Konstruksi
..
Platform Riset & Edukasi
Eksplorasi Inovasi,
Eksplorasi Inovasi,
Temukan ragam artikel berkualitas seputar sains, teknologi, riset ilmiah, dan pengembangan sistem terpadu secara gratis.
Kumpulan Artikel
Eksplorasi Pengetahuan
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) merupakan pembangkit tenaga listrik
yang mengubah energi potensial air (energi gravitas air) menjadi energi
listrik. Mesin penggerak yang digunakan adalah turbin air untuk
mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis poros yang akan
memutar rotor generator untuk menghasilkan energi listrik.
 |
Gb 1. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air
Air sebagai bahan baku PLTA
dapat diperoleh dari sungai secara langsung disalurkan untuk memutar
turbin, atau dengan cara ditampung dahulu (bersamaan dengan air hujan)
dengan menggunakan kolam tando atau waduk sebelum disalurkan untuk
memutar turbin.
Daya listrik yang dibangkitkan dapat dihitung menggunakan pendekatan rumus :
P = 9,8 Q X H X ή t x ή g ( kW )
Dimana :P = Daya yang dihasilkan (kW)
Q = Debit air dalam (m3/detik)
H = Tinggi terjun (m)
ή t = Efisiensi turbin (%)
ή g = Efisiensi Generator (%)
Perencanaan pengoperasian PLTA yang dilakukan berdasarkan pada kondisi hydrologi yang meliputi :
- Tahun Basah Sekali
- Tahun Basah
- Tahun Normal
- Tahun Kering
- Tahun Kering Sekali
Untuk mendapatkan hasil yang optimum dan
memudahkan untuk perencanaan operasional tahunan, maka perencanaan
operasi dilakukan berdasarkan pada kondisi hydrologi tahun normal dan
tahun kering, yang kemudian dilakukan penyesuaian tiap bulan berdasarkan
kondisi air masuk.
Indonesia hanya mengenal dua musim yaitu
musim hujan biasa dimulai bulan Nopember s.d Maret dan musim kemarau
pada bulan April s.d Oktober, sehingga kondisi ini dipergunakan untuk
proses pengisian dan penggunaan air
Tipe Dan Jenis PLTA Berdasarkan Sumber Air dan HidrologiPLTA Aliran sungai Langsung tanpa kolam tando
Aliran sungai dialirkan langsung melalui saluran terbuka atau tertutup dengan memasang di ujung saluran tersebut (ujung masuk air). Air dimasukkan melalui pipa pesat/saluran terbuka
Gb 2. PLTA dengan aliran sungai langsung
Keterangan:- Sungai 7. Power house
- Saringan 8. Bendung
- Bak pengendapan pasir 9. Saluran pembersih
- Pressure tunel 10. Saluran pengelak
- Surge tank 11. Sungai
- Penstock valve
Air sungai dialirkan ke kolam melalui
saluran terbuka atau tertutup dengan disaring terlebih dahulu dan
ditampung di suatu kolam yang berfungsi untuk :
- Mengendapkan pasir
- Mengendapkan lumpur
- Sebagai reservoir
Air dari kolam tersebut dialirkan
melalui pipa pesat menggerakkan turbin untuk membangkitkan tenaga
listrik. Kolam tando dilengkapi dengan beberapa pintu air gunanya untuk
pengisian / pengosongan bila kolam tando diadakan pemeliharaan.
Gb 3. PLTA dengan kolam Tando
PLTA Aliran sungai Langsung dengan waduk (Reservoir)
Air dari satu sungai atau lebih
ditampung di suatu tempat untuk mendapatkan ketinggian tertentu dengan
jalan dibendung. Air dari waduk tersebut dialirkan melalui saluran
terbuka, melalui pintu air ke saluran tertutup yang selanjutnya melalui
pipa pesat menggerakkan turbin untuk membangkitkan tenaga listrik.
Gb 4. PLTA dengan waduk
PLTA aliran Danau
Sumber air dari PLTA ini adalah sebuah
danau yang potensinya cukup besar. Untuk pengambilan air yang masuk ke
PLTA dilaksanakan dengan:
- Pembuatan bendungan yang berfungsi juga sebagai pelimpas yang berlokasi pada mulut sungai.
- Perubahan duga muka air (DMA) + 4 meter
- Intake
Gb 5. Lay Out PLTA Danau
PLTA Pasang surut
Air laut Pasang: Air laut memasuki teluk
(sebagai kolam) melewati bangunan sentral, sehingga air laut mendorong
sudu-sudu jalan (runner) dari turbin. Turbin memutarkan generator
sehingga menghasilkan energi listrik. ama kelamaan kolam akan terisi
oleh air laut sehingga permukaan air laut menjadi sama, berarti tenaga
penggeraknya tidak ada dan turbin berhenti berputar.
Air Laut Surut: Pada saat air laut
surut, permukaan air kolam lebih tinggi dari permukaan air laut. Air
kolam akan mengalir ke Laut melalui bangunan sentral dan akan memutar
sudu-sudu turbin yang seporos dengan generator sehingga didapat energi
listrik kembali sampai terjadi air pasang lagi.
Gb 6. (a) Keadaan pasang (b) Keadaan surut
PLTA pompa
PLTA pompa dibangun dan dioperasikan
untuk PLTA beban puncak. Air waduk bagian atas dan air waduk bagian
bawah diatur untuk operasi harian akan mingguan.
PLTA pompa digunakan untuk mengatur /
menunjang beban puncak sistem. Danau bagian atas biasanya mempunyai
kapasitas tampung yang besar tetapi mempunyai daerah tangkapan hujan
yang sempit, sedangkan danau bagian bawah mempunyai daerah tangkapan
hujan yang luas
- Generator berfungsi sebagai motor
- Turbin berdiri sendiri terpisah dari pompanya
- Generator, turbin dan pompa terletak di dalam satu poros (pompa terletak paling bawah)
Gb 7. PLTA Pompa
PLTA Kaskade
Pemanfaatan sungai, berarti sepanjang
sungai dibangun beberapa PLTA, maka daerah PLTA itu disebut sistem
Kaskade PLTA, dimana PLTA yang berada di bawah memanfaatkan air setelah
digunakan oleh PLTA di atasnya.
Konstruksi
Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial
menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi
energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung
atau dengan bantuan elemen lain, dihubungkan dengan mekanisme yang
digerakkan. Tergantung dari jenis mekanisme yang digerakkan turbin uap
dapat digunakan pada berbagai bidang industri, seperti untuk pembangkit
listrik.
Komponen-komponen Turbin Uap
Komponen-komponen utama pada turbin uap yaitu
Cassing yaitu sebagai penutup (rumah) bagian-bagian utama turbin.
