3.5. HEAD ISAP POSITIP NETO ATAU NPSH*

Presentasi berjudul: "3.5. HEAD ISAP POSITIP NETO ATAU NPSH*"— Transcript presentasi:

1 3.5. HEAD ISAP POSITIP NETO ATAU NPSH*
Seperti diuraikan sebelumnya, kavitasi akan terjadi bila tekanan statis suatu zat cair turun sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Jadi, untuk menghindari kavitasi, harus diusahakan agar tidak ada satu bagian pun dari aliran di dalam pompa yang mempunyai tekanan statis lebih rendah dari tekanan uap jenuh cairan pada temperatur yang bersangkutan. Dalam hal ini perlu diperhatikan dua macam tekanan yang memegang peranan. tekanan yang ditentukan oleh kondisi lingkungan di mana pompa dipasang tekanan yang ditentukan oleh keadan aliran di dalam pompa. *NPSH = Net Positive Suction Head Berhubung dengan hal tersebut di atas maka orang mendifinisikan suatu Head Isap Positip Neto atau NPSH, yang dipakai sebagai ukuran keamanan pompa terhadap kavitasi. Di bawah ini akan diuraikan dua macam NPSH, yaitu NPSH yang tersedia pada sistem (instalasi), dan NPSH yang diperlukan oleh pompa.

2 NPSH Yang Tersedia NPSH yang tersedia adalah head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa (ekivalen dengan tekanan mutlak pada sisi isap pompa), dikurangi dengan uap tekanan jenuh zat cair di tempat tersebut. Dalam hal pompa yang menghisap zat cair dari tempat terbuka (dengan tekanan atmosfir pada permukaan zat cair) seperti diperlihatkan dalam Gb 3.18, maka besarnya NPSH yang tersedia dapat ditulis sebagai berikut : (3.18) di mana hsv : NPSH yang tersedia (m) Pa : Tekanan atmosfir ( kgf/m2 ) Pv : Tekanan uap jenuh ( kgf/m2 )  : Berat zat cair per satuan volume ( kgf/m3 ) hs : Head isap statis (m)

3 hls : Kerugian head di dalam pipa isap (m)
hs : adalah positip (bertanda +) jika pompa terletak di atas permukaan cair yang diisap, dan negatip (bertanda -) jika dibawah. hls : Kerugian head di dalam pipa isap (m) Gb NPSH, bila tekanan atmosfir bekerja pada permukaan air yang diisap Gb NPSH, bila tekanan uap bekerja di dalam tangki air isap yang tertutup

4 Dari pers. 3.18, dapat dilihat bahwa NPSH yang tersedia merupakan tekanan absolut yang masih tersisa pada sisi isap pompa setelah dikurangi tekanan uap. Besarnya hanya tergantung pada kondisi luar pompa di mana pompa dipasang. Tinggi isap hs biasanya diukur dari permukaan zat cair sampai sumbu poros pompa (untuk pompa dengan poros mendatar) atau sampai titik tertinggi pada lubang isap impeler (pada pompa dengan poros tegak). Jika zat cair diisap dari tangki tertutup seperti diperlihatkan dalam Gb maka Pa dalam persamaan (3.18) menyatakan tekanan mutlak bekerja pada permukaan zat cair di dalam tangki tertutup tersebut. Khususnya jika tekanan di atas permukaan zat cair sama dengan tekanan uap jenuhnya, maka Pa = Pv sehingga pers akan menjadi: Hsv = -hs – hls (3.19)

5 Gb hs adalah negatip (-) karena permukaan zat cair di dalam tangki lebih tinggi dari pada sisi isap pompa. Pemasangan pompa semacam ini diperlukan untuk mendapatkan harga hsv (atau NPSH) positip. Contoh Air bersih dengan temperatur 30°C harus dipompa pada tekanan atmosfir sebesar 1,0332 kgf/m2. Lubang isap pompa terletak 4 m di atas permukaan air. Berapakah besar NPSH yang tersedia jika kerugian head pipa isap adalah 0,2 m ? Jawaban Pa = 1,0332 kgf/cm2 = kgf/m2 Dari tabel 3.12  = 0,9957 kgf/l = 995,7 kgf/m3 Pv = 0,04325 kgf/cm2 = 432,5 kgf/m2

6 Dari pers. (3.18) NPSH Yang Diperlukan Tekanan terendah di dalam pompa biasanya terdapat di suatu titik dekat setelah sisi masuk sudu impeler. Di tempat tersebut, tekanan adalah lebih rendah dari pada tekanan pada lubang isap pompa. Hal ini disebabkan karena kerugian head nosel isap, kenaikan kecepatan aliran karena luas penampang menyempit., dan kenaikan kecepatan aliran karena tebal. sudu setempat.

