Mechanical References

  • Mechanical Seal

    Menyambung pembahasan saya pada tulisan sebelumnya tentang Sistem penyekat pada pompa, kali ini saya akan membahas lebih jauh tentang Mechanical seal. Semoga menambah gambaran yang jelas terutama bagi adik-adik saya yang baru melangkah ke lapangan industri. Pengertian Mechanical Seal, apabila diterjemahkan secara bebas, adalah alat pengeblok mekanis. Namun penerjemahan tersebut menjadi lebih susah dimengerti dan dibayangkan bila dibandingkan pengertian teknisnya. Mengapa? Karena pengertian seal mekanis mengandung arti begitu luas. Apakah semua tipe seal mekanis bisa Read More
  • Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Sentrifugal

    Menyambung pembahasan kita pada teori perhitungan unjuk kerja kompresor sentrifugal, kali ini saya akan memberikan contoh perhitungan evaluasi unjuk kerja dimaksud.Contoh ini diambil dari salah satu kertas kerja saya di salah satu perusahaan minyak di Indonesia pada penghujung tahun 2002. Sebut saja misalnya kita akan mengevaluasi sebuah kompresor dengan tag number 86 K 201. Dalam hal ini Kompresor 86 K 201 adalah kompresor sentrifugal dengan penggerak turbin uap yang berfungsi sebagai sarana untuk mensirkulasikan kembali Read More
  • Karakteristik Turbin Cross Flow

    Penjelasan lengkap tentang karakteristik Turbin Air - Cross Flow Pemakaian jenis Turbin Cross-Flow lebih menguntungkan dibanding dengan pengunaan kincir air maupun jenis turbin mikro hidro lainnya... Turbin Cross-Flow adalah salah satu turbin air dari jeis turbin aksi  (impulse turbine). Prinsip kerja turbin ini mula-mula ditemukan oleh seorang insinyur Australia yang bernama A.G.M. Michell pada tahun 1903. Kemudian turbin ini dikembangkan dan dipatenkan di Jerman Barat oleh Prof. Donat Banki sehingga turbin ini diberi nama Turbin Banki Read More
  • Kavitasi Pada Pompa

    KAVITASI PADA POMPA (I) Kavitasi adalah fenomena perubahan phase uap dari zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang hingga di bawah tekanan uap jenuhnya. Pada pompa bagian yang sering mengalami kavitasi adalah sisi isap pompa. Hal ini terjadi jika tekanan isap pompa terlalu rendah hingga dibawah tekanan uap jenuhnya, hal ini dapat menyebabkan : Suara berisik, getaran atau kerusakan komponen pompa tatkala gelembung-gelembung fluida tersebut pecah ketika melalui daerah yang lebih tinggi tekanannya Kapasitas pompa Read More
  • Teori Dasar Perhitungan Unjuk Kerja Kompresor Sentrifugal

    Unjuk kerja kompresor sentrifugal berkaitan dengan beberapa parameter utama, yaitu : Head Efisiensi Kapasitas Daya Untuk dapat mengetahui harga masing-masing parameter berdasarkan kondisi operasi, maka digunakan berbagai rumus perhitungan dan proses pendekatan. Kompresor sentrifugal didalam proses kerjanya dapat ditinjau dengan menggunakan dua pendekatan : Proses adiabatic (isentropic), yaitu proses dengan menggunakan asumsi ideal, dimana proses berlangsung pada entropi konstan (tidak ada panas yang masuk dan keluar) meskipun pada kenyataannya energi panas tidak bisa dirubah secara keseluruhan menjadi Read More
  • Piping, Valves dan fittings

    Oleh: Teddy (AutoPlant Illustration of Piping Modelling)Tujuan dari perancangan perpipaan secara umum bisa diklasifikasikan sebagai berikut: Material seperti apa yang sesuai dengan kondisi kerja (tekanan external/internal, suhu, korosi, dsb) yang diminta dari sistem perpipaan. Pemilihan material sangat krusial karena menentukan reliabilitas keseluruhan sistem, faktor biaya, safety, dan umur pakai. Standard Code mana yang sesuai untuk diaplikasikan pada sistem perpipaan yang akan dirancang. Pemilihan standard code yang benar akan menentukan arah perancangan secara keseluruhan, baik dari Read More
  • Teori Dasar Kompresor Sentrifugal

