BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.11 Kavitasi
Pada sistem pemipaan yang menggunakan pompa sentrifugal sangat mungkin terjadi kavitasi yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran dan perbedaan penampang yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan sampai turun di bawah tekanan uap jenuhnya sehingga menyebabkan terjadinya fenomena yang disebut kavitasi.
Kavitasi adalah peristiwa terbentuknya gelembung-gelembung uap di dalam cairan yang dipompa akibat turunnya tekanan cairan sampai di bawah tekanan uap jenuh cairan pada suhu operasi pompa. Gelembung uap yang terbentuk dalam proses ini mempunyai siklus yang sangat singkat. Knapp (Karassik dkk, 1976) menemukan bahwa mulai terbentuknya gelembung sampai gelembung pecah hanya memerlukan waktu sekitar 0,003 detik. Gelembung ini akan terbawa aliran fluida sampai akhirnya berada pada daerah yang mempunyai tekanan lebih besar dari pada tekanan uap jenuh cairan. Pada daerah tersebut gelembung tersebut akan pecah dan akan menyebabkan shock pada dinding dekatnya. Cairan akan masuk secara tiba-tiba ke ruangan yang terbentuk akibat pecahnya gelembung uap tadi sehingga mengakibatkan tumbukan. Gejala kavitasi yang timbul pada pompa biasanya ada suara berisik dan getaran, unjuk kerjanya menjadi turun, kalau dioperasikan dalam jangka waktu lama akan terjadi kerusakan pada permukaan dinding saluran. Permukaan dinding saluran akan berlubang-lubang karena erosi kavitasi sebagai tumbukan gelembung-gelembung yang pecah pada dinding secara terus-menerus dapat dilihat pada Gambar 2.1
Gambar 2.13 Proses kavitasi
(sumbe
2.11.1. Penyebab kavitasi pada pompa sentrifugal
Pompa sentrifugal mempunyai sifat-sifat teknis yang harus dipenuhi agar dapat beroperasi dengan baik. Salah satu permasalahan yang sering terjadi pada pompa tipe ini adalah gagalnya pompa dalam proses priming, sehingga pompa tidak bisa mengisap dan akhirnya gagal pemompaan serta menyebabkan kerusakan pada bagian-bagian pompa.
Ada beberapa penyebab kavitasi pada pompa sentrifugal diantaranya, adalah : 1. Vaporation ( penguapan)
2. Internal Recirculation (sirkulasi balik di dalam sistem) 3. Turbulance (pergolakan aliran)
4. Vane Passing Syndrome
Cara menghindari proses kavitasi yang paling tepat adalah dengan memasang instalasi pompa dengan NPSH yang tersedia lebih besar dari pada NPSH yang diperlukan. NPSH yang tersedia bisa diusahakan oleh pemakai pompa sehingga nilainya lebih besar dari NPSH yang diperlukan.
Berikut ini hal-hal yang diperlukan untuk instalasi pompa.
1. Ketinggian letak pompa terhadap permukaan zat cair yang diisap harus dibuat serendah mungkin agar head statis lebih rendah pula. Pipa isap
harus dibuat sependek mungkin. Jika terpaksa dipakai pipa isap yang panjang, sebaiknya diambil pipa yang berdiameter satu nomor lebih besar untuk mengurangi kerugian gesek.
2. Kecepatan aliran pada pipa isap tidak boleh terlalu besar (bagian yang mempunyai kecepatan tinggi maka tekanannya akan rendah).
3. Tidak dibenarkan untuk mengurangi laju aliran dengan menghambat aliran disisi isap.
4. Head total pompa harus ditentukan sedemikian hingga sesuai dengan yang diperlukan pada kondisi operasi yang sesungguhnya.
5. Jika head pompa sangat berfluktuasi, maka pada keadaan head terendah harus diadakan pengamanan terhadap terjadinya kavitasi.
