Apa Sih Penyebab dan Dampak Kavitasi Pada Pompa

3 Juli 2024 Ishak Okta Sagita

Pompa merupakan komponen mekanik yang berfungsi sebagai pengendali dan mengalirkan fluida. Contoh paling sederhana adalah mengalirkan air sumur menuju wadah penampung. Tanpa pompa, Anda tentu masih menimba air sumur hanya untuk mandi.

Pemakaian pompa juga berlaku untuk industri yang melibatkan sistem perpipaan berskala besar. Sistem ini berguna untuk mengalirkan fluida dalam jumlah banyak untuk melakukan kegiatan produksi.

Masalah dari pemakaian sistem perpipaan skala besar adalah pompa dapat mengalami kavitasi. Gejala gelembung uap di dalam pompa dapat menganggu nilai tekanan yang dihasilkan pompa.

Sebelum melakukan instalasi pompa, ketahui terlebih dahulu gejala kavitasi pada pompa sebagai berikut

Kavitasi pada pompa

Kavitasi adalah fenomena ketika tekanan pompa menurun hingga di bawah tekanan uap jenuh fluida pada temperatur operasional. Saat tekanan ini mencapai titik kritis maka fluida yang mengalir akan berubah wujud menjadi gelembung uap. Gelembung ini dapat meledak ketika mendapatkan tekanan tinggi.

Dalam konteks ini, gelembung uap adalah rongga, uap gas atau ruang hampa. Yang mana gelembung uap dapat berkembang di sekitar sumbu impeller. Menghasilkan letupan-letupan untuk menghasilkan lubang pada permukaan pompa.

Apabila pompa ada gelembung udara maka akan membentur impeller, baling-baling dan permukaan pompa sehingga mengakibatkan penurunan kapasitas dan efisiensi pompa. Dalam bahasa sederhananya, gelembung uap bikin pompa cepat rusak.

Pompa sentrifugal lebih rentan terkena kavitasi. Hal ini karena gelembung uap berpindah dari tengah impeller ke tepi luar, gaya sentrifugal menciptakan tekanan lebih tinggi yang berakibat gelembung punya gaya yang besar.

Apa saja penyebab kavitasi pada pompa

Kasus kavitasi pada pompa tidak terjadi begitu saja, ada beberapa variabel mempengaruhi fenomena berikut ini.

Perubahan fasa fluida cair menjadi gas pada pompa atau evaporasi
Air Ingestion, dimana udara dari luar memasuki sistem pompa
Terjadi sirkulasi balik internal ini merujuk pada aliran yang kembali ke dalam sistem pompa
Gangguan pada aliran fluida atau turbulensi
Sindrom yang terjadi ketika jarak celah antara diameter luar impeler dan cutwater terlalu sempit
Filter pada pompa tersumbat sehingga menghambat aliran fluida

Pompa bekerja dengan menyuplai air yang mengalir, namun pada berbagai kasus saluran yang input yang tergenang tidak mampu mempertahankan tekanan untuk mencegah kavitasi.

Ketika tekanan bekerja pada fluida (Net Positive Suction Head) terlalu rendah, maka akan terbentuk gelembung. Serta saat cairan bertambah cepat karena putaran impeller, tekanan akan meningkat dan gelembung akan mengempis.

Pada kondisi tekanan atmosfer, fluida memiliki tekanan uap yang mudah diprediksi. Ketika tekanan fluida lebih rendah daripada tekanan uap akan membentuk gelembung-gelembung. Ketika gelembung tersebut pecah menandakan tekanan fluida lebih besar daripada tekanan uap.

Bagaimana cara menghitung nilai kavitasi pada pompa

Nilai kavitasi dihitung dengan melihat nilai Net Positive Suction Head (NPSH). NPSH adalah kebutuhan minimum pompa untuk bekerja secara normal. Nilai NPSH dipengaruhi oleh pipa suction dan konektor, ketinggian, dan tekanan fluida dalam pipa suction.

persamaan NPSH (https://giw.ksb.com/blog/cavitation-and-npsh)

NPSH terbagi dua yaitu NPSHa (Net Positive Suction Head Available) dan NPSHr (Net Positive Suction Head Required).
NPSHa adalah nilai NPSH pada sistem di mana pompa akan bekerja. NPSHr adalah nilai NPSH spesifik pompa agar bekerja dengan normal berdasarkan hasil ketentuan.

Perbedaan antara NPSHa dan NPSHr

NPSHa adalah properti sistem yang dihitung oleh engineer untuk memberi nilai tekanan bagian hisap pompa. NPSHr adalah properti pompa yang nilainya adalah bawaan pabrik sebagai titik kavitasi.

NPSHA=Hatm + Hin-Hvapour-hlosses

NPSHA=Hatm – Hin – Hvapour – hlosses

Tanda-tanda kavitasi pada pompa

Kavitasi sulit dilihat dengan mata telanjang. Walau begitu bukan artinya ia tidak dapat diketahui gejalanya. Nah, berikut ini adalah tanda kavitasi pada pompa yang dapat Anda temui.

Bising

Pompa yang mengalami kavitasi menghasilkan suara bising. Bunyi bising tergambarkan seperti suara berderak akibat dari pecahnya gelembung uap.