    1. Prinsip Kerja   Kompresor adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memberikan energi kepada fluida gas/udara, sehingga gas/udara dapat mengalir dari suatu tempat ke tempat lain secara kontinyu.   Penambahan energi ini bisa terjadi karena adanya gerakan mekanik, dengan kata lain fungsi kompresor adalah mengubah energi mekanik (kerja) ke dalam energi tekanan (potensial) dan energi panas yang tidak berguna.   Sedangkan kompresor sentrifugal, termasuk dalam kelompok kompresor dinamik adalah kompresor dengan prinsip kerja mengkonversikan energi Read More
  • Sistem Penyekat Pada Pompa

    Menyambung pembahasan saya mengenai pompa pada tulisan sebelumnya. Kali ini saya akan sedikit mengulas tentang system penyekatan (Sealing System).Pemilihan yang tepat pada sebuah seal sangat penting bagi keberhasilan pemakaian pompa. Untuk mendapatkan kehandalan pompa yang terbaik, pilihan penyekat harus tepat antara jenis seal dan lingkungan yang dipakai. Dasar-dasar Penyekat (Seal)Ada dua jenis seal: statis dan dinamis. Seal statis dipakai di mana tidak ada gerakan yang terjadi pertemuan antara kedua permukaan yang akan disekat. Gasket dan Read More
  • Teori Dasar Pompa Sentrifugal

    Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan Read More
  • Pengaruh Kavitasi Terhadap Kinerja Pompa

    Pada tiga tulisan sebelumnya kita telah mengenal pengaruh kavitasi dan klasifikasi kavitasi berdasarkan penyebab utamanya. Kali ini kita kembali memperdalam pengaruh kavitasi ini secara lebih detil. Sebelumnya kita telah tahu pengaruh kavitasi secara umum adalah sebagai berikut : Berkurangnya kapasitas pompa Berkurangnya head (pressure) Terbentuknya gelembung-gelembung udara pada area bertekanan rendah di dalam selubung pompa (volute) Suara bising saat pompa berjalan. Kerusakan pada impeller atau selubung pompa (volute). Pada tulisan ini akan kita bahas kenapa semua Read More
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
Jum'at 18 August 2017

Deteksi Instalasi Pompa Sentrifugal Terhadap Gejala Kavitasi

ABSTRACT

Besides calculate the strength of component material, in designing centrifugal pump engineer should have capability in detecting the system from the danger of cavitation, a major problem in pumping industry. By knowing the signs of cavitation, and correctly identifying and understanding the sum and the methods of avoiding cavitation, we can guarantee the stability of the operation pump designed.                                      

1. PENDAHULUAN

pumpPompa sebagai salah satu mesin aliran fluida hidrolik pada dasarnya digunakan untuk memindahkan fluida tak mampat (incompressible fluids) dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan fluida yang dipindahkan tersebut. Pompa akan memberikan energi mekanis pada fluida kerjanya, dan energi yang diterima fluida digunakan untuk menaikkan tekanan dan melawan tahanan-tahanan yang terdapat pada saluran-saluran instalasi pompa.

Pompa sentrifugal sebagai salah satu jenis pompa yang banyak dijumpai dalam industri bekerja dengan prinsip putaran impeler sebagai elemen pemindah fluida yang digerakkan oleh suatu penggerak mula. Zat cair yang berada di dalam akan berputar akibat dorongan sudu-sudu dan menimbulkan gaya sentrifugal yang menyebabkan cairan mengalir dari tengah impeler dan keluar melalui saluran di antara sudu-sudu dan meninggalkan impeler dengan kecepatan tinggi. Cairan dengan kecepatan tinggi ini dilewatkan saluran yang penampangnya makin membesar (diffuser) sehingga terjadi perubahan head (tinggi tekan) kecepatan menjadi head tekanan. Setelah cairan dilemparkan oleh impeler, ruang di antara sudu-sudu menjadi vacuum, menyebabkan cairan akan terhisap masuk sehingga terjadi proses pengisapan.