7 Jadi, agar tidak terjadi penguapan zat cair, maka tekanan pada lubang masuk pompa, dikurangi penurunan tekanan di dalam pompa, harus lebih tinggi dari pada tekanan uap zat cair. Head tekanan yang besarnya sama dengan penurunan tekanan ini disebut NPSH yang diperlukan. Besamya NPSH yang diperlukan berbeda untuk setiap pompa. Untuk suatu pompa tertentu, NPSH diperlukan berubah menurut kapasitas dan putarannya. Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, maka harus dipenuhi persyaratan sebagai berikut : NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan Harga NPSH yang tersedia dapat dihitung dari kondisi instalasi menurut pers. ……… Dari pabrik pompa yang bersangkutan. Namun, untuk p NPSH yang diperlukan dapat dihitung dari konstanta ……… diuraikan di bawah ini.

8 Jika head total pompa pada titik efesiensi maksimum dinyatakan Dan NPSH yang diperlukan untuk titik ini HsuN , maka  didefinisikan sebagai (3.21) Bilangan  ini disebut "koefisien kavitasi Thoma". Dari percobaan diketahui bahwa harga  menunjukkan ketergantungan terhadap ns untuk pompa-pompa yang mempunyai bentuk umum. Dalam hal ini  dapat ditentukan dari Gb dan NPSH diperlukan dapat ditaksir sebagai berikut : NPSH yang diperlukan = HsuN = HN (3.22)

9 Gb. 3.20 Hubungan antara koefisien kavitasi dan kecepatan spesifik
Gb NPSH yang diperlukan dari titik efisiensi tertinggi ke kapasitas besar

10 Sering kali orang menggunakan bilangan "kecepatan spesifik isap" S sebagai pengganti perhitungan dengan . Adapun definisi kecepatan spesifik isap adalah sebagai berikut : (3.23) Jika QN dinyatakan dalam m3/min , HsuN dalam m dan n dalam rpm mak harga S untuk pompa-pompa berbentuk umum adalah sebesar Harga ini tidak tergantung pada ns . Maka HsuN dapat ditentukan dari pers. (3.23) : (3.24) Adapun antara S dan  terdapat hubungan sebagai berikut : (3.25)

11 Semua rumus di atas berlaku untuk titik efesiensi tertinggi
Semua rumus di atas berlaku untuk titik efesiensi tertinggi. Jika titik kerja pompa berada di luar titik efesiensi terbaik ini, maka sudut aliran masuk dan sudut sudu tidak sesuai lagi. Khususnya, jika kapasitas menjadi lebih besar kecepatan aliran juga bertambah besar. Dalam hal demikian, penurunan tekanan pada sisi masuk sudu menjadi lebih besar, sehingga NPSH yang diperlukan juga menjadi naik. Hal ini perlu diperhatikan secara khusus jika harus bekerja pada kapasitas yang lebih besar dari pada kapasitas titik efisiensi optimumnya. Namun untuk penaksiran kasar dapat digunakan Gb.3.21. Contoh : Sebuah pompa jenis isapan tunggal satu tingkat mempunyai kapasitas pada titik efisiensi terbaik sebesar QN = 0,7 m3/min dan head HN = 28 m serta putaran n = 2910 rpm. Tentukan NPSH yang diperlukan untuk kapasitas 100 % dan 120 % kapasitas pada efisiensi terbaik.

12 Jawaban : Kecepatan spesifik ns pada efisiensi terbaik adalah Dari Gb. 3.20,  = 0,092 untuk ns = 200. Maka menurut pers. (3.22), NPSH yang diperlukan ( hsv ) pada titik efisiensi terbaik adalah : HsvN = HN = 0,092 x 28 = 2,58 m Dalam Gb untuk Q/QN = 1,2, Hw/HsvN =1,5 Jadi NPSH yang diperlukan pada titik 120% QN adalah : HsvN = HN = 1,5 x 2,58 = 3,87 m

13 3.5.3 NPSH Dan Performasi Pompa
Ada dua cara untuk memeriksa secara eksperimen pengaruh NPSH pada performasi pompa. Cara pertama : dengan kapasitas di jaga tetap, harga NPSH yang tersedia diivariasikan seperti pada Gb ; kemudian perubahan head total pompa, daya poros dan efesiensi diperiksa. Cara kedua ; mengukur efisiensi pompa dengan memakai NPSH sebagai parameter seperti diperlihatkan dalam Gb. 3.23; kemudian perubahan kurva performasi karena perubahan NPSH diperiksa. Perubahan performasi pompa terhadap perubahan NPSH tergantung pada ns yang bersangkutan. Pompa dengan rendah mempunyai kurva performasi yang cenderung menurun secara tiba-tiba di daerah kapasitas besar di mana NPSH menjadi lebih kecil seperti diperlihatkan dalam Gb.3.24.