Rotor yaitu bagian turbin yang berputar terdiri dari:
1. Poros
Berfungsi sebagai komponen utama tempat dipasangnya cakram-cakram sepanjang sumbu.
2. Sudu turbin atau deretan sudu
Berfungsi sebagai alat yang menerima gaya dari energi kinetik uap melalui nosel.
3. Cakram
Berfungsi sebagai tempat sudu-sudu dipasang secara radial pada poros.
4. Nosel
Berfungsi sebagai media ekspansi uap yang merubah energi potensial menjadi energi kinetik.
5. Bantalan (bearing)
Merupakan bagian yang berfungsi uuntuk menyokong kedua ujung poros dan banyak menerima beban.
6. Perapat (seal)
Berfungsi untuk mencegah kebocoran uap, perapatan ini terpasang mengelilingi poros. Perapat yang digunakan adalah :
1. Labyrinth packing
2. Gland packing
7. Kopling
Berfungsi sebagai penghubung antara mekanisme turbin uap dengan mekanisme yang digerakkan.
Klasifikasi Turbin Uap
Turbin Uap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori yang berbeda berdasarkan pada konstruksinya, prinsip kerjanya dan menurut peoses penurunan tekanan uap sebagai berikut :
1. Klasifikasi Turbin berdasarkan Prinsip Kerjanya
a. Turbin Impulse
Turbin impuls atau turbin tahapan impuls adalah turbin sederhana berrotor satu atau banyak (gabungan ) yang mempunyai sudu-sudu pada rotor itu. Sudu biasanya simetris dan mempunyai sudut masuk dan sudut keluar.
Ciri-ciri dari turbin impuls antara lain:
Proses pengembangan uap / penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada sudu diam / nosel.
Akibat tekanan dalam turbin sama sehingga disebut dengan Tekanan Rata.
b. Turbin Reaksi
Turbin reaksi mempunyai tiga tahap, yaitu masing-masingnya terdiri dari baris sudu tetap dan dua baris sudu gerak. Sudu bergerrak turbin reaksi dapat dibedakan dengan mudah dari sudu impuls karena tidak simetris, karena berfungsi sebagai nossel bentuknya sama dengan sudu tetap walaupun arahnya lengkungnya berlawanan.
Ciri-ciri turbin ini adalah :
Penurunan tekanan uap sebagian terjadi di Nosel dan Sudu Gerak
Adanya perbedaan tekanan didalam turbin sehingga disebut Tekanan Bertingkat.
2. Klasifikasi turbin uap berdasarkan pada tingkat penurunan Tekanan Dalam Turbin
Turbin Tunggal ( Single Stage )
Dengan kecepatan satu tingkat atau lebih turbin ini cocok untuk untuk daya kecil, misalnya penggerak kompresor, blower, dll.
2. Turbin Bertingkat (Aksi dan Reaksi ).
Disini sudu-sudu turbin dibuat bertingkat, biasanya cocok untuk daya besar. Pada turbin bertingkat terdapat deretan sudu 2 atau lebih. Sehingga turbin tersebut terjadi distribusi kecepatan / tekanan.
3. Klasifikasi turbin berdasarkan Proses Penurunan Tekanan Uap
1. Turbin Kondensasi.
Tekanan keluar turbin kurang dari 1 atm dan dimasukkan kedalam kompresor.
2. Turbin Tekanan Lawan.
Apabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari 1 atm sehingga masih dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin lain.
3. Turbin Ekstraksi.
Didalam turbin ini sebagian uap dalam turbin diekstraksi untuk roses pemanasan lain, misalnya proses industri.
Prinsip kerja turbin uap
Turbin uap terdiri dari sebuah cakram yang dikelilingi oleh daun-daun cakram yang disebut sudu-sudu. Sudu-sudu ini berputar karena tiupan dari uap bertekanan yang berasal dari ketel uap, yang telah dipanasi terdahulu dengan menggunakan bahan bakar padat, cair dan gas.
Uap tersebut kemudian dibagi dengan menggunakan control valve yang akan dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan pompa dan juga sama halnya dikopel dengan sebuah generator singkron untuk menghasilkan energi listrik.
Setelah melewati turbin uap, uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi tadi muncul menjadi uap bertekanan rendah. Panas yang sudah diserap oleh kondensor menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju boiler. Sisa panas dibuang oleh kondensor mencapai setengah jumlah panas semula yang masuk. Hal ini mengakibatkan efisisensi thermodhinamika suatu turbin uap bernilai lebih kecil dari 50%. Turbin uap yang modern mempunyai temperatur boiler sekitar 5000C sampai 6000C dan temperatur kondensor 200C sampai 300C.
 |
| Sistem Kerja Turbin |
Komponen-komponen Turbin Uap
Komponen-komponen utama pada turbin uap yaitu
Cassing yaitu sebagai penutup (rumah) bagian-bagian utama turbin.
Rotor yaitu bagian turbin yang berputar terdiri dari:
1. Poros
Berfungsi sebagai komponen utama tempat dipasangnya cakram-cakram sepanjang sumbu.
2. Sudu turbin atau deretan sudu
Berfungsi sebagai alat yang menerima gaya dari energi kinetik uap melalui nosel.
3. Cakram
Berfungsi sebagai tempat sudu-sudu dipasang secara radial pada poros.
4. Nosel
Berfungsi sebagai media ekspansi uap yang merubah energi potensial menjadi energi kinetik.
5. Bantalan (bearing)
Merupakan bagian yang berfungsi uuntuk menyokong kedua ujung poros dan banyak menerima beban.
6. Perapat (seal)
Berfungsi untuk mencegah kebocoran uap, perapatan ini terpasang mengelilingi poros. Perapat yang digunakan adalah :
1. Labyrinth packing
2. Gland packing
7. Kopling
Berfungsi sebagai penghubung antara mekanisme turbin uap dengan mekanisme yang digerakkan.
Klasifikasi Turbin Uap
Turbin Uap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori yang berbeda berdasarkan pada konstruksinya, prinsip kerjanya dan menurut peoses penurunan tekanan uap sebagai berikut :
1. Klasifikasi Turbin berdasarkan Prinsip Kerjanya
a. Turbin Impulse
Turbin impuls atau turbin tahapan impuls adalah turbin sederhana berrotor satu atau banyak (gabungan ) yang mempunyai sudu-sudu pada rotor itu. Sudu biasanya simetris dan mempunyai sudut masuk dan sudut keluar.
Ciri-ciri dari turbin impuls antara lain:
Proses pengembangan uap / penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada sudu diam / nosel.
Akibat tekanan dalam turbin sama sehingga disebut dengan Tekanan Rata.
b. Turbin Reaksi
Turbin reaksi mempunyai tiga tahap, yaitu masing-masingnya terdiri dari baris sudu tetap dan dua baris sudu gerak. Sudu bergerrak turbin reaksi dapat dibedakan dengan mudah dari sudu impuls karena tidak simetris, karena berfungsi sebagai nossel bentuknya sama dengan sudu tetap walaupun arahnya lengkungnya berlawanan.