Mengingat luasnya aplikasi penggunaan pompa sentrifugal di mana sebagian besar memerlukan stabilitas yang tinggi dan performansi yang dapat diandalkan, maka perencanaan komponen penyusun dan pemeriksaan instalasinya harus dilakukan dengan teliti dan dapat diandalkan.

Turunnya performansi pompa secara tiba-tiba dan ketidakstabilan dalam operasi sering menjadi masalah yang serius dan mengganggu kinerja sistem secara keseluruhan. Salah satu indikasi penyebab turunnya performansi pompa adalah apa yang dikenal sebagai peristiwa kavitasi (cavitation), dan menjadi ancaman serius pada pengoperasian pompa sentrifugal.

2. FENOMENA KAVITASI : PROSES DAN EFEK YANG DITIMBULKAN                                                                  

Kavitasi dikenal sebagai masalah terbesar dalam operasi pompa sentrifugal. Oleh karena itu penting untuk diperhatikan proses terjadinya kavitasi, gejala-gejala yang muncul, dan bagian-bagian pompa yang rentan terhadap kerusakan akibat kavitasi ini.

 Kavitasi terjadi bila tekanan fluida pada saat memasuki pompa turun hingga di bawah tekanan uap jenuhnya (pada temperatur lingkungan), gelembung-gelembung uap kecil akan mulai terbentuk. Gelembung-gelembung uap ini akan terbawa oleh aliran fluida dan masuk pada daerah yang bertekanan lebih tinggi, sehingga gelembung akan pecah dan menimbulkan suara berisik dan getaran. Selain itu performansi pompa akan turun secara tiba-tiba sehingga pompa tidak dapat beroperasi dengan baik. Jika pompa dijalankan dalam keadaaan kavitasi secara terus-menerus dalam jangka waktu lama, maka permukaan dinding saluran di sekitar aliran akan termakan sehingga menjadi berlubang-lubang. Peristiwa ini yang dinamakan erosi kavitasi, sebagai akibat tumbukan gelembung-gelembung uap yang pecah pada dinding secara terus-menerus.

penurunan tekanan pompa

Gambar 1. Penurunan Tekanan pada Pompa Sentrifugal

 Bagian–bagian yang sering terkena kavitasi adalah sudu-sudu impeler dan difuser dan juga bagian dalam dinding rumah pompa. Pada pompa diagonal dan pompa aksial (propeller pumps), kavitasi terjadi pada sudu impeler dekat sisi masuk, pada bagian dalam dari dinding rumah pompa, dan pada sisi masuk sudu difuser.

Penurunan tekanan pada umumnya disebabkan oleh beberapa hal, antara lain :

  1. Kenaikan gaya angkat statis (static lift) dari pompa sentrifugal
  2. Penurunan tekanan atmosfer seiring dengan bertambahnya ketinggian/elevasi
  3. Penurunan tekanan absolut sistem, seperti dijumpai pada pemompaan fluida dari tabung vakum.
  4. Kenaikan temperatur fluida yang dipompa.

Secara umum dapat disimpulkan bahwa terjadinya kavitasi akan mengakibatkan beberapa kerugian sebagai berikut :

  1. Penurunan head dan kapasitas pemompaan
  2. Penurunan efisiensi pompa
  3. Pecahnya gelembung-gelembung uap saat melalui daerah yang bertekanan lebih tinggi akan menyebabkan suara berisik, getaran dan kerusakan pada beberapa komponen terutama impeler dan difuser.

3. HEAD TOTAL POMPA DAN PARAMETER PENCEGAHAN KAVITASI

Dalam perancangan pompa sentrifugal, selain kapasitas pemompaan, jenis fluida yang dipompa, dan kecepatan spesifik pompa, data lain yang diperlukan adalah besarnya tinggi tekan (head) total pompa. Untuk instalasi yang sudah direncanakan, head total pompa (H) dapat dihitung berdasarkan persamaan :

 head      …………………………………………………… (1)

Di mana :

ha      = perbedaan tinggi antara muka air sisi keluar dan sisi isap (m)
            Tanda (+) dipakai apabila muka air sisi keluar lebih tinggi daripada sisi isap.
Dhp    = perbedaan head tekanan yang bekerja pada kedua permukaan air (m)

        delta h

hL          = berbagai head kerugian (losses) pada pipa, katup, belokan, sambungan, dll. (m)
hL          = hL suction + hL discharge
v2d/2g   = head kecepatan keluar (m)