6. Menghindari instalasi perpipaan berupa belokan-belokan tajam, karena belokan yang tajam kecepatan fluida akan meningkat sedangkan tekanan fluida akan turun sehingga menjadi rawan terhadap kavitasi.
Gambar 2.14 Kerusakan impeller akibat kavitasi
(sumbe
2.11.2Net Positive Suction Head (NPSH)
Gejala kavitasi terjadi apabila tekanan statis suatu aliran zat cair turun sampai dibawah tekanan uap jenuhnya.Kavitasi banyak terjadi pada sisi isap pompa, untuk mencegahnya nilai head aliran pada sisi hisap harus diatas nilai
head pada tekanan uap jenuh zat cair pada temperatur bersangkutan. Pengurangan
head yang dimiliki zat cair pada sisi isapnya dengan tekanan zat cair pada tempat tersebut dinamakan NetPositif Suction Head (NPSH) atau Head Isap Positif Neto
yang dipakai sebagai ukuran keamanan pompa terhadap kavitasi. Ada dua macam NPSH yaitu NPSH tersedia pada instalasi dan NPSH yang diperlukan pompa.
Gejala kavitasi terjadi pada titik terdekat setelah sisi masuk sudu impeller di dalam pompa. Di daerah tersebut, tekanan lebih rendah daripada tekanan pada lubang isap pompa.Hal ini disebabkan zat cair mengalir melalui nozel isap sehingga kecepatannya naik. Dengan kenaikan kecepatan, tekanan zat cair menjadi turun.
1. Net Positive Suction Head Available (NPSH yang tersedia)
NPSH yang tersedia adalah head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi hisap pompa dikurangi dengan tekanan uap jenuh zat cair ditempat tersebut. Dalam hal pompa yang menghisap zat cair dari tempat terbuka, maka besarnya NPSH yang tersedia dapat dituliskan seperti persamaan
Dimana: ℎ��=�� � -�� � -ℎ�- ℎ��...(2.12) [Lit.6] Dimana, hsv = NPSH yang tersedia Pa = Tekanan atmosfir [kg/m2] Pv = Tekanan uap jenuh [kg/m2]
γ = Berat zat cair per satuan volume [kg/m3]
hs = Head hisap statis (m), hs adalah positif (bertanda +) jika pompa terletak diatas permukaan zat cair, dan negatif (bertanda -) jika dibawah.
Hls = Kerugian head didalam pipa hisap [m]
Jika zat cair dihisap dari tangki tertutup, maka harga Pa menyatakan tekanan mutlak yang bekerja pada permukaan zat cair didalam tangki tertutup tersebut. Khususnya jika tekanan diatas permukaan zat cair sama dengan tekanan uap jenuhnya, maka Pa = Pv. Dalam hal pompa yang menghisap zat cair dari tempat terbuka, maka besarnya NPSH yang tersedia dapat dituliskan Harga hs adalah negatif (-) karena permukaan zat cair didalam tangki lebih tinggi dari pada sisi hisap pompa. Pemasangan pompa semacam ini diperlukan untuk mendapatkan harga NPSH (hsv) positif.
2.Net Positive Suction Head Required (NPSH yang diperlukan)
Tekanan terendah didalam pompa biasanya terdapat disuatu titik dekat setelah sisi masuk sudu impeller ditempat tersebut, tekanan adalah lebih rendah dari pada tekanan pada lubang hisap pompa.Hal ini disebabkan oleh kerugian
head dinosel hisap, kenaikan kecepatan 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 dengan penurunan tekanan didalam pompa harus lebih tinggi dari pada tekanan uap zat cair.Head tekanan yang besar sama dengan penurunan tekanan ini disebut NPSH yang diperlukan atau Net Positive Suction Head Required (NPSHR). Besarnya NPSH yang diperlukan berbeda untuk setiap pompa.Untuk suatu pompa tertentu, NPSH yang diperlukan berubah menurut kapasitas dan putarannya.