Ciri-ciri turbin ini adalah :
Penurunan tekanan uap sebagian terjadi di Nosel dan Sudu Gerak
Adanya perbedaan tekanan didalam turbin sehingga disebut Tekanan Bertingkat.
2. Klasifikasi turbin uap berdasarkan pada tingkat penurunan Tekanan Dalam Turbin
Turbin Tunggal ( Single Stage )
Dengan kecepatan satu tingkat atau lebih turbin ini cocok untuk untuk daya kecil, misalnya penggerak kompresor, blower, dll.
2. Turbin Bertingkat (Aksi dan Reaksi ).
Disini sudu-sudu turbin dibuat bertingkat, biasanya cocok untuk daya besar. Pada turbin bertingkat terdapat deretan sudu 2 atau lebih. Sehingga turbin tersebut terjadi distribusi kecepatan / tekanan.
3. Klasifikasi turbin berdasarkan Proses Penurunan Tekanan Uap
1. Turbin Kondensasi.
Tekanan keluar turbin kurang dari 1 atm dan dimasukkan kedalam kompresor.
2. Turbin Tekanan Lawan.
Apabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari 1 atm sehingga masih dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin lain.
3. Turbin Ekstraksi.
Didalam turbin ini sebagian uap dalam turbin diekstraksi untuk roses pemanasan lain, misalnya proses industri.
Prinsip kerja turbin uap
Turbin uap terdiri dari sebuah cakram yang dikelilingi oleh daun-daun cakram yang disebut sudu-sudu. Sudu-sudu ini berputar karena tiupan dari uap bertekanan yang berasal dari ketel uap, yang telah dipanasi terdahulu dengan menggunakan bahan bakar padat, cair dan gas.
Uap tersebut kemudian dibagi dengan menggunakan control valve yang akan dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan pompa dan juga sama halnya dikopel dengan sebuah generator singkron untuk menghasilkan energi listrik.
Setelah melewati turbin uap, uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi tadi muncul menjadi uap bertekanan rendah. Panas yang sudah diserap oleh kondensor menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju boiler. Sisa panas dibuang oleh kondensor mencapai setengah jumlah panas semula yang masuk. Hal ini mengakibatkan efisisensi thermodhinamika suatu turbin uap bernilai lebih kecil dari 50%. Turbin uap yang modern mempunyai temperatur boiler sekitar 5000C sampai 6000C dan temperatur kondensor 200C sampai 300C.
Konversi Energi
..
Gambar diatas menunjukkan bagian-bagian pompa angguk atau Sucker Rod Pump (SRP)
Kali ini kita akan berkenalan dengan pompa angguk atau bahasa kerennya sucker rod pump (SRP).
Kenapa disebut pompa angguk? karena kerjanya yang mengangguk-angguk naik turun.
Pompa angguk sudah banyak digunakan di AS sejak perang dunia II sebagai alat pengangkat cairan.
Di dunia migas, pompa ini merupakan salah satu alat yang dipakai untuk
menaikkan minyak bumi dari dalam sumur ke permukaan tanah. Metode pompa
ini dipakai untuk sumur-sumur yang sudah "loyo", maksudnya sumur yang
sudah tidak memiliki tekanan yang cukup untuk menaikkan atau mengalirkan
minyak bumi sampai ke permukaan.
Prinsip kerja SRP ini adalah mengubah gerak putar pada prime mover
menjadi gerak naik turun, sehingga menyebabkan pompa bisa bekerja
menaikkan minyak bumi dari dalam sumur ke atas permukaan.
Nah, di postingan ini kita akan melihat bagian-bagian apa saja yang menyusun sebuah pompa angguk.
Langsung saja lebih jelas bisa anda lihat pada gambar yang ada di postingan ini.
Saya akan jabarkan sedikit fungsi dari beberapa komponen tersebut :
Prime Mover
Merupakan penggerak utama untuk menggerakkan pumping unit
Gear Reducer
Fungsinya adalah meneruskan dari prime mover dengan menurunkan kecepatan putarnya sehingga sesuai untuk kondisi pemompaan.
Crank Arm
Lobang dari crank menjadi tempat kedudukan pitman yang selanjutnya akan mengkonversi putaran menjadi gerak lurus.
Pitman
Merupakan penghubung antara crank arm dengan walking beam. Sambungan
pitman pada lobang crank juga berfungsi sebagai pengatur panjang langkah
pompa.
Walking Beam.
Bagian ini memiliki tugas mengungkit pompa, menggerakkannnya keatas dan kebawah kurang lebih 45 derajat atau 1/8 lingkaran.
Horse head
memiliki bentuk 1/8 lingkarannya dan memiliki komponen lainnya yaitu bridle dan carrier bar.
Stuffing Box
Sebagai pengaman agar saat polish rod bergerak naik, minyak tidak ikut
naik dan keluar (menyembur), sehingga aliran dapat diarahkan ke flow
line melalui tee.
Polished Rod.
merupakan stang penghubung anatar pumping unit yang dipermukaan tanah dengan rangkaian pompa yang berada didalam sumur.
Counter weight.
Sebagai pemberat atau penyimpan energi
Konversi Energi
..
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 mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran.
Pompa Sentrifugal
Salah
satu jenis pompa pemindah non positip adalah pompa sentrifugal yang
prinsip kerjanya mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi
energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam
casing.
Sesuai
dengan data-data yang didapat, pompa reboiler debutanizer di
Hidrokracking Unibon menggunakan pompa sentrifugal single - stage double
suction.
Klasifikasi Pompa Sentrifugal
Pompa Sentrifugal dapat diklasifikasikan, berdasarkan :
1. Kapasitas :
- Kapasitas rendah < 20 m3 / jam
- Kapasitas menengah 20 -:- 60 m3 / jam
- Kapasitas tinggi > 60 m3 / jam
2. Tekanan Discharge :
- Tekanan Rendah < 5 Kg / cm2
- Tekanan menengah 5 -:- 50 Kg / cm2
- Tekanan tinggi > 50 Kg / cm2
3. Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat :
- Single stage : Terdiri dari satu impeller dan satu casing
- Multi stage : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing.
- Multi Impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu casing.
- Multi Impeller – Multi stage : Kombinasi multi impeller dan multi stage.
