Analisa Kavitasi pada Pompa Sentrifugal dengan Gate Valve open

4.4 Analisa Kavitasi pada Pompa Sentrifugal dengan Gate Valve open

100 Kavitasi adalah peristiwa terbentuknya gelembung-gelembung uap di dalam cairaPn yang terjadi 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 daripada tekanan uap jenuh cairan. Pada daerah tersebut gelembung tersebut akan pecah dan akan sssmenyebabkan shock pada dinding di dekatnya. Cairan akan masuk secara tiba-tiba ke ruangan yang terbentuk akibat pecahnya gelembung uap tadi sehingga mengakibatkan tumbukan. Peristiwa ini akan menyebabkan terjadinya kerusakan mekanis pada pompa. Gambar 4.2. Kerusakan pada permukaan sudu impeller akibat kavitasi Satu gelembung memang hanya akan mengakibatkan bekas kecil pada dinding namun bila hal itu terjadi berulang-ulang maka bisa mengakibatkan terbentuknya lubang-lubang kecil pada dinding. Bahkan semua material bisa rusak oleh kavitasi bila dibiarkan terjadi dalam jangka waktu yang lama. Adanya benda asing yang masuk ke dalam pompa akan lebih memperparah kerusakan sebab akan menyebabkan erosi pada dinding impeller. Bagian dari pompa sentrifugal yang paling rawan terkena kavitasi adalah sisi impeller dekat sisi isap yang Universitas Sumatera Utara bertekanan rendah juga tutup impeller bagian depan yang berhubungan dengan sisi isap. Kavitasi pada pompa dengan gate valve closed 100 akan dianalisa dengan menghitung harga NPSH.

4.4.1 Net Positive Suction Head NPSH

Kavitasi akan terjadi bila tekanan statis suatu aliran turun sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Untuk menghindari kavitasi diusahakan agar tidak ada satu bagianpun dari aliran didalam pompa yang mempunyai tekanan statis lebih rendah dari tekan uap jenuh cairan pada temperatur yang bersangkutan. Dalam hal ini perlu diperhatikan dua macam tekanan yang memegang peran penting.Pertama,tekanan yang ditentukan oleh kondisi lingkungan dimana pompa dipasang,dan kedua,tekanan yang ditentukan oleh keadaan aliran didalam pompa. Berhubungan dengan dua hal diatas maka didefinisikanlah suatu Net Positive Suction Head NPSH atau Head Isap Positif Neto yang dipakai sebagai ukuran keamanan pompa terhadap kavitasi. Ada dua macam NPSH, yaitu NPSH yang tersedia pada sistem instalasi , dan NPSH yang diperlukan oleh pompa. Pompa terhindar dari kavitasi jika NPSH yang tersedia lebih besar daripada NPSH yang dibutuhkan.

4.4.1.1 Net Positive Suction Head Available NPSH yang tersedia

NPSH valve closed 100 yang tersedia adalah head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa dikurangi dengan tekanan uap jenuh zat cair ditempat tersebut yang mana gate valve closed 100. Dalam hal pompa yang mengisap zat cair dari tempat terbuka, maka besarnya NPSH valve closed 100 yang tersedia dapat dituliskan sebagai berikut: = Dimana: = NPSH yang tersedia m P a = tekanan atmosfir P v = tekanan uap jenuh air pada temperatur 20 = 2340 Nm 2 Universitas Sumatera Utara γ = berat zat cair per satuan volume = 9790 Nm 3 h s = head isap statis m, h s adalah positif bertanda + jika pompa terletak diatas permukaan zat cair,dan negatif bertanda - jika dibawah. = 0,78 m h ls = kerugian head didalam pipa isap = 0,919 m Sehingga NPSH yang tersedia sesuai dengan persamaan diatas adalah: = 0,78 0,919 = 8,4118 m

4.4.1.2 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 isap pompa. Hal ini disebabkan oleh kerugian head dinosel isap, kenaikan kecepatan aliran karena luas penampang yang menyempit, dan kenaikan kecepatan aliran karena tebal sudu setempat. Agar tidak terjadi pengupan 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 diperlukannet positive suction head required. 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 syarat NPSH yang tersedia lebih besar dari pada NPSH yang diperlukan. Harga NPSH yang diperlukan harus diperoleh dari pabrikan pompa yang bersangkutan. Namun untuk penaksiran secara kasar, NPSH yang diperlukan dapat dihitung dengan persamaan: N N sv H H = σ Universitas Sumatera Utara Dimana: σ = Koefisien kavitasi Thoma H svN = NPSH yang diperlukan m H N = Head total pompa pada titik efisiensi maksimum m. Gambar 4.3. Grafik hubungan antara kecepatan spesifik, efesiensi hidrolis serta koefisien kavitasiThoma. Sumber: Igr J karasik. Pump HandBook. hal 380 Berdasarkan gambar 4.2 dapat diketahui bahwa besar koefisien kavitasi Thoma pada kecepatan spesifik = 1024 rpm adalah sebesar 0.051 maka: Sehingga besarnya NPSH yang diperlukan adalah: N sv H = 0,051 x 7,6118 = 0,3882 m Maka dari perhitungan diatas tampak bahwa NPSH yang tersedia ≥ NPSH yang diperlukan dengan gate valve closed 100, sehingga pompa yang digunakan untuk melanyani instalasi yang dirancang dapat beroperasi tanpa kavitasi. Universitas Sumatera Utara

4.5 Permodelan Geometri dan Hasil Analisa Numerik