kg/m³ dan  besarnya  gravitasi  adalah  9.81  m/s². Dari  Tabel  3  dapat  diketahui  bahwa penambahan  bukaan  katup  mempengaruhi besarnya head  loss .  Semakin  besar  bukaan katup,  semakin  kecil pressure  drop yang terjadi  maka  semakin  kecil  pula head  loss pada  katup.  Anomali  terjadi  pada  bukaan katup  15%  menuju  30%.  Tekanan  pada downstream drastis  dari  sebesar 401230  Pa menjadi  sebesar  2.04  Mpa,  sehingga pressure  drop terukur  sangat  tinggi, meskipun head  loss tetap  menunjukkan penurunan  (Gambar  2).  Mengacu  pada persamaan 2, temuan
simulasi
menunjukkan kesesuaian hasil.
Tabel 3. Hasil simulasi head loss Bukaan Katup (%) Downstream Pressure (Pa) Pressure Drop (Pa) Head Loss (m) 15 401230.39 1978769.61 231.05 30 2045394.78 334605.22 39.07 45 2220447.75 159552.25 18.63 60 2310212.36 69787.64 8.15 75 2335038.02 44961.98 5.25

## 3.2.2. Simulasi koefisien resistensi
Dengan  cara  yang  sama  dengan simulasi head loss , diperoleh hasil simulasi pengaruh  bukaan  katup  terhadap  koefisien resistensi  (Gambar  3).  Hasil  simulasi menunjukkan  bahwa  peningkatan  bukaan katup  mengakibatkan  penurunan  koefisien resistensi,  tetapi  meningkatkan  koefisien aliran.  Koefisien  resistensi  adalah  kerugian gesek di dalam katup dalam hal tekanan dan kecepatan  [13]  yang  ditentukan  dalam persamaan:
(3)
Hasil  simulasi  menunjukkan  kesesuaian dengan persamaan 3.
Gambar  2.  Hasil  simulasi  pengaruh  bukaan katup terhadap head loss
Gambar  3.  Hasil  simulasi  pengaruh  bukaan katup terhadap koefisien resistensi

## 3.2.3 Simulasi koefisien aliran
Koefisien  aliran  Kv  adalah  versi koefisien  Cv  dalam  satuan  SI  campuran. Koefisien  resistensi  dan  koefisien  aliran saling berhubungan. Koefisien aliran menyatakan  jumlah  meter  kubik  per  jam  air yang  akan  mengalir  melalui  katup  dengan kehilangan  tekanan  satu  bar  pada  posisi pembukaan tertentu, seperti yang didefinisikan oleh persamaan [6]:
( ) ⁄ (4)
dimana Q menyatakan debit aliran. Koefisien aliran  berbanding  terbalik  dengan pressure loss. Hasil  simulasi  (Gambar  4)  juga menunjukkan  kesesuaian  dengan  persamaan 4.  Karena  grafik  koefisien  aliran  hampir membentuk garis lurus, maka aliran di dalam pipa simulasi adalah aliran berjenis laminar.
Gambar 4. Hasil simulasi pengaruh bukaan katup terhadap koefisien aliran

## 3.2.4 Simulasi bilangan Reynold
Jenis  aliran  bergantung  pada  rasio gaya  inersia  terhadap  gaya  viskos  dalam fluida. Bilangan Reynolds yang terjadi pada lubang orifice dapat  ditentukan  dengan persamaan:
(5)
dimana D = jarak lubang orifice (m), μ = dynamic viscosity ( centipoise ), v = laju aliran rata-rata (m/s).
Hasil simulasi perhitungan
bilangan Reynold meningkat seiring dengan peningkatan  bukaan  katup  (Tabel  4).  Hasil perhitungan simulasi untuk Bilangan Reynold  menunjukkan  nilai  di  atas  4000. Hal ini mengindikasikan bahwa aliran yang terjadi  dalam  pipa adalah turbulen. Dengan demikian  terindikasi  terjadi  perbedaan temuan  antara  hasil  simulasi  koefisien aliran  dan bilangan  Reynold.  Perbedaan  ini mengindikasikan  terjadinya  kavitasi  di dalam pipa.
