4.3.3 Tinggi Tekan pada Pipa Tekan a. Kerugian Head Akibat Gesekan Pipa
Karena bahan dan diameter pipa tekan ini sama dengan pipa isap, maka bilangan Reynold Re = 53773,72 dengan factor gesekan f = 0,0334 dan
panjang pipa isap 460 cm adalah sama besarnya dengan perhitungan pada pipa isap. Sehingga:
h
fd
=
= 0,0334 = 1,2517 m
b. Kerugian Head Akibat Perlengkapan Instalasi
Adapun kelengkapan yang ada pada pada pipa tekan lebih lengkapnya dapat dilihat pada table dibawah ini.
Jenis perlengkapan Jumlah n
K nk
Elbow 90
o
regular 5
1.5 7.5
Pipa keluar 1
1 1
Total koefisien kerugian 8.5
Sehingga dapat dihitung besarnya kerugian head akibat kelengkapan pipa pada pipa tekan adalah sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
h
md
= 8,5 = 1,842 m
Maka total tinggi tekan head pada pipa tekan yaitu: h
ld
= h
fd
+ h
md
= 1,2517 + 1,842 = 3,0991 m
Maka kerugian head gesekan total adalah: h
L
= h
ls
+ h
ld
= 0,9238 m + 3,0991 m = 4,0229 m
Dari perhitungan sebelumnya maka dapat ditentukan head total yang dibutuhkan melayani instalasi pemipaan dengan gate vale closed 25, yaitu
H
gate closed 25
= H
V
+ H
S
+ H
L
= 0 + 2 + 4,0229 = 6,0229 m
Maka dalam perencanaannya head pompa perlu ditambah 10 ÷ 25 [ pump handbook, hal 248 ]. Dalam perencanaan ini dipilih 15, maka besarnya
head pompa dengan gate valve closed 25 yang akan dirancang adalah: H
gate closed 25
= 6,0229 x 1 + 0.15 = 6,9263 m
4.4 Analisa Kavitasi pada Pompa Sentrifugal dengan Gate Valve closed
25
Universitas Sumatera Utara
Kavitasi adalah peristiwa terbentuknya gelembung-gelembung uap di dalam cairan 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 menyebabkan 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 4.1 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 bertekanan
Universitas Sumatera Utara
rendah juga tutup impeller bagian depan yang berhubungan dengan sisi isap. Kavitasi pada pompa dengan gate valve closed 25 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 25
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 25. Dalam hal pompa yang mengisap zat cair dari tempat terbuka, maka besarnya NPSH
valve closed 25
yang tersedia dapat dituliskan sebagai berikut:
= Dimana:
Universitas Sumatera Utara
= NPSH yang tersedia m P
a
= tekanan atmosfir P
v
= tekanan uap jenuh air pada temperatur 20 C =
2340 Nm
2
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 = 1,8996 m Sehingga NPSH yang tersedia sesuai dengan persamaan diatas adalah:
= 0,78 1,8996
= 7,431 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.
Universitas Sumatera Utara
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 Sularso, Haruo Tahara, Pompa dan Kompresor, Hal 46 : =
Dimana: σ = Koefisien kavitasi Thoma
H = Head total pompa pada instalasi m
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik, efesiensi hidrolis serta
koefisien kavitasi Thoma.
Sumber: Igr J karasik. Pump HandBook. hal 380
Sehingga besarnya NPSH yang diperlukan adalah: NPSH
R
=
0,051 x 6,9263 m = 0,3532 m
Universitas Sumatera Utara
Maka dari perhitungan diatas tampak bahwa NPSH
yang tersedia
≥ NPSH
yang diperlukan
dengan gate valve closed 25, sehingga pompa yang digunakan untuk melanyani instalasi yang dirancang dapat beroperasi tanpa kavitasi.
4.5 Permodelan Geometri dan Hasil Analisa Numerik
Kategori