14 Gambar 3.22. Performansi kavitasi pada kapasitas tetap
Gambar Performansi kavitasi dari pompa aliran aksial dan pompa aliran campur

15 Gambar 3.23. Performansi kavitasi dari pompa volut isapan tunggal

16 Pada kedua metoda tersebut di atas, NPSH ( Hw ) pada titik di mana performasi mulai menurun merupakan harga NPSH yang diperlukan. Namun pengukuran titik ini secara cermat adalah sangat sukar, sehingga NPSH diperlukan dalam banyak hal ditetapkan pada titik di mana performasi menurun 3%. Berbagai Pengaruh Pada NPSH Yang Diperlukan NPSH yang tersedia tergantung pada berbagai faktor seperti atmosfir (tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair), tekanan uap, head isap statis, dsb. Adapun besar pengaruh faktor-faktor tersebut tidaklah tetap tergantung pada berbagai hal, seperti diuraikan di bawah ini.

17 Pengaruh temperatur zat cair
Karena tekanan uap zat cair dapat berubah menurut temperaturnya maka NPSH yang tersedia juga dapat bervariasi sesuai dengan perubahan temperatur zat cair yang disap. Khususnya, jika temperatur cukup tinggi, beberapa langkah pengamanan tertentu perlu diambil karena NPSH yang terjadi sangat rendah. Hubungan antara temperatur air dan tekanannya ditunjukkan dalam Tabel 3.12. Pengaruh sifat zat cair tekanan uap juga tergantung pada jenis zat cair yang dipompa. Jadi NPSH ………..harus ditentukan dengan menggunakan data tekanan uap zat cair yang bersangkutan.Harga-harga tekanan uap berbagai zat cair yang dijumpai, diberikan dalam gambar maupun tabel.

18 Tekanan atmosfir (mH2O)
Pengaruh tekanan pada permukaan zat cair yang diisap Tekanan ini akan secara langsung mempengaruhi NPSH yang tersedia. Kasus yang menyangkut zat cair yang diisap dari dalam tangki tertutup telah dibahas dalam uraian terdahulu. Namun, kewaspadaan perlu dijaga untuk pompa yang dipakai di tempat yang tinggi, karena tekanan atmosfir disitu rendah. Hubungan antara ketinggian dan tekanan atmosfir standar diberikan menurut rumus berikut ini : Tabel 3.22 Ketinggian dan tekanan atmosfir Ketinggian (m) 100 200 300 400 500 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Tekanan atmosfir (mH2O) 10,33 10,21 10,09 9,97 9,85 9,73 9,62 9,39 9,16 8,94 8,73 8,51 8,31 8,10

19 dimana : Pa : Tekanan atmosfir standar (m H2O ) H : Ketinggian di atas muka laut (m) Hubungan di atas diberikan dalam Tabel 3.22. Pencegahan Kavitasi Kavitasi pada dasarnya dicegah dengan membuat NPSH. yang tersedia lebih besar dari pada NPSH yang diperlukan. Dalam hal ini, mengecilkan NPSH yang diperlukan merupakan salah satu cara, yang dapat diusahakan oleh pihak pabrik pompa. Di fihak lain, menaikkan NPSH yang tersedia harus diusahakan oleh pihak pemakai pompa.

20 Dalam perencanaan instalasi pompa, hal-hal berikut harus dipehitungkan menghindari kavitasi.
Ketinggian letak pompa terhadap permukaan zat cair yang diisap harus dibuat serendah mungkin agar head isap statis menjadi rendah pula Pipa isap harus dibuat sependek mungkin. Jika terpaksa dipakai isap yang panjang, sebaiknya diambil pipa yang berdiameter satu nomor lebih besar untuk mengurangi kerugian gesek. Sama sekali tidak dibenarkan untuk memperkecil laju aliran dengan menghambat aliran di sisi isap. Jika pompa mempunyai head total yang berlebihan, maka pompa bekerja dengan kapasitas aliran yang berlebihan pula, sehingga kemungkinan akan terjadi kavitasi menjadi lebih besar. Karena itu head total pompa harus ditentukan sedemikian hingga sesuai dengan yang diperlukan pada kondisi operasi yang sesungguhnya.

21 Bila head total pompa sangat berfluktuasi, maka pada keadaan terendah head harus diadakan pengamanan penuh terhadap terjadinya kavitasi. Namun, dalam beberapa hal terjadi sedikit kavitasi yang tidak mempengaruhi performasi sering tidak dapat dihindari sebagai akibat dari pertimbangan ekonomis. Dalam hal ini perlu dipilih bahan impeler yang tahan erosi karena kavitasi.