4. Posisi Poros :
- Poros tegak
- Poros mendatar
5. Jumlah Suction :
- Single Suction
- Double Suction
6. Arah aliran keluar impeller :
- Radial flow
- Axial flow
- Mixed fllow
Bagian-bagian Utama Pompa Sentrifugal
Secara umum bagian-bagian utama pompa sentrifugal dapat dilihat sepert gambar berikut :
Secara umum bagian-bagian utama pompa sentrifugal dapat dilihat sepert gambar berikut :
Rumah Pompa Sentrifugal
A. Stuffing Box
Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing.
B. Packing
Digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.
C. Shaft (poros)
Poros
berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama
beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar
lainnya.
D. Shaft sleeve
Shaft
sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan
pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage joint,
internal bearing dan interstage atau distance sleever.
E. Vane
Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.
F. Casing
Merupakan
bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen
yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet
nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan
mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single
stage).
G. Eye of Impeller
Bagian sisi masuk pada arah isap impeller.
H. Impeller
Impeller
berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi
kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan
pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat
perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.
I. Wearing Ring
Wearing
ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian
depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil
celah antara casing dengan impeller.
J. Bearing
Beraing
(bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar
dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing
juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap
pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.
K. Casing
Merupakan
bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen
yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet
nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan
mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single
stage).
Kapasitas Pompa
Kapasitas
pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh pompa setiap
satuan waktu . Dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu, seperti :
- Barel per day (BPD)
- Galon per menit (GPM)
- Cubic meter per hour (m3/hr)
Head Pompa
Head
pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk
mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi
instalasi pompa, atau tekanan untuk mengalirkan sejumlah zat cair,yang
umumnya dinyatakan dalam satuan panjang.
Menurut
persamaan Bernauli, ada tiga macam head (energi) fluida dari sistem
instalasi aliran, yaitu, energi tekanan, energi kinetik dan energi
potensial
Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
Karena
energi itu kekal, maka bentuk head (tinggi tekan) dapat bervariasi pada
penampang yang berbeda. Namun pada kenyataannya selalu ada rugi energi
(losses).
Pada kondsi yang berbeda seperti pada gambar di atas maka persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut :
1. Head Tekanan
Head
tekanan adalah perbedaan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat
cair pada sisi tekan dengan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat
cair pada sisi isap.
Head tekanan dapat dinyatakan dengan rumus :
2. Head Kecepatan
Head
kecepatan adalah perbedaan antar head kecepatan zat cair pada saluran
tekan dengan head kecepatan zat cair pada saluran isap.
Head kecepatan dapat dinyatakan dengan rumus :
3. Head Statis Total
Head statis total adalah perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada sisi tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap.
Head statis total dapat dinyatakan dengan rumus :
Z = Zd - Zs(5)
Dimana :
Z : Head statis total
Zd : Head statis pada sisi tekan
Zs : Head statis pada sisi isap
Z : Head statis total
Zd : Head statis pada sisi tekan
Zs : Head statis pada sisi isap
Tanda + : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih rendah dari sumbu pompa (Suction lift).
Tanda - : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih tinggi dari sumbu pompa (Suction head).
4. Kerugian head (head loss)
Kerugian
energi per satuan berat fluida dalam pengaliran cairan dalam sistem
perpipaan disebut sebagai kerugian head (head loss).
Head loss terdiri dari :
a. Mayor head loss (mayor losses)
Merupakan kerugian energi sepanjang saluran pipa yang dinyatakan dengan rumus :
Harga
f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody (lampiran - 6) sebagai
fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif
(Relative Roughness - ε/D ), yang nilainya dapat dilihat pada grafik
(lampiran) sebagai fungsi dari nominal diameter pipa dan kekasaran
permukaan dalam pipa (e) yang tergantung dari jenis material pipa.
Sedangkan besarnya Reynolds Number dapat dihitung dengan rumus :
b. Minor head loss (minor losses)
Merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat sepanjang sistem perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan Rumus :
Dalam
menghitung kerugian pada fitting dan valve dapat menggunakan tabel pada
lampiran 4. Besaran ini menyatakan kerugian pada fitting dan valve
dalam ukuran panjang ekivalen dari pipa lurus.
c. Total Losses
Total losses merupakan kerugian total sistem perpipaan, yaitu :
Daya Pompa
Daya pompa adalah besarnya energi persatuan waktu atau kecepatan melakukan kerja.
Ada beberapa pengertian daya, yaitu :
Ada beberapa pengertian daya, yaitu :
1.Daya hidrolik (hydraulic horse power)
Daya
hidrolik (daya pompa teoritis) adalah daya yang dibutuhkan untuk
mengalirkan sejumlah zat cair. Daya ini dapat dihitung dengan rumus :
2. Daya Poros Pompa (Break Horse Power)
Untuk mengatasi kerugian daya yang dibutuhkan oleh poros yang sesungguhnya adalah lebih besar dari pada daya hidrolik.
Besarnya daya poros sesungguhnya adalah sama dengan effisiensi pompa atau dapat dirumuskan sebagai berikut :
3. Daya Penggerak (Driver)
Daya penggerak (driver) adalah daya poros dibagi dengan effisiensi mekanis (effisiensi transmisi). Dapat dihitung dengan rumus :
Effisiensi Pompa
Effisiensi
pada dasarnya didefinisikan sebagai perbandingan antara output dan
input atau perbandingan antara HHP Pompa dengan BHP pompa.
Harga effisiensi yang tertinggi sama dengan satu harga effisiensi pompa yang didapat dari pabrik pembuatnya.
Effisiensi pompa merupakan perkalian dari beberapa effiaiensi, yaitu:
Referensi utama : Ir. Sularso, MSME dan Prof. Dr. Haruo Tahara, Pompa dan Kompresor, PT Pradnya Paramita, Jakarta, 1983.
Lampiran :
Grafik fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Courtesy of www.fao.org/) :
SYSTEM 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 O-ring merupakan contoh yang
umum dari seal statis.
Seal Dinamis
digunakan di mana ada permukaan yang bergerak relatif terhadap satu
sama lain. Seal dinamis misalnya digunakan pada poros yang berputar dan
menghantarkan power melalui dinding sebuah tangki (Gambar 1), melalui
casing dari pompa (Gambar 2), atau melalui rumah peralatan berputar
lainnya seperti filter atau layar.
Contoh
umum dari pemakaian alat-alat penyekat adalah penyekat untuk poros yang
berputar pada pompa. Untuk mengetahui lebih banyak tentang fungsi dari
penyekat ini, kita harus tahu terlebih dahulu dasar-dasar pengetahuan
pompa.
Pada
pompa sentrifugal, cairan masuk ke pompa melalui bagian ‘suction’ pada
pusat (eye) impeller yang berputar. (gambar 3 dan 4).
Pada saat kipas impeller berputar, mereka menghantarkan gerakan untuk memasukan produk, yang kemudian meninggalkan impeller, dikumpulkan di dalam rumah pompa(casing) dan meninggalkan pompa melalui tekanan pada sisi keluar (discharge) pompa.
Tekanan
discharge akan menekan beberapa produk ke bawah di belakang impeller
menuju poros, di mana ia akan mencoba keluar sepanjang poros yang
berputar. Pabrik pembuat pompa menggunakan berbagai macam teknik untuk
mengurangi adanya tekanan produk yang mencoba keluar. Beberapa cara yang
umum dilakukan adalah:
- Penambahan lobang penyeimbang (balance hole) melalui impeller untuk memberikan jalan bagi tekanan yang akan keluar melalui sisi isap impeller.
- Penambahan kipas pada sisi belakang impeller (back pump-out vanes).
Bagaimanapun
juga, sepanjang tidak ada jalan untuk mengurangi adanya tekanan ini
seluruhnya, maka peralatan penyekat mutlak diperlukan untuk membatasi
keluarnya produk. Seperti penyekat kompresi (packing )atau penyekat
mekanis (mechanical seals).
Stuffing Box Packing
Pengaturan penggunaaan ‘stuffing box’ ditunjukan pada gambar di bawah. Ia terdiri dari:
- 5 ring packing.
- Sebuah lantern ring yang digunakan untuk menginjeksi peluamas dan atau untuk membuang cairan
- Sebuah penekan (gland) untuk menahan packing dan menjaga kebutuhan tekanan yang disesuaikan dengan kondisi pengencangan packing.
Fungsi
dari packing adalah untuk mengontrol kebocoran, bukan untuk mencegah
seluruh kebocoran. Karena packing harus selalu terlumasi dan kebocoran
yang dianjurkan untuk menjaga adanya pelumasan adalah sekitar 40 sampai
60 tetes per menit.
Metode
pelumasan pada packing tergantung pada ko0ndisi cairan yang dipompa dan
juga tekanan pada stuffing box. Ketika tekanan stuffing box di atas
tekanan atmosfir dan cairan yang ditekan bersih dan tidak korosif, maka
cairan pada pompa itulah yang berfungsi sebagai pelumas paking. (gambar
6).
Tatkala tekanan pada stuffing box di bawah tekanan atmosfir, sebuah lantern ring di pasang dan pelumas di injeksikan ke dalam stuffing box. (gambar 7). Sebuah pipa bypass dari sisi tekan pompa ke penghubung lantern ring umumnya dipakai untuk menyediakan aliran cairan jika cairannya bersih.
Manakala cairan yang dipompakan kotor atau berpartikel, perlu diinjeksikan cairan pelumas yang bersih dari luar melalui lantern ring (gambar 8). Aliran sebanyak 0.2 sampai 0.5 gpm diperlukan dan sebuah keran pengatur serta flowmeter perlu dipasang untuk mendapatkan aliran yang akurat. Lantern ring biasanya dipasang pada tengah stuffing box, tetapi untuk cairan yang sangat kental seperti bahan baku kertas disarankan dipasang di leher stuffing box untuk menghindari tersumbatnya lantern ring.
Rumah packing (gland) pada gambar 5 sampai 8 merupakan tipe ‘quench gland’. Air, minyak atau cairan lainnya dapat diinjeksi ke dalam gland untuk mengurangi panas poros, ia dapat memperkecil perpindahan panas dari poros ke rumah bearing. Alasan inilah yang membolehkan temperatur kerja dari pompa lebih tinggi dari tempertur desain bearing dan pelumas.Tipe ‘quench gland’ yang sama dapat digunakan untuk mencegah keluarnya racun atau cairan berbahaya keluar ke udara luar di sekitar pompa. Ini dinamakan ‘smothering gland’, dengan mengalirkan cairan dari luar dan membawa kebocoran yang tidak diinginkan ke parit atau tangki pengumpul cairan bekas.
MECHANICAL SEAL
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 disebut dengan mechanical seal? O-ring merupakan seal
mekanikal, demikian juga Labyrinth Seal, namun keduanya jelas bukan MechanicalSeal.
Mechanical seal yang dibahas pada situs ini adalah suatu tipe Seal yang dipakai pada pompa-pompa kelas industri, agitator, mixer, chiller dan semua rotating equipment (mesin-mesin yang berputar).
Untuk mempermudah pemahaman, maka situs ini merasa perlu menyatakan penulisan mechanical seal yang ideal adalah Mechanical Seal dan disepakati terlebih dahulu bahwa mechanical seal pada dasarnya adalah masuk golongan seal. Seal tidak akan diterjemahkan namun diperjelas pengertiannya lewat serangkaian contoh.
Untuk mempermudah pemahaman, maka situs ini merasa perlu menyatakan penulisan mechanical seal yang ideal adalah Mechanical Seal dan disepakati terlebih dahulu bahwa mechanical seal pada dasarnya adalah masuk golongan seal. Seal tidak akan diterjemahkan namun diperjelas pengertiannya lewat serangkaian contoh.
Terminologi
Yang paling susah buat pemula adalah pengertian atas istilah-istilah yang digunakan dalam penyebutan bagian mechanical seal. Untuk itu mari kita samakan persepsi dahulu atas hal-hal sebagai berikut:
Yang paling susah buat pemula adalah pengertian atas istilah-istilah yang digunakan dalam penyebutan bagian mechanical seal. Untuk itu mari kita samakan persepsi dahulu atas hal-hal sebagai berikut:
SHAFT adalah
as/bagian poros sebuah alat dan merupakan bagian utama dari mesin-mesin
yang berputar. Buku manual mesin-mesin lebih sering menggunakan kata
shaft dibandingkan as.
SHAFT SLEEVE adalah sebuah bushing/adapter
yang berbentuk selongsong yang terpasang pada shaft dengan tujuan
melindungi shaft akibat pengencangan baut/screw MechanicalSeal.
SEAL adalah
suatu part/bagian dalam sebuah konstruksi alat/mesin yang berfungsi
untuk sebagai penghalang/pengeblok keluar/masuknya cairan, baik itu
fluida proses maupun pelumas. Pada sepeda motor atau mobil sering kali
bengkel bilang karet sil, sil-as kruk, oil-seal. Analogi lainnya, coba
anda bayangkan sebuah aquarium. Apa yang akan terjadi jika kaca-kaca
ditempelkan tanpa diberi lem kaca/sealant?
Lem
kaca setelah mengeras, pada kondisi tersebut adalah seal. Bisa
disepakati bahwa Seal lebih merujuk pada pengertian suatu fungsi. Apapun
bentuk dan materialnya, apabila berfungsi untuk mencegah kebocoran,
maka dia disebut sebagai Seal.
O-RING awalnya adalah merujuk pada karet
berbentuk bundar yang berfungsi sebagai Seal. Perkembangan teknologi
o-ring sebagai alat pengeblok cairan sekunder (secondary sealing device)
menghasilkan berbagai tipe o-ring berdasarkan materialnya.