Tabel 4. Hasil Perhitungan Bilangan Reynold

## 3.2.5 Analisis kavitasi pada katup
Kavitasi  adalah  salah  satu  hasil dari  aliran  tercekik  ( choked  flow ),  yang terjadi dari peningkatan pressure drop pada saat mempertahankani inlet pressure
konstan,  tanpa  menghasilkan  peningkatan flow rate . Simulasi tidak dapat menunjukkan gelembung  udara  akan  tetapi  dengan memeriksa tekanan terukur dan membandingkannya dengan kondisi terjadinya tekanan uap (Gambar 5), yaitu: Tidak terjadi kavitasi jika, ⇔       | | (6) Terjadi kavitasi jika, ⇔     | | (7)
dapat  ditengarai  kondisi  simulasi  yang menghasilkan  kavitasi.  Kavitasi  terjadi ketika  fluida  berubah  fase  menjadi  uap sehingga timbul gelembung udara. Gelembung  udara  ini  akan  terbawa  aliran dan  tekanan  kembali  naik  di  atas  tekanan uapnya. Kenaikan tekanan
akan menyebabkan gelembung udara yang terbawa aliran pecah.
Gambar 5. Diagram tekanan kavitasi [6]
Dalam simulasi ini distribusi perubahan  temperatur  yang  terjadi  tidak terlalu  siginifikan  (Gambar  6),  temperatur maksimum  terukur  pada  192.48  ℃.  Dari temperatur  fluida  yang  diketahui  192℃ maka  besarnya vapour  pressure dapat dihitung  menggunakan  interpolasi  sehingga didapat tekanan 13.15 bar atau setara dengan 1315  kPa.  Pada  bukaan  15%  terlihat  bahwa setelah  melewati  lubang orifice tekanan mulai  menurun  sampai  di  bawah  tekanan uap.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  pada kondisi  tersebut  fluida  cair  berubah  menjadi gas dan terjadi kavitasi. Gambar 7 menunjukkan  area  batas  awal  terjadinya perubahan fluida cair menjadi gas.
Gambar 6. Distribusi perubahan temperatur
Gambar 7. Batas mulai terjadinya kavitasi
Dalam  kasus  kavitasi,  terjadi perubahan  fasa  cair  menjadi  fasa  gas. Karena  pergerakan  dari  cairan  di  dalam valve  sangat  kompleks,  maka  dapat digunakan  persamaan  kontinuitas  untuk mencari kondisi fraksi campuran dari fluida dengan persamaan berikut:
(     ) (8)
(9)
dimana densitas campuran, densitas gas, densitas  cair,  dan fraksi  volume campuran.
Persamaan  yang  mengatur  untuk model  kavitasi  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  didasarkan  pada  pendekatan fluida tunggal, yang menganggap campuran sebagai satu fluida. Data pada Tabel 5 dapat digunakan untuk  mengetahui batas densitas pada  saat  kondisi  gas  dan  cair.  Adapun batas  densitas  kondisi  cair  sebesar  873.06 kg/m³  dan  batas  kondisi  gas  sebesar  6.68 kg/m³ (Gambar 8).
