Kavitasi merupakan kondisi merugikan yang sering terjadi pada unit pompa sentrifugal. Kavitasi dapat mengurangi efisiensi pompa, menimbulkan getaran dan kebisingan, serta mengakibatkan kerusakan serius pada impeller pompa, rumah pompa, poros, dan komponen internal lainnya. Kavitasi terjadi ketika tekanan fluida dalam pompa turun di bawah tekanan penguapan, yang menyebabkan terbentuknya gelembung uap di area bertekanan rendah. Gelembung uap ini pecah atau "meledak" dengan hebat ketika memasuki area bertekanan tinggi. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan mekanis di dalam pompa, menciptakan titik lemah yang rentan terhadap erosi dan korosi, serta mengganggu kinerja pompa.

Memahami dan menerapkan strategi untuk mengurangi kavitasi sangat penting untuk menjaga integritas operasional dan masa pakai pompa casing terpisah .

Jenis-jenis Kavitasi pada Pompa

Untuk mengurangi atau mencegah kavitasi pada pompa, penting untuk memahami berbagai jenis kavitasi yang dapat terjadi. Jenis-jenis tersebut meliputi:

1. Kavitasi penguapan. Dikenal juga sebagai "kavitasi klasik" atau "kavitasi net positive suck head available (NPSHa)," ini adalah jenis kavitasi yang paling umum. Casing terbelah Pompa meningkatkan kecepatan fluida saat melewati lubang hisap impeller. Peningkatan kecepatan setara dengan penurunan tekanan fluida. Penurunan tekanan dapat menyebabkan sebagian fluida mendidih (menguap) dan membentuk gelembung uap, yang akan pecah dengan hebat dan menghasilkan gelombang kejut kecil saat mencapai area bertekanan tinggi.

2. Kavitasi turbulen. Komponen seperti siku, katup, filter, dll. dalam sistem perpipaan mungkin tidak sesuai dengan jumlah atau sifat cairan yang dipompa, yang dapat menyebabkan pusaran, turbulensi, dan perbedaan tekanan di seluruh cairan. Ketika fenomena ini terjadi di saluran masuk pompa, fenomena ini dapat langsung mengikis bagian dalam pompa atau menyebabkan cairan menguap.

3. Kavitasi sindrom bilah. Dikenal juga sebagai "sindrom lintasan bilah", jenis kavitasi ini terjadi saat diameter impeller terlalu besar atau lapisan internal rumah pompa terlalu tebal/diameter dalam rumah pompa terlalu kecil. Salah satu atau kedua kondisi ini akan mengurangi ruang (jarak bebas) di dalam rumah pompa hingga di bawah tingkat yang dapat diterima. Pengurangan jarak bebas di dalam rumah pompa menyebabkan laju aliran fluida meningkat, yang mengakibatkan penurunan tekanan. Pengurangan tekanan dapat menyebabkan fluida menguap, yang menciptakan gelembung kavitasi.

4. Kavitasi resirkulasi internal. Ketika pompa split-tengah tidak dapat mengeluarkan cairan pada laju aliran yang dibutuhkan, sebagian atau seluruh cairan akan bersirkulasi ulang di sekitar impeller. Cairan yang bersirkulasi ulang melewati area bertekanan rendah dan tinggi, yang menghasilkan panas, kecepatan tinggi, dan membentuk gelembung penguapan. Penyebab umum resirkulasi internal adalah menjalankan pompa dengan katup keluaran pompa tertutup (atau pada laju aliran rendah).

5. Kavitasi masuknya udara. Udara dapat masuk ke dalam pompa melalui katup yang rusak atau sambungan yang longgar. Begitu masuk ke dalam pompa, udara bergerak bersama fluida. Pergerakan fluida dan udara dapat membentuk gelembung yang "meledak" saat terkena tekanan impeller pompa yang meningkat.

Faktor-faktor yang berkontribusi terhadap kavitasi - NPSH, NPSHa, dan NPSHr

NPSH merupakan faktor kunci dalam mencegah kavitasi pada pompa casing terpisah. NPSH merupakan perbedaan antara tekanan isap aktual dan tekanan uap fluida, yang diukur pada saluran masuk pompa. Nilai NPSH harus tinggi untuk mencegah fluida menguap di dalam pompa.

NPSHa adalah NPSH aktual dalam kondisi pengoperasian pompa. Head hisap positif bersih yang dibutuhkan (NPSHr) adalah NPSH minimum yang ditetapkan oleh produsen pompa untuk menghindari kavitasi. NPSHa adalah fungsi dari perpipaan hisap, pemasangan, dan detail pengoperasian pompa. NPSHr adalah fungsi dari desain pompa dan nilainya ditentukan oleh pengujian pompa. NPSHr merupakan head yang tersedia dalam kondisi pengujian dan biasanya diukur sebagai penurunan 3% pada head pompa (atau head impeller tahap pertama untuk pompa multitahap) untuk mendeteksi kavitasi. NPSHa harus selalu lebih besar dari NPSHr untuk menghindari kavitasi.

Strategi Mengurangi Kavitasi - Meningkatkan NPSHa untuk Mencegah Kavitasi

Memastikan bahwa NPSHa lebih besar daripada NPSHr sangat penting untuk menghindari kavitasi. Hal ini dapat dicapai dengan:

1. Menurunkan ketinggian pompa casing split relatif terhadap reservoir/bak isap. Level cairan di reservoir/bak isap dapat ditingkatkan atau pