Search This Blog

Loading...

Friday, August 13, 2010

Macam-macam kavitasi

Alhamdulillah setelah sekian lama vakum...akhirnya bisa menulis blog lagi. Sempat terhambat oleh shutdown & trip bertubi-tubi..kali ini saya akan membahas mengenai kavitasi dan penyebabnya.

Ada 4 macam tipe kavitasi pada pompa centrifugal berdasarkan penyebabnya yaitu :

1.  Suction cavitation (kavitasi pada suction)

Kavitasi jenis ini terjadi akibat kekurangan NPSHA (NPSH aktual). Aturan umumnya adalah NPSHA minimal harus sama atau lebih besar dari NPSHR (NPSH yang dibutuhkan) untuk menghindari suction cavitation. Mungkin kita akan beratnya-tanya, berapa margin yang diperlukan antara NPSHA dengan NPSHR? Mungkin jawaban yang tepat adalah tidak terlalu besar dan juga tidak terlalu kecil, karena perbedaan yang besar antara NPSHA dengan NPSHR dapat menyebabkan resiko kerusakan pada pompa terutama pada air yang relatif dingin (kurang dari 150 ºF). jadi perhatikan baik-baik kurva karakteristik pompa dari manufactur. Tabel di bawah ini adalah margin antara NPSHA dengan NPSHR yang direkomendasikan menurut J.T. McGuire, Pumps & Systems Magazine 1996.

Untuk lebih jelasnya anada bisa melihat pranala luar :

2.  Recirculation Cavitation

Recirculation Cavitation diakibatkan oleh laju aliran (flow rate) yang rendah pada pompa. Ada dua tipe dari recirculation cavitation yaitu Suction side (terjadi di suction) dan Discharge side (terjadi di discharge) dimana bisa terjadi pada saat yang bersamaan ataupun terpisah. Keduanya terjadi akibat fenomena yang sama yaitu aliran balik pada jarak yang berdekatan satu sama lain.

Ketika dua pola aliran yang bergerak saling berlawanan dan berdekatan satu dengan yang lainnya, maka akan terbentuk pusaran sehingga menyebabkan kecepatan fluida yang tinggi dan turbulensi, pada daerah kecepatan tinggi tersebut akan terbentuk daerah tekanan rendah yang dapat memicu terjadinya kavitasi.

Recirculation cavitation yang terjadi pada laju aliran (flow rate) yang rendah secara tidak langsung merupakan fungsi dari tipe pompa dan desain. Umumnya pompa dengan specific speed (Ns) dan suction specific speed (Nss) rendah lebih sulit mengalami recirculation cavitation.

a.  Suction recirculation cavitation

Jika fluida yang memasuki nozzle suction pompa alirannya terbalik maka akan menghasilkan vortex dengan kecepatan tinggi baik di mata impeller (impeller eye) maupun daerah di dekatnya, di nozzle suction, atau di pipa yang dekat dengan nozzle suction. Kecepatan aliran yang tinggi akan menghasilkan tekanan lokal yang rendah, tekanan lokal tersebut bisa turun sampai di bawah tekanan uap-nya sehingga akan terjadi kavitasi.

Tanda-tanda terjadinya suction recirculation adalah terjadinya kerusakan kavitasi di daerah pressure side dari inlet vanes atau dekat impeller eye (mata impeller). Ketika melakukan pengamatan terhadap mata impeller, daerah pressure side dari inlet vanes hendaknya menggunakan kaca (unspection mirror) karena letaknya yang tersembunyi.

Noise yang terjadi karena suction recirculation cavitation bisa berbeda dari noise akibat kavitasi jenis lain. Noise pada suction recirculation cavitation terdengar seperti suara ledakan kecil (popping), gemertak (crackling), pukulan (hammering) atau ketukan (knocking) yang keras, dimana terjadi pada bagian suction nozzle dengan intensitas tinggi.

b.  Discharge recirculation cavitation

Fluida yang meninggalkan sisi discharge impeller atau nozzle discharge pompa pada flow rate (laju aliran) yang rendah kemungkinan bisa saja berbalik arah, sehingga menghasilkan vortex (pusaran) berkecepatan tinggi antara dua arah aliran sehingga menyebabkan area bertekanan rendah. Tekanan dapat turun sampai di bawah tekanan uap (vapor pressure) fluida sehingga dapat menyebabkan kavitasi. Kerusakan akibat recirculation cavitation terjadi pada daerah discharge dari batas luar impeller, cutwater, bagian dalam nozzle discharge, atau pada pipa dekat nozzle discharge.

Secara umum noise yang terjadi akibat discharge recirculation cavitation lebih kecil (sedikit) dari pada noise pada suction side recirculation. Noise akibat discharge recirculation cavitation kebanyakan terdengar pada nozzle discharge pompa, dan apabila terjadi suction recirculation caviataion maka tidak akan terdengar suara letusan kecil (popping) ataupun gemertak (crackling).

Gambar diatas menggambarkan tentang kerusakan akibat Discharge Recirculation Cavitation




Video ini menggambarkan tentang discharge recirculation cavitation yang terjadi saat pompa beroperasi.


Penjelasan mengenai video : Pompa beroperasi pada laju aliran yang rendah. Saat fluida terlepas dari impeller dan memasuki nozzle discharge, fluida akan berbalik dan masuk kembali ke dalam pompa, inilah yang disebut dengan discharge recirculation.3.  Incipient Cavitation

Hal pertama yang perlu dilakukan untuk memahami incipient cavitation adalah anda harus memahami konsep NPSHi (Net Positive Suction Head Inception) dan NPSHR.

  • dP or ∆P adalah perbedaab tekanan yang diukur pada nozzle intake (suction) dan discharge.

  • NPSHi adalah titik dimana NPSH cukup tinggi untuk menekan semua awal mula kavitasi pada pompa.

  • NPSHA (Net Positive Suction Head Available)


Definisinya adalah : Sejumlah energi yang ada pada cairan yang diukur pada nozzle intake pompa, besarnya kurang dari tekanan uap (vapor pressure) dari cairan tersebut.

Jika cairan yang memasuki pompa tidak mempunyai margin NPSHA yang cukup terhadap NPSHR maka akan terjadi kavitasi dan pompa akan turun performanya serta dapat mengakibatkan kerusakan pada pompa.

Margin antara NPSHA dengan NPSHR sangat dibutuhkan dan besarnya bervariasi. Besarnya margin tersebut tergantung dari tipe pompa, usia dan kondisi pompa, dan variable lain. Sampai saat ini masih diperdebatkan oleh para ahli dan mungkin satu-satunya solusi saat ini adalah pengalaman.

  • NPSHR (Net Positive Suction Head Required)


NPSHR disebut juga NPSH3%, mengacu kepada Hydraulic Institute (HI) standard method (ANSI/HI 1.6-2000entrifugal Pump Tests).

Nilai NPSHR ditentukan oleh manufaktur berdasarkan pengetesan pompa secara langsung sesuai dengan standard ANSI/HI. Biasanya informasi NPSHR disajikan dalam bentuk kurva versus kurva karakteristik kapasitas head dari pompa.

Dalam prakteknya NPSHA harus lebih besar dari NPSHR dengan margin tertentu untuk menghindari kavitasi yang dapat mengakibatkan turunnya efisiensi pompa dan dapat kerusakan pada pompa. Oleh karena itu prosedur pengetesan standar HI mengatur NPSHR 3% lebih kecil dari suction head. Asumsi perbedaan head 3% didasari oleh kavitasi yang terjadi di dalam pompa.

  • Margin yang diperlukan NPSHA > NPSHR


a.  Pompa dengan energy suction rendah (Low suction energy pump)

Definisi pompa dengan energi suction rendah adalah pompa dengan Nss < 9500. NPSHA harus lebih besar dari NPSHR dengan margin antara 1 – 10 feet. Penambahan margin dapat diterima tetapi keausan akan bertambah akibat incipient cavitation terutama pada pompa yang bekerja dengan cairan berat seperti air ketika bekerja pada temperatur di bawah 150 ºF dan differential pressure-nya tinggi.

b.  Pompa dengan energi suction tinggi (High suction energy pumps)

Pompa dengan energi suction tinggi adalah Nss >9500. NPSHA harus lebih besar dengan besaran margin antara 3 – 20 atau lebih) untuk menekan incipient cavitation. Untuk alasan tersebut pompa dengan Nss tinggi mungkin saja membutuhkan inducer. Hanya orang yang bekerja di manufaktur pompa dengan pengalaman yang tinggi yang bisa menjelaskan dan mengawasi pemasangan (instalasi) dari high suction energy pumps.

Garis merah pada grafik dibawah ini menunjukan NPSHR pada berbagai macam flowrate.



Incipient Cavitation is didefinisikan sebagai : Kavitasi yang terjadi di bagian dalam pompa, dari titik 3% NPSHR sampai incipient point.

Incipient cavitation terjadi pada sebagian besar pompa setiap saat. Hal ini terjadi karena turbulensi yang dihasilkan oleh impeller sehingga menyebabkan tekanan lokal yang berada dibawah tekanan uap fluida pompa. Pada dunia pompa umumnya incipient cavitation hanya menyebabkan sedikit kerusakan dan sedikit penurunan performa oleh karena itu konsep ini jarang digunakan. Tetapi hal ini berbeda pada high energy suction pumps, konsep incipient cavitation sangatlah diperlukan. berikut adalah contoh sistem high energy suction pumps antara lain HVAC cooling towers, chilled water systems, dan boiler feed pumps.

Margin yang tinggi antara NPSHA dengan NPSHR dapat menyebabkan peningkatan kerusakan oleh incipient cavitation, makin tinggi marginnya makin tinggi pula tingkat kerusakannya sampai tercapai NPSHi tetapi biasanya nilai NPSHi tidak dapat tercapai.

Faktor yang menyebabkan incipient cavitation menjadi masalah antara lain :

  1. Cairan berat seperti air terutama pada suhu yang dingin (<150 ºF).

  2. High Suction Specific Speeds (Nss > 9500), dan High energy pumps.

  3. Sistem dengan ΔP tinggi.

  4. Sistem dengan margin NPSHA dengan NPSHR tinggi.


Incipient cavitation sangat erat hubungannya dengan  Suction Specific Speed dari pompa, Suction Specific Speed yang lebih tinggi lebih mudah terjadi masalah incipient cavitation. High Suction Energy pumps memerlukan margin yang lebih besar antara NPSHA dengan NPSHR. The standard Hydraulic Institute test method untuk NPSHR menentukanbahwa NPSHR berada 3% lebih rendah dari ΔP sebenarnya pompa tersebut. Tetapi hal tersebut tidak berlaku umum dan hanya berlaku untuk low suction energy pumps dan low suction specific speed pumps. Untuk aturan pada High Suction Energy pumps biasanya sudah ditentukan oleh manufakturnya.

4.  Vane Passing Syndrome Cavitation

Vane Passing Syndrome Cavitation adalah kavitasi yang terjadi ketika clearance antara ujung impeller dengan cutwater (bagian ujung impeller yang berbentuk wedge-shape) terlalu kecil, sehingga menyebabkan turbulensi. Biasanya kerusakan akibat Vane Passing Syndrome Cavitation dapat diamati pada bagian center dari cutwater, ujung blade impeller, discharge pelindung ujung impeller, dan casing pompa bagian downstream teapt dibelakang cutwater.

Sekian dulu...apabila ada saran, kritik, atau himbauan silakan komen ya...

"practice make perfect"

1 comment:

  1. aku bingung ni.........
    jadi definisi kavitasi itu sendiri itu apa,
    dan penyebabnya,,,,,
    mohon di persingkat.
    please send to my email

    ReplyDelete