Material o-ring, ada dari karet alam, EPDM, Buna, Neoprene, Viton,
Chemraz, Kalrez, Isolast hingga tipe Encapsulated O-Ring, dimana o-ring
dibalut dengan PTFE. Ada pula yang murni dibuat dari PTFE dan disebut
dengan Wedge.
SEALFACE adalah
bagian paling penting, paling utama dan paling kritis dari sebuah
Mechanical Seal dan merupakan titik PENGEBLOK CAIRAN UTAMA (primary sealing device) Terbuat dari bahan Carbon atau Silicone Carbide atau Tungsten Carbide
atau keramik atau Ni-resist, dengan serangkaian teknik pencampuran.
Permukaan material yang saling bertemu (contact) dibuat sedemikian
halusnya hingga tingkat kehalusan / kerataan permukaan mencapai 1 - 2
lightband.
Seringkali Sealface
disebut juga dengan contact face. Seal faces berarti ada 2 sealface.
Yang satu diam dan melekat pada dinding pompa, dan yang lainnya
berputar, melekat pada shaft.
Yang
berputar biasanya terbuat dari bahan yang lebih lunak/soft.
Kombinasinya bisa berupa carbon versus silicone carbide, carbon vs
ceramic, carbon vs tungten carbide, silicone carbide vs silicone
carbide, silicone carbide vs tungsten carbide.
Setelah
memahami bagian-bagian yang menyusun Mechanical Seal, maka bisa
dilanjutkan bahwa MechanicalSeal adalah suatu sealing device yang
merupakan kombinasi menyatu antara sealface yang melekat pada shaft yang
berputar dan sealface yang diam dan melekat pada dinding statis
casing/housing pompa/tangki/vessel/kipas.
Sealface yang ada pada shaft yang berputar seringkali disebut sebagai Rotary Face/Primary Ring. Sedangkan Sealface yang diam atau dalam kondisi stasioner sering disebut sebagai StationaryFace / Mating Ring / Seat.
Dengan
demikian bisa diambil simpulan definisi Mechanical Seal adalah Sebuah
alat pengeblok cairan/gas pada suatu rotating equipment, yang terdiri
atas:
- Dua buah sealface yang bisa aus, dimana salah satu diam dan satunya lagi berputar, membentuk titik pengeblokan primer (primary sealing).
- Satu atau sekelompok o-ring/bellows/PTFE wedge yang merupakan titik pengeblokan sekunder (secondary sealing).
- Alat pembeban mekanis untuk membuat sealface saling menekan.
- Asesoris metal yang diperlukan untuk melengkapi rangkaian Mechanical Seal.
Cara Kerja Mechanical Seal
Titik
utama pengeblokan dilakukan oleh dua sealfaces yang permukaannya sangat
halus dan rata. Gesekan gerak berputar antara keduanya meminimalkan
terjadinya kebocoran. Satu sealface berputar mengikuti putaran shaft,
satu lagi diam menancap pada suatu dinding yang disebut dengan Glandplate.
Meterial dua sealfaces itu biasanya berbeda. Yang satu biasanya bersifat lunak, biasanya carbon-graphite, yang lainnya terbuat dari material yang lebih keras seperti silicone-carbide.
Pembedaan antara material yang digunakan pada stationary sealface dan rotating sealface aalah untuk mencegah terjadinya adhesi antara dua buah sealfaces tersebut. Pada sealface yang lebih lunak biasanya terdapat ujung yang lebih kecil sehingga sering dikenal sebagai wear-nose (ujung yang bisa habis atau aus tergesek).
Ada 4 (empat) titik sealing/pengeblokan, yang juga merupakan jalur kebocoran jika titik pengeblokan tersebut gagal.
Silakan lihat gambar di atas. Titik pengeblokan utama (primary sealing) adalah pada contactface, titik pertemuan 2 buah sealfaces, lihat Point A. Jalur kebocoran di Point B diblok oleh suatu O-Ring, atau V-Ring atau Wedge (baca: WED). Sedangkan jalur kebocoran di Point C dan Point D, diblok dengan gasket atau O-Ring.
Point B, C & D disebut dengan secondary sealing.
KAVITASI
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 menjadi berkurang
- Pompa tidak mampu membangkitkan head (tekanan)
- Berkurangnya efisiensi pompa.
Secara umum, terjadinya kavitasi diklasifikasikan atas 5 alasan dasar :
1. Vaporisation - Penguapan.
Fluida
menguap bila tekanannya menjadi sangat rendah atau temperaturnya
menjadi sangat tinggi. Setiap pompa sentrifugal memerlukan head(tekanan)
pada sisi isap untuk mencegah penguapan. Tekanan yang diperlukan ini,
disiapkan oleh pabrik pembuat pompa dan dihitung berdasarkan asumsi
bahwa air yang dipompakan adalah 'fresh water' pada suhu 68oF. Dan ini disebut Net Positive Suction Head Available (NPSHA)
Karena
ada pengurangan tekanan (head losses) pada sisi suction( karena adanya
valve, elbow, reduser, dll), maka kita harus menghitung head total pada
sisi suction dan biasa disebut Net Positive Suction Head is Required
(NPSHR).
Nah nilai keduanya mempengaruhi terjadinya penguapan, maka untuk mencegah penguapan, syaratnya adalah :
NPSHA - Vp ≥ NPSHR
Dimana Vp : Vapor pressure fluida yang dipompa.
Dengan kata lain untuk memelihara supaya vaporization tidak terjadi maka kita harus melakukan hal berikut :
1. Menambah Suction head, dengan :
- Menambah level liquid di tangki.
- Meninggikan tangki.
- Memberi tekanan tangki.
- Menurunkan posisi pompa(untuk pompa portable).
- Mengurangi head losses pada suction piping system. Misalnya dengan mengurangi jumlah fitting, membersihkan striner, cek mungkin venting tangki tertutup) atau bertambahnya speed pompa.
2. Mengurangi Tempertur fluida, dengan :
- Mendinginkan suction dengan fluida pendingin
- Mengisolasi suction pompa
- Mencegah naiknya temperature dari bypass system dari pipa discharge.
3. Mengurangi NPSHR, dengan :
- Gunakan double suction. Ini bias mengurangi NPSHR sekitar 25 % dan dalam beberapa kasus memungkinkan penambahan speed pompa sebesar 40 %.
- Gunakan pompa dengan speed yang lebih rendah.
- Gunakan impeller pompa yang memiliki bukaan 'lobang' (eye) yang lebih besar.
- Install Induser, dapat mereduksi NPSHR sampai 50 %.
- Gunakan pompa yang lebih kecil. Menggunakan 3 buah pompa kecil dengan ukuran kapasitas separuhnya, hitungannya lebih murah dari pada menggunakan pompa besar dan spare-nya. Lagi pula dapat menghemat energy.