Besarnya head kerugian pada sisi isap dan sisi tekan ini dapat ditentukan melalui persamaan :

 hl      ……………………………………………… (2)

Di mana :

            f           = koefisien gesekan pipa saluran
            L          = panjang pipa
            v          = kecepatan aliran fluida di dalam pipa
            d          = diameter pipa
            K         = koefisien tahanan fitting (katup, belokan, dsb.)
            v2/2g    = head kecepatan masuk/keluar
            g          = percepatan gravitasi  

Faktor f (koefisien gesekan pipa) besarnya sangat tergantung dari jenis/pola aliran fluida pada saluran yang bersangkutan (aliran laminar atau turbulen). Kedua macam aliran ini dapat diketahui dengan menggunakan parameter Reynold Number (Re).

Reynold Number :       Re

Jika Re<4000, maka aliran yang terjadi adalah laminar, dan :

                                f = Re / 64                   ……………………………………… (3)

Jika Re>4000, maka aliran adalah turbulen, dan :

                  darcy    ………………………………………  (4)

Besarnya koefisien tahanan fitting (K) berbeda untuk setiap jenis fitting dan katup yang berlainan dalam satu instalasi. Standar fitting yang banyak digunakan adalah sebagai berikut :

                  Tabel 1. Harga koefisien tahanan pipa pada berbagai macam fitting

           Fitting and Valves        Koefisien tahanan (K)
Globe valve, fully open
Angle valve, fully open
Swing check valve, fully   open
Gate valve, fully open
Gate valve, three-fourths   open
Gate valve, one-half open
Gate valve, one-fourth   open
Close return bend
Standard Tee
Standard 90o   elbow
Medium sweep 90o   elbow
Long sweep 90o   elbow
45o elbow
10.0
5.00
2.50
0.19
1.15
5.60
24.0
2.20
1.80
0.90
0.75
0.60
0.42

Antisipasi terhadap kavitasi memperhatikan beberapa parameter sebagai berikut.

3.1. NET POSITIVE SUCTION HEAD AVAILABLE (NPSHa)

Head isap positif netto yang tersedia atau NPSH available (NPSHa) merupakan head yang dimiliki fluida pada sisi isap pompa (ekivalen dengan tekanan mutlak pada sisi isap pompa) dikurangi dengan tekanan uap jenuh fluida di tempat tersebut. Perhitungan NPSH available dilakukan berdasarkan instalasi dan posisi/letak pompa, beberapa di antaranya seperti berikut ini:

1. Pompa menghisap cairan dari tempat terbuka, posisi pompa di atas permukaan cairan yang dihisap :

gambar2 instalasi pompa

Gambar 2. Instalasi pompa dengan posisi pompa di atas permukaan cairan isap

2. Pompa menghisap cairan dari tangki terbuka, posisi pompa di bawah permukaan cairan yang dihisap :

gb 3 permukaan cairan

Gambar 3. Instalasi pompa dengan posisi pompa di bawah permukaan cairan isap

3. Pompa menghisap cairan dari tangki tertutup, letak pompa di bawah cairan yang dihisap:

gb4 suction

Gambar 4. Instalasi pompa dengan posisi pompa di bawah tangki isap tertutup

4. Pompa menghisap cairan dari tangki tertutup, pompa terletak di atas permukaan yang dihisap:

gb5 suction2

Gambar 5. Instalasi pompa dengan posisi pompa di atas tangki isap tertutup

Besarnya NPSH yang tersedia untuk empat sistem di atas dapat dirumuskan sebagai berikut:

          npsha ………………………………………………… (5)

di mana:

Pa    = tekanan atmosfer
Pv    = tekanan uap jenuh
hs    = head isap statis
         (+) untuk kondisi pompa di bawah permukaan cairan yang dihisap
         (-) untuk kondisi pompa di atas permukaan cairan yang dihisap
hLs  = head kerugian isap
g   = berat jenis fluida