Getaran

Ketika gelembung uap pecah menyebabkan getaran pada pompa. Getaran ini dirasakan melalui rumah pompa atau pipa yang terhubung pada pompa.

Aliran fluida berkurang

Memang aliran fluida dapat berkurang karena mengalami losses, namun ini berbeda. Kavitasi menghasilkan gelembung uap melalui pompa, yang mana ketika pecah dapat mengganggu kelancaran aliran zat cair.

Tekanan berkurang

Selain mengurangi aliran, kavitasi juga mengurangi tekanan fluida pada pompa. Hal ini karena gelembung uap memakan ruang di dalam pompa sehingga mengurangi jumlah cairan yang dapat dipindahkan.

Kerusakan pada komponen

Seiring dengan berjalannya waktu, kavitasi dapat merusak komponen pada pompa. Akibat dari pecahnya gelembung uap menimbulkan gelombang kejut yang menyebabkan permukaan logam berlubang ataupun korosi.

Suhu pompa meningkat

Kavitasi pada pompa membuat suhu pompa naik karena pecahan gelembung uap berubah menjadi panas. Ini dapat menyebabkan kerusakan pada segel pompa, bantalan, dan komponen lainnya yang membuat pompa harus pensiun sebelum waktunya.

Bagaimana cara mengatasi kavitasi pada pompa

Masalah kavitasi diselesaikan dengan melakukan pendekatan yang tepat dan sesuai dengan skema perancangan awal. Dalam dokumen perancangan awal sudah tentukan spesifikasi serta desain sistem pompa.

Umumnya, cara praktis diambil untuk menyelesaikan masalah dengan cepat. Salah satunya dengan mengganti diameter selang masuk yang lebih besar. Selain dengan diameter kecil menyebabkan kavitasi, namun selang dengan diameter terlalu besar menyebabkan priming.

Tentu Anda tidak mau memakai cara tersebut bukan. Solusi cepat yang bisa kembali bermasalah di masa depan.

Cara terbaik menyelesaikan masalah kavitasi dengan mengidentifikasi penyebab tekanan pompa menurun.

Pada berbagai kasus, memindahkan lokasi pompa ke sumber fluida mampu mengurangi losses karena menghilangkan tikungan sebanyak mungkin untuk mempertahankan tekanan pompa seperti semula.

Oleh karena itu, ada pedoman untuk mencegah terjadinya kavitasi pada pompa.

Menentukan kapasitas pompa

Pencegahan kavitasi dilakukan dengan memastikan pompa beroperasi di bawah beban yang terlalu berat. Beban berlebih (overload) pada pompa menyebabkan penurunan tekanan sehingga memicu terjadinya kavitasi.

Kapasitas pompa ditentukan dari tinggi head pompa, yang nantinya dapat menentukan nilai NPSHa di atas NPSHr. Aturan dasarnya adalah tekanan pada saluran masuk pompa harus 10% lebih besar daripada ketentuan NPSHr pada pompa.

Sebagai contoh, jika NPSHr berukuran 10 kaki, maka NPSHa setidaknya berukuran 11 kaki.

Periksa sistem pipa secara berkala

Periksa sistem pipa yang terhubung ke pompa. Pastikan tidak ada kebocoran, penyumbatan, maupun perubahan dalam aliran cairan yang mempengaruhi tekanan uap jenuh dalam pompa. Kondisi pipa yang baik akan membantu aliran fluida tetap lancar.

Pemeliharaan pompa secara berkala

Pemeliharaan rutin membuat usia pompa makin panjang. Agar memperpanjang masa guna pompa, diperlukan pemeriksaan sebagai berikut.

Periksa saluran penyaring atau filter

Filter yang tersumbat membuat penumpukan tekanan di dalam pompa. Maka dari itu, tetapkan jadwal pemeliharaan untuk menjaga performa pompa agar tetap sesuai dengan kapasitasnya.

Memeriksa desain sistem pompa secara berkala

Desain perancangan pompa juga mempengaruhi laju aliran. Pastikan laju aliran tersedia melalui ketinggian dan aliran ke bawah apabila memungkinkan.

Evaluasi kurva

Pertimbangkan data pada katalog pompa untuk melihat apakah jenis pompa tersebut cocok dengan sistem perancangan Anda.

Memantau keretakan dengan sensor tekan

Gunakan sensor untuk mencari keretakan pada pipa atau selang yang roboh. Retakan tersebut jika tidak diatasi akan mengganggu sistem perpipaan.

Instalasi pompa sesuai dengan desain sistem perancangan pipa

Kavitasi pada pompa dapat dicegah dengan memilih pompa sesuai dengan desain sistem. Instalasi yang tepat dapat mempertahankan nilai NPSHa agar lebih besar daripada nilai NPSHr.

Nilai NPSHa dipengaruhi oleh empat variabel berikut

Lokasi pompa
Panjang dan diameter pipa hisap
Suction lift
Gaya gesek

Kesimpulan

Kavitasi pada pompa terjadi ketika tekanan pompa menurun di bawah tekanan uap jenuh fluida. Ketika tekanan bekerja pada fluida terlalu rendah, maka akan terbentuk gelembung uap. Gelembung-gelembung uap tersebut ketika meledak dapat membuat permukaan pompa berlubang atau terkorosi.

Ishak Okta Sagita