Tabel 5. Water Saturation Properties [12]
Temp Pressure volume (m³/kg) (℃) (bar) v f v g 120 1.9867 0.0010603 0.89121 140 3.6154 0.0010798 0.50845 160 6.1823 0.001102 0.30678 180 10.028 0.0011274 0.19384 190 12.552 0.0011415 0.15636 200 15.549 0.0011565 0.12721 220 23.196 0.0011902 0.086092
Gambar 8. Density media bukaan 15%
Pada  Gambar  9  terlihat  sebaran densitas  fluida  pada  saat  bukaan  15%  tepat sebelum  memasuki orifice sudah  mulai terjadi  perubahan  kondisi  cair  menjadi campuran.  Pada  saat  media  telah  melewati orifice densitasnya  menjadi  872.8  kg/m³. Dengan  menggunakan  persamaan  8  dan  9, terhitung  fraksi  kondisi  uap  campuran setelah orifice sebesar 0.000969. Ini menunjukkan  bahwa  tingkat  kavitasi  yang terjadi  sangat  kecil.  Untuk  memastikan  hal ini  perlu  diperhatikan  parameter  index kavitasi,  yang  menjadi  ukuran  kemungkinan terjadinya kavitasi. Index kavitasi menentukan tingkat pengembangan
terjadinya  kavitasi,  dan  dapat  dihitung menggunakan persamaan:
⁄ (10)
Dimana P0 =   Pressure (bar absolute) Pv = Pressure Vapour ( 1315000 Pa )
v =   Kecepatan aliran σ =   Index Kavitasi
Hitungan  indek  kavitasi  ditunjuk- kan pada Tabel 6 dan Gambar 9. Dari Tabel 6  terlihat  bahwa  pada  saat  bukaan  15%
tekanan outlet terjadi di bawah nilai tekanan uapnya  yang  berarti  sudah  terjadi  kavitasi. Pada  bukaan  30%  nilai  index  kavitasinya sebesar  726.01.  Nilai  ini  lebih  tinggi  dari nilai  koefisien  resistensinya  yang  sebesar 292.09. Hal ini menunjukkan kemungkinan timbulnya  kavitasi  rendah.  Kondisi  ini menjelaskan  terjadinya  perubahan pressure drop yang sangat tinggi pada Tabel 3.
Tabel 6. Index Kavitasi
Grafik 9. Batas terjadinya kavitasi

## 3.2.6 Karakteristik lintasan aliran
Visualisasi  hasil  simulasi  untuk karakteristik  aliran  yang  melintasi  katup juga  bisa  dimunculkan.  Pada  bukaan  katup 15%  nampak  bahwa  aliran  fluida  yang mengalir mengalami banyak pusaran ( vortex )  yang  saling  bertumbukan  hingga kecepatan  fluida  menurun  hingga  0  m/s, sedangkan  kecepatan  aliran  setelah  melalui lubang orifice sangat  tinggi  hingga  19  m/s (Gambar  10).  Hal  ini  menyebabkan  suara yang  sangat  kencang.  Terlihat  tekanan setelah orifice menjadi  sangat  rendah karena  kecepatan  aliran  yang  meningkat tajam.  Hal  ini  menyebabkan pressure  drop yang  sangat  tinggi  sehingga  dalam  aliran fluida rentan terjadi kavitasi.
Gambar 10. Lintasan bukaan valve 15%
Pada  bukaan  katup  30%,  kecepatan aliran setelah melalui lubang orifice mencapai  11  m/s  dan  tekanannya  sebesar 2045  kPa  (Gambar  11).  Dengan pressure drop yang  tidak  terlalu  tinggi  kemungkinan timbulnya  kavitasi  rendah.  Aliran  fluida memenuhi  bagian  dalam  katup  dan  pada bagian  pipa downstream ,  tetapi  masih terlihat pusaran yang cukup banyak.
Gambar 11. Lintasan bukaan valve 30%
Pada  bukaan  katup  45%  (Gambar 12)  kecepatan  fluidanya  mencapai  10  m/s, tetapi pressure  drop yang  terjadi  cukup
rendah.
Pada tekanan 2220 kPa
kemungkinan  adanya  kavitasi  tidak  dapat terjadi.  Aliran  fluida  setelah orifice terlihat tidak  terjadi  pusaran.  Pada  Gambar  13  dan 14,  kecepatan  aliran  fluida  setelah orifice berada  di  bawah  10  m/s. Pressure  drop yang terjadi rendah dan aliran fluida setelah orifice terlihat tanpa pusaran.