KAVITASI PADA POMPA (II)
Pada
bagian pertama tulisan yang lalu, kita telah mengenal apa itu kavitasi,
efek yang ditimbulkannya dan klasifikasi kavitasi,yaitu :
1. Vaporisation - Penguapan.
Selanjutnya kita kaji secara singkat klasifikasi yang kedua
2. Air Ingestion - Masuknya Udara Luar ke Dalam System
Pompa
sentrifugal hanya mampu meng'handle' 0.5% udara dari total volume.
Lebih dari 6% udara, akibatnya bisa sangat berbahaya, dapat merusak
komponen pompa.
Udara dapat masuk ke dalam system melalui beberapa sebab, antara lain :
- Dari packing stuffing box (Bagian A - Lihat Gambar). Ini terjadi, jika pompa dari kondensor, evaporator atau peralatan lainnya bekerja pada kondisi vakum.
- Letak valve di atas garis permukaan air (water line).
- Flens (sambungan pipa) yang bocor.
- Tarikan udara melalui pusaran cairan (vortexing fluid).
- Jika 'bypass line' letaknya terlalu dekat dengan sisi isap, hal ini akan menambah suhu udara pada sisi isap.
- Berkurangnya fluida pada sisi isap, hal ini dapat terjadi jika level cairan terlalu rendah.
Vortexing Fluida
Keduanya,
baik penguapan maupun masuknya udara ke dalam system berpengaruh besar
terhadap kinerja pompa yaitu pada saat gelembung-gelembung udara itu
pecah ketika melewati 'eye impeller'(Bagian G - Lihat Gambar)
sampai pada sisi keluar (Sisi dengan tekanan yang lebih tinggi).
Terkadang, dalam beberapa kasus dapat merusak impeller atau casing.
Pengaruh terbesar dari adanya jebakan udara ini adalah berkurangnya
kapasitas pompa.
3. Internal Recirculation - Sirkulasi Balik di dalam System
Kondisi
ini dapat terlihat pada sudut terluar (leading edge) impeller, dekat
dengan diameter luar, berputar balik ke bagian tengah kipas. Ia dapat
juga terjadi pada sisi awal isap pompa.
Efek
putaran balik ini dapat menambah kecepatannya sampai ia menguap dan
kemudian 'pecah' ketika melalui tempat yang tekanannya lebih tinggi. Ini
selalu terjadi pada pompa dengan NPSHA yang rendah. Untuk mengatasi hal
tersebut, kita harus tahu nilai Suction Spesific Speed , yang
dapat digunakan untuk mengontrol pompa saat beroperasi, berapa nilai
terdekat yang teraman terhadap nilai BEP(Best Efficiency Point) pompa
yang harus diambil untuk mencegah terjadinya masalah.
Nilai Suction Spesific Speed yang diijinkan adalah antara 3.000 sampai 20.000. Rumus yang dipakai adalah :
Dimana :
rpm = Kecepatan Pompa
Capacity = Gallons per menit, atau liters per detik dari impeller terbesar pada nilai BEP(Best Efficiency Point) -nya.
Head = Net Positive Suction Head is Required (feet atau meter)pada nilai rpm-nya.
Catatan penting :
- Untuk pompa double suction, kapasitas dibagi 2 karena ada 2 impeller eyes.
- Ideal untuk 'membeli' pompa dengan nilai Suction Spesific Speed kurang dari 8500(5200 metrik) kecuali untuk kondisi yang ekstrim.
- Mixed Hydrocarbon dan air panas idealnya pada 9000 ÷ 12000 (5500÷7300 metric) atau lebih tinggi, lebih bagus.
- Nilai Suction Spesific Speed yang tinggi menandakan impeller eye-nya lebih besar dari biasanya dan biasanya nilai efisiensinya disesuaikan dengan nilai NPSHR yang rendah.
- Lebih tinggi nilai Suction Spesific Speed memerlukan desain khusus, operasinya memungkinkan adanya kavitasi.
- Biasanya, pompa yang beroperasi dibawah 50% dari nilai BEP-nya tidak reliable.
Jika kita memakai open impeller, kita dapat mengoreksi internal recirculation dengan mengatur suaian(clearance) impeller sesuai dengan spesifikasi pabrik pembuatnya.
Jenis impeller
Untuk jenis Closed Impeller lebih
banyak masalahnya dan kebanyakan pada prakteknya dikembalikan ke pabrik
pembuatnya untuk di evaluasi atau mungkin didesain ulang pada
impellernya atau perubahan ukuran suaian(clearance) pada wearing ring.
KAVITASI PADA POMPA (III)
Pada
dua tulisan yang lalu : di sini dan di sini, kita telah mengenal apa
itu kavitasi, efek yang ditimbulkannya dan klasifikasi kavitasi,yaitu :
1. Vaporisation - Penguapan.
2. Air Ingestion - Masuknya Udara Luar ke Dalam System
3. Internal Recirculation - Sirkulasi Balik di dalam System
Selanjutnya kita kaji secara singkat klasifikasi yang keempat :
4. Turbulence - Pergolakan Aliran
Kita
selalu menginginkan aliran fluida pada kecepatan yang konstan. Korosi
dan hambatan yang ada pada system perpipaan dapat merubah kecepatan
fluida dan setiap ada perubahan kecepatan, tekanannya juga berubah.
Untuk menghambat hal tersebut, perlu dilakukan perancangan system
perpipaan yang baik. Antara lain memenuhi kondisi berikut :
Jarak minimum antara suction pompa dengan elbow yang pertama minimal 10 X diameter pipa.Pada pengaturan banyak pompa, pasang suction bells pada bays yang
terpisah, sehingga satu sisi isap pompa tidak akan mengganggu yang
lainnya. Jika ini tidak memungkinkan, beberapa buah pompa bisa dipasang
pada satu bak isap (sump) yang besar, dengan syarat :
- Posisi pompa tegak lurus dengan arah aliran.
- Jarak antara dua 'center line' pompa minimum dua kali suction diameter.
- Semua pompa dalam keadaan 'runing'.
- Bagian piping upstream paling tidak memiliki pipa yang lurus dengan panjang minimal 10 x diameter pipa.
- Setiap pompa harus memiliki kapasitas kurang dari 15.000 gpm.
- Suaian dasar pompa seharusnya sekitar 30% diameter pipa isap.