3.2. NET POSITIVE SUCTION HEAD REQUIRED (NPSHr)

            Head isap positif netto yang diperlukan atau NPSH Required (NPSHr) adalah head minimal yang diperlukan untuk mencegah kavitasi pada laju aliran fluida yang diberikan. Besarnya harga NPSHr biasanya ditentukan dari pabrik pembuat pompa melalui beberapa pengujian. Untuk keperluan perancangan, besarnya NPSHr dihitung dengan persamaan :

         npshr     ……………………………………………… (6)

di mana :

 Q      = kapasitas pompa (m3/s)
H      = head per tingkat (m)
n       = putaran pompa (rpm)

Agar pompa dapat beroperasi dengan aman dan terhindar dari peristiwa kavitasi, maka sebagai syarat utama adalah harga NPSH yang tersedia (NPSHa) harus lebih besar daripada NPSH yang diperlukan (NPSHr).

4. BEBERAPA METODE PENCEGAHAN KAVITASI

Fluida yang dipompa akan menguap ketika tekanan menjadi sangat rendah atau temperaturnya terlalu tinggi, sehingga akan memacu terjadinya kavitasi. Untuk mencegah penguapan fluida ini, beberapa hal yang dapat dilakukan antara lain:

  • Menaikkan besarnya head statis pompa
  1. Menambah ketinggian level fluida dalam tangki
  2. Menaikkan posisi tangki
  3. Meletakkan pompa dalam sebuah sumuran penampung
  4. Mengurangi kerugian head pada pipa
  5. Memasang pompa penguat (booster pump)
  6. Memberi tekanan pada tangki penyalur

Kerugian head pada pipa dapat terjadi karena beberapa alasan sebagai berikut :

  1. Kesalahan dalam perencanaan sistem, terlalu banyak fitting dan/atau diameter pipa terlalu kecil
  2. Kebocoran dalam saluran pipa
  3. Timbul kerak dan/atau terjadi korosi pada bagian dalam pipa
  • Menurunkan temperatur fluida yang dipompa
  1. Menginjeksi fluida pendingin pada sisi isap (telah banyak dilakukan)
  2. Mengisolasi pipa-pipa dari sinar matahari
  • Menurunkan besarnya NPSH yang Diperlukan (NPSHr)
  1. Menggunakan pompa isap ganda (double suction pump). Hal ini dapat menurunkan NPSHr hingga 27%.
  2. Menggunakan pompa dengan kecepatan yang lebih rendah
  3. Jika dimungkinkan dapat digunakan inducer, hal ini dapat mengurangi NPSHr hingga 50%.
  4. Menggunakan beberapa pompa yang lebih kecil

5. KESIMPULAN

Berdasarkan uraian di atas, kavitasi sebagai ancaman terbesar dalam operasional pompa sentrifugal, sangat dianjurkan untuk dicegah dan dikenali secara dini. Turunnya performansi pompa secara tiba-tiba, suara berisik dan getaran, serta kerusakan pada impeler merupakan beberapa indikasi pompa telah mengalami kavitasi. Secara teoritis, pemeriksaan pompa dari kavitasi dapat dilakukan dengan perhitungan besarnya NPSH, di mana berlaku NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan bila tidak dikehendaki terjadi kavitasi. Secara praktis, beberapa cara dapat dilakukan terhadap faktor penunjang operasional pompa, seperti koreksi pada posisi pompa, saluran pipa, hingga injeksi fluida pendingin pada sisi isap.

DAFTAR PUSTAKA

Lazarkiewics, S., 1965, Impeller Pumps, Pergamon Press, London.
Lobanoff, Val.S., 1986, Centrifugal Pump Design and Application, Gulf Publishing Co.
Ludwig, Ernest E., Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants.
Nelson, W.E., 1997, Understanding Pump Cavitation, Chemical Processing.
Stepanoff, A.J., 1957, Centrifugal and Axial Flow Pumps, John Wiley and Sons, New York
Sularso, Pompa dan Kompresor, 1987, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Penulis: T. Bayu Hanandoko

Comments

Veronica
    #1 My Little NotesVeronica 2017-07-02 12:07
Hi guys! Who wants to chat with me? I have profile at hotbabescams.co m, we can chat, you can watch me
live for free, my nickname is Anemonalove , here is my photo:


3.bp.blogspot.com/.../...
Quote
Right to copy © 2014 My Little Notes | Online Since 12 December 2008
Silakan mengkopi artikel dengan menyebutkan sumbernya.