KAVITASI
Kavitasi adalah kondisi menguapnya zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Misalnya air pada tekanan 1 atmosfer akan mendidih dan menjdi uap jenuh pada temperature 1000C. Tetapi jika tekanan direndahkan maka air akan mendidih pada temperature yang lebih rendah. Jika tekanannya cukup rendah maka pada temperature kamar pun air akan mendidih.
Apabila zat cair mendidih, maka akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair. Hal ini dapat terjadi pada zat cair yang sedang mengalir di dalam pompa maupun di dalam pipa. Tempat-tempat yang bertekanan rendah dan atau yang berkecepatan tinggi di dalam aliran, sangat rawan terhadap terjadinya kavitasi. Pada pompa misalnya, bagian yang mudah mengalami kavitasi adalah pada sisi isapnya. Kavitasi akan timbul bila tekana isap terlalu rendah.
Jika pompa mengalami kavitasi, maka akan timbul suara berisik dan getaran. Selain itu untuk kerja pompa akan menurun secara tiba-tiba, sehingga pompa tidak dapat bekerja dengan baik. Jika pompa dijalankan dalam keadaan kavitasi secara terus menerus dalam jangka waktu yang lama, maka permukaan dinding saluran disekitar aliran yang berkavitasi akan mengalami kerusakan. Permukaan dinding akan termakan sehingga menjadi berlubang-lubang atau bopeng. Peristiwa ini disebut erosi kavitasi, sebagai akibat dari tumbukkan gelembung-gelembung uap yang pecah pada dinding secara terus-menerus.
Head Isap Positif Netto (NPSH)
Seperti yang telah diuraikan, kavitasi akan terjadi bila tekanan suatu aliran zat cair turun sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Jadi, untuk menghindari kavitasi, harus diusahakan agar tidak ada bagianpun dari aliran di dalam pompa yang mempunyai tekanan statis lebih rendah dari tekanan uap jenuh cairan pada temperatur yang bersangkutan. Dalam hal ini perlu diperhatikan dua macam tekanan yang memegang peranan.
Baca Juga : pengertian konveksi paksa internal flow dan paksa external
Pertama, tekanan yang ditentukan oleh kondisi lingkungan dimana pompa dipasang, dan kedua, tekanan yang ditentukan oleh aliran di dalam pompa. Berhubungan dengan hal tersebut diatas, maka dapat didefinisikan suatu head Isap Positif Netto atau NPSH, yang akan dipakai sebagai ukuran keamanan pompa terhadap kavitasi. Dengan mengetahui NPSH yang tersedia pada sistem (intalasi), dan dengan mengetahui NPSH yang diperlukan oleh pompa, maka bisa merencanakan suatu pompa dana instalasinya.
NPSH yang Tersedia pada Instalasi
NPSH yang tersedia adalah: head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pada pompa (ekivalen dengan tekanan mutlak pada sisi isap pompa), dikurangi dengan tekanan uap jenuh zat cair di tempat tersebut.
Dalam hal pompa yang menghisap zat cair dari tempat terbuka (dengan tekanan atmosfer pada permukaan zat cair), maka besarnya NPSH yang tersedia adalah:
(1)
Dari persamaan (1) dpaat dilihat bajwa NPSH yang tersedia merupakan tekanan absolut yang masih tersisa pada sisi isap pompa setelah dikurangi tekanan uap. Besarnya hanya tergantung pada kondisi luar pompa di mana pompa dipasang. Tinggi hisap hs biasanya diukur dari permukaan zat cair sampai sumbu poros (untuk pompa dengan poros mendatar) atau sampai titik tertinggi pada lubang isap implelar (pada pompa poros tegak).
Jika zat cair diisap dari tangki tertutup maka tekanan Pa dalam persamaan (1) menyatakan tekanan mutlak yang bekerja pada permukaan zat cair di dalam tangki tersebut. Khususnya jika tekanan di permukaan zat cair sama dengan tekanan uap jenuhnya, maka Pa = Pv sehingga persamaan (1) akan menjadi:
(2)
hs adalah negatif (-), karena permukaan zat cair dalam tangki jauh lebih tinggi daripada sisi isap pompa. Pemasangan pompa semacam ini diperlukan untuk mendapatkan harga hsv (NPSH) positif.
NPSH yang Diperlukan
Tekanan terendah dalam pompa biasanya terdapat di suatu titik dekat setelah sisi masuk sudu impelar. Di tempat tersebut, tekanannya adalah lebih rendah daripada tekanan pada lubang isap pompa. Hal ini disebabkan oleh kerugian head di nosel isap, kenaikan aliran karena luas penampang yang menyempit, dan kenaikan kecepatan aliran karena tebal sudu setempat.
Agar tidak terjadi penguapan zat cair, maka tekanan pada lubang masuk pompa, dikurangi penurunan tekanan di dalam pompa, harus lebih tinggi daripada tekanan uap zat cair. Head tekanan yang besarnya sama dengan penurunan tekanan ini disebut NPSH yang diperlukan. Besarnya NPSH yang diperlukan berbeda untuk setiap pompa. Untuk suatu pompa tertentu, NPSH yang diperlukan berubah menurut kapasitas dan putarannya. Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, maka harus dipenuhi persayaratan berikut:
NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan
Harga NPSH yang tersedia dapat dihitung kembali dari kondisi instalasi menurut pers. (1) dan (2), sedangkan harga NPSH yang diperlukan harus diperoleh dari pabrik pompa yang bersangkutan. Namun, untuk penaksiran secara kasar, NPSH yang diperlukan dapat dihitung dari konstanta kavitasi σ seperti diuraikan di bawah ini.
Jika head total pompa pada titik efisiensi maksimum dinyatakan sebagai HN, dan NPSH yang diperlukan untuk titik ini HsvN, maka σ didefinisikan sebagai:
(3)
Bilangan σ ini disebut “koefisien kavitasi Thomas”.
Dari percobaan diketahui bahwa harga σ menunjukkan ketergantungan terhadap ns untuk pompa-pompa yang mempunyai bentuk umum. NPSH diperlukan dapat ditaksir sebagai berikut:
NPSH yang diperlukan = HsvN = σHN
Seringkali orang menggunakan bilangan “kecepatan spesifik isap” S sebagai pengganti perhitungan dengan σ. Adapapun definisi kecepatan spesifik isap adalah sebagai berikut:
(4)
Jika QN dinyatakan dalam m3/min., HsvN dalam m, dan n dalam rpm maka harga S untuk pompa-pompa berbentuk umum adalah sebesar 1200. Harga ini tidak tergantung pada ns. Maka HsvN ditentukan dari pers (4).
(5)
Adapun antara S dan O terdapat hubungan sebagai berikut:
(6)
Semua rumus di atas berlaku untuk titik efisiensi tertinggi. Jika titik kerja pompa berada di luar titik efisiensi terbaik ini, maka sudut aliran masuk dan sudut sudu tidak sesuai lagi. Khususnya, jika kapasitas menjadi lebih besar, maka kecepatan aliran juga bertambah besar. Dalam hal demikian, penurunan takan pada sisi masuk sudu menjadi lebih besar, sehingga NPSH yang diperlukan menjadi naik. Hal ini perlu diperhatikan secara khusus jika pompa harus bekerja pada kapasitas yang lebih daripada kapasitas titik efisiensi optimumnya. Perubahan NPSH yang diperlukan sangat tergantung pada bentuk pompa.
materi referensi:
https://catatanabimanyu.wordpress.com/2011/05/07/apa-kavitasi-itu/
Terus Bagaimana cara mengatasi kavitasi itu??? Ingin tahu??? …….
Berikut cara menghindari kavitasi.Persamaan untuk meninjau kavitasi adalah NPSH dan NPSH ini harus bernilai positif. Jika negatif maka kavitasi telah terjadi.
NPSH = (Patm – Pv/ ρg) – Z
Lalu untuk aplikasi pompa dan piping diperluas menjadi,
NPSH = (Patm – Pv/ ρg) – Z – NPSH_required – H_loss
Jadi yang mempengaruhi kavitasi adalah,
- Patm, tekanan atmosfer semakin tinggi dari permukaan air laut, maka tekanan atmosfer semakin rendah. Karena itu dapat meningkatkan resiko kavitasi(jika NPSH menjadi negatif).
- Pv, tekanan jenuh.
Temperatur cairan yang dipompa sangat berpengaruh pada nilai NPSH. Semakin tinggi temperatur yang dipompa, maka resiko kavitasi semakin tinggi. - Z, ketinggian kolom air suction ke pompa
Semakin tinggi pompa dari kolom air yang akan dihisap, kemungkinan terjadi kavitasi akan semakin tinggi. Semakin tinggi air semakin rendah tekanan. - NPSH required,
Pompa umumnya memiliki karakteristik NPSH required tersendiri. - H_loss
Panjang pipa suction, jumlah fitting, strainer dan jenis pipa yang kasar, akan mempengaruhi rugi tekanan/head, yang akan berpengaruh pada besarnya sisa NPSH.
Maka, solusi untuk mencegah kavitasi pada desain awal dan saat operasi adalah,
- Sebisa mungkin meletakkan posisi pompa di bawah muka air/fluida sisi hisap
- Menjaga temperatur fluida agar tidak terlalu tinggi
- Mengurangi jumlah fitting pada area suction
- Diameter nominal pipa harus lebih besar atau sama dengan nominal flange suction pompa
- Jika dipakai strainer, maka luas bukaan mesh strainer sekurangnya 1.5x DN suction.
- Pilih pompa dengan kategori dengan NPSH_required yang rendah
- Jika kavitasi sudah terjadi dan instalasi harus tetap, maka pompa harus dioperasikan pada flow rate yang rendah.Demikian,,dipersilakan untuk saran dan tambahan materi yang teman2 ketahui