- Hubungan kedalaman pemasangan pompa dengan kapasitas disesuaikan dengan table berikut :
Kapasitas
|
Kedalaman Minimum
|
20,000 GPM
|
4 FEET
|
100,000 GPM
|
8 FEET
|
180,000 GPM
|
10 FEET
|
200,000 GPM
|
11 FEET
|
250,000 GPM
|
12 FEET
|
Untuk metrik :
Kapasitas
|
Kedalaman Minimum
|
4,500 M3/HR
|
1.2 METERS
|
22,500 M3/HR
|
2.5 METERS
|
40,000 M3/HR
|
3.0 METERS
|
45,000 M3/HR
|
3.4 METERS
|
55,000 M3/HR
|
3.7 METERS
|
5. Vane Passing Syndrome
Kerusakan akibat kavitasi jenis ini terjadi ketika diameter luar impeller lewat terlalu dekat dengan 'cutwater'
pompa. Kecepatan aliran fluida ini bertambah tatkala alirannya melalui
lintasan kecil tersebut, tekanan berkurang dan menyebabkan penguapan
lokal. Gelembung udara yang terbentuk kemudian pecah pada tempat yang
memiliki tekanan yang lebih tinggi, sedikit diluar alur cutwater. Hal inilah yang menyebabkan kerusakan pada volute(rumah keong) pompa.
Untuk mencegah pergerakan poros yang berlebihan, beberapa pabrik pembuat memasang bulkhead rings pada suction eye.
Pada sisi keluar (discharge), ring dapat dibuat untuk memperpanjang
sisi keluar dari dinding discharge sampai selubung impeller.
PENGARUH KAVITASI TERHADAP KINERJA POMPA
Pada empat 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 itu bisa terjadi.
Kavitasi dinyatakan dengan cavities
atau lubang di dalam fluida yang kita pompa. Lubang ini juga dapat
dijelaskan sebagai gelembung-gelembung, maka kavitasi sebenarnya adalah
pembentukan gelembung-gelembung dan pecahnya gelembung tersebut.
Gelembung terbentuk tatkala cairan mendidih. Hati-hati untuk menyatakan
mendidih itu sama dengan air yang panas untuk disentuh, karena oksigen
cair juga akan mendidih dan tak seorang pun menyatakan itu panas.
Mendidihnya
cairan terjadi ketika ia terlalu panas atau tekananya terlalu rendah.
Pada tekanan permukaan air laut 1 bar (14,7 psia) air akan mendidih pada
suhu 212oF (100oC). Jika tekanannya turun air
akan mendidih pada suhu yang lebih rendah. Ada tabel yang menyatakan
titik didih air pada setiap suhu yang berbeda. Sebagai contoh dapat
dilihat tabel berikut :
Fahrenheit
|
Centigrade
|
Vapor pressure lb/in2 A
|
Vapor pressure (Bar) A
|
40
|
4.4
|
0.1217
|
0.00839
|
100
|
37.8
|
0.9492
|
0.06546
|
180
|
82.2
|
7.510
|
0.5179
|
212
|
100
|
14.696
|
1.0135
|
300
|
148.9
|
67.01
|
4.62
|
Satuan
tekanan di sini yang digunakan adalah absolute bukan pressure gauge,
ini jamak dipakai tatkala kita berbicara mengenai sisi isap pompa untuk
menghindari tanda minus. Maka saat menyebut tekanan atmosfir nol, kita
katakan 1 atm sama dengan 14,7 psia pada permukaan air laut dan pada
sistim metrik kita biasa memakai 1 bar atau 100 kPa.
Kita balik ke paragraf pertama untuk menjelaskan akibat dari kavitasi, sehingga kita lebih tahu apa sesungguhnya yang terjadi.
Kapasitas Pompa Berkurang
- Ini terjadi karena gelembung-gelembung udara banyak mengambil tempat(space), dan kita tidak bisa memompa cairan dan udara pada tempat dan waktu yang sama. Otomatis cairan yang kita perlukan menjadi berkurang.
- Jika gelembung itu besar pada eye impeller, pompa akan kehilangan pemasukan dan akhirnya perlu priming (tambahan cairan pada sisi isap untuk menghilangkan udara).
Tekanan (Head) kadang berkurang
Gelembung-gelembung
tidak seperti cairan, ia bisa dikompresi (compressible). Nah, hasil
kompresi inilah yang menggantikan head, sehingga head pompa sebenarnya
menjadi berkurang.
Pembentukan gelembung pada tekanan rendah karena mereka tidak bisa terbentuk pada tekanan tinggi.
Kita
harus selalu ingat bahwa jika kecepatan fluida bertambah, maka tekanan
fluida akan berkurang. Ini artinya kecepatan fluida yang tinggi pasti di
daerah bertekanan rendah.
Ini
akan menjadi masalah setiap saat jika ada aliran fluida melalui pipa
terbatas, volute atau perubahan arah yang mendadak. Keadaan ini sama
dengan aliran fluida pada penampang kecil antara ujung impeller dengan volute cut water.
Bagian-bagian Pompa Rusak
- Gelembung-gelembung itu pecah di dalam dirinya sendiri, ini dinamakan imploding kebalikan dari exploding. Gelembung-gelembung itu pecah dari segala sisi, tetapi bila ia jatuh menghantam bagian dari metal seperti impeller atau voluteia tidak bisa pecah dari sisi tersebut, maka cairan masuk dari sisi kebalikannya pada kecepatan yang tinggi dilanjutkan dengan gelobang kejutan yang mampu merusak part pompa. Ada bentuk yang unik yaitu bentuk lingkaran akibat pukulan ini, dimana metal seperti dipukul dengan 'ball peen hammer'.
- Kerusakan ini kebanyakan terjadi membentuk sudut ke kanan pada metal, tetapi pengalaman menunjukan bahwa kecepatan tinggi cairan kelihatannya datang dari segala sudut.
Semakin tinggi kapasitas pompa, kelihatannya semakin mungkin kavitasi terjadi. Nilai Specific speed pump
yang tinggi mempunyai bentuk impeller yang memungkinkan untuk
beroperasi pada kapasitas yang tinggi dengan power yang rendah dan kecil
kemungkinan terjadi kavitasi. Hal ini biasanya dijumpai pada casing
yang berbentuk pipa, dari pada casing yang berbentuk volute seperti yang
sering kita lihat.
Demikian informasi yang dapat kami sampaikan, semoga bermanfaat.
Ref : berbagai sumber
Konversi Energi
..
For Loyal Visitor
Eksplorasi Fitur Spesial
Toko Inovator
Temukan dan dapatkan berbagai produk digital, template, dan source code premium.
Eksplorasi TokoDemo App
Uji coba langsung aplikasi demo Inotek dan berikan penilaian Anda.
Buka AppFree Download
Download berbagai file template bermanfaat dan source code gratis.
UnduhLive Polling
Ikuti diskusi interaktif dan berikan suara pada polling topik viral terkini.
Ikut Polling0
Tahun Aktif
0+
Total Artikel
0
Pembaca Bulanan
0+
All Time Views
Koleksi Premium