Eksperimentasi  berbasis  simulasi SolidWorks 2020  pada  penelitian  ini dilakukan dengan mengacu pada penelitian- penelitian  terdahulu  yang  dilakukan  oleh [4][10][14].  Mereka  melakukan  kajian mengenai  pengaruh  bukaan  katup  terhadap karakteristik aliran yang meliputi head loss , pressure  drop ,  koefisien  resistensi,  dan koefisien aliran. Dalam hal ini varian katup yang  mereka  teliti  adalah  katup butterfly , katup  bola, gate  valve , globe  valve ,  dan plug valve . Penelitian kami mengkaji varian control globe valve trim cage guided .
Gambar 12. Lintasan bukaan valve 45%
Gambar 13. Lintasan bukaan valve 60%
Gambar 14. Lintasan bukaan valve 75%
Hasil pressure  drop globe  valve menurut  hasil  analisis  Qiu,  et  al.  [15]  pada saat opening rendah,  bernilai  tinggi  karena desain dari katup memiliki luas orifice yang kecil.  Hal  ini  berbeda  dengan  hasil penelitian Malik, et al. [4] yang mendapatkan  nilai pressure  drop tidak terlalu  tinggi.  Pada  penelitian  kami  juga menghasilkan pressure  drop yang  tinggi akan tetapi pada saat bukaan lebih dari 30% pressure  drop yang  dihasilkan  lebih moderat.  Besarnya pressure  drop ini mempengaruhi koefisien
resistensi,
koefisien aliran dan head loss .
Penelitian  ini  juga  membahas kavitasi.  Penelitian-penelitian  terdahulu, kajian  kavitasinya  dilakukan  pada control globe  valve dengan cage berlubang, ball valve, dan venturi  orifice .  Celik,  et  al.  [10] dan  Aulia,  et  al.  [8]  hanya  menunjukkan index  kavitasi  dan  tidak  menjustifikasi terjadinya kavitasi. Beberapa peneliti menghitung  fraksi  volume  uap  dengan membandingkan  besarnya  densitas  fluida yang  terjadi,  dengan  hasil  lebih  akurat. Penelitian  ini  menggunakan  gabungan metode  index  kavitasi  dan  fraksi  uap sehingga  hasil  yang  didapatkan  lebih terverifikasi.
Penelitian kami
juga menambahkan  kontur  lintasan  aliran  yang terjadi untuk menganalisis terjadinya vortex atau  pusaran  aliran  di  dalam  sistem.  Ini merupakan  aspek  kebaruan  penelitian, selain  dari  penggunaan  aplikasi  CAD  yang berbeda, yaitu SolidWorks 2020, yang lebih menawarkan kemudahan dan
kesederhanaan  proses  tanpa  mengurangi tingkat akurasinya.

## 4. KESIMPULAN
Hasil  simulasi  sesuai  dengan  persamaan- persamaan  dasar  analisis  fluida.  Menurut  hasil analisis, pressure  drop berubah  sesuai  dengan flowrate dan  posisi  bukaan  katup.  Jika  jarak bukaan katup kecil maka pressure drop , head loss dan  koefisien  resistensi  besar  tetapi  indeks kavitasi kecil. Pada saat indeks kavitasi lebih kecil dari  koefisien  tahanan  gelembung  kavitasi  akan mulai  terjadi.  Dalam  penelitian  ini  pada  bukaan 15%  terjadi  kavitasi,  posisi  bukaan valve yang aman  dan  terhindar  dari  kavitasi  dimulai  pada bukaan 30%.
Penelitian  ini  menghasilkan  verifikasi simulasi yang lebih lengkap dari metode dan hasil penelitian-penelitian  sejenis  terdahulu,  dengan menggunakan  aplikasi  CAD  yang  berbeda. SolidWorks 2020  yang  digunakan  menawarkan akurasi  yang  baik  tetapi  proses  operasionalnya lebih sederhana dan mudah.

## REFERENSI
[1]. Zami,  Z.  (2010).  Analisa  Valve  dan Kerusakannya. Jurnal  Suara  Teknik  FT Unmuh Pontianak , 70-76.
[2]. Rahmi,  M.,  &  Canra,  D.  (2018). Analisis  kekuatan  ball  valve  akibat tekanan  fluida  menggunakan  finite element  analysis. Jurnal  Teknologi Terapan , vol 4 No 2.
[3]. Asriati,  S.,  Nasrul,  Z.,  Muhammad, Jalaluddin,  &  Azhari.  (2021).  Simulasi pengaruh bukaan valve terhadap pressure  drop  dan  kavitasi  pada  control valve tipe ball valve dengan menggunakan  software  autodesk  CFD (Computational
Fluid Dynamic).
Chemical  Engineering  Journal  Storage (CEJS) , 1 (2) : 46-55.
[4]. Malik,  A.,  Nuryanti,  S.,  Andayani,  R., & Djunaidi, R. (2021). Analisa kerugian head pada berbagai jenis valve terhadap variasi  bukaan  valve. Teknika  :  Jurnal Teknik , 8(1) : 12-20.
[5]. Damayanti,  R.,  Santosa,  P.,  &  Santosa, B.  (2015).  Penentuan  ukuran  control valve  pada  unit  pengolahan  air  bebas mineral iradiator gamma PRFN.
PRIMA , 12(1) : 10-19.
[6]. Parisher,  R.,  &  Rhea,  R.  (2002). Pipe Drafting  and  Design. Massachusetts: Gulf Professional Publishing.
[7]. Al-Amin,  N.,  Rani,  A.,  Awang,  M., Rani, M., Ishar, N., Thompson, H., . . . Hassan, A. (2021). Simulation-enabled Design  and  Analysis  of  Globe  Valve.
Journal  of  Physics:  Conference  Series
(p. 2051.012025). IOP Science Publishing.
[8]. Aulia,  A.,  Nasrul,  Z.,  Sylvia,  N., Hakim, L., & Bahri, S. (2022). Kajian Terhadap  Kavitasi  Dan  Pressure  Drop
Pada  Bukaan  Control  Valve  Tipe Globe  Valve  Dengan  Menggunakan Software Autodesk CFD (Computational Fluid Dynamics). Chemical Engineering Journal Storage (CEJS) , 1(4) : 57-66.
[9]. Yaghoubi, H; Madani, S; Alizadeh, M. (2018).  Numerical  study  on  cavitation in  a globe control  valve with  different numbers  of  anti-cavitation  trims. J Cent South Univ , 25(11): 2677-87.
[10]. Celik,  H.,  Rennie,  A.,  Karayel,  D.,  & Akinci,  I.  (2011).  “Determination  of flow parameters through CFD analysis for  agricultural  irrigation  equipment  :
A  case  study  for  a  mini  valve. Journal of Agricultural Machinery Science , 7(3) : 231-239.
[11]. SEACAD.  (2021,  July  28). Fitur  baru di SolidWorks 3D CAD 2020 . Retrieved from Seacadtech.co.id:
https://seacadtech.co.id/id/fitur-baru- solidworks-3d-cad-2020/
[12]. Smith,  P.,  &  Zappe,  R.  (2004). Valve
Selection Handbook, 5th edition. Burlington: Gulf Professional Publishing.
[13]. Yousaf,  B.,  Qaisrani,  M.,  Khan,  M., Sahar,  M.,  &  Tahir,  W.  (2021). Numerical and experimental analysis of the  cavitation  and  study  of  flow haracteristics  in  ball  valve. Nonlinear Engineering , 10(1) : 535-545.
[14]. Arman,  R.,  Mahyoedin,  Y.,  Khaidir,  & Desilpa,  N.  (2019).  Studi  Aliran  Air Pada  Ball  Valve  Dan  Butterfly  Valve Menggunakan  Metode  Simulasi  Com- putational Fluid Dynamics. Jurnal Kaji- an Teknik Mesin (JKTM) , 4(1) : 38-49.
[15]. Qiu, C., Jiang, C., Zhang, H., Wu, J., & Jin,  Z.  (2019).  Pressure  drop  and cavitation  analysis  on  sleeve  regulating valve. Processes , 7(11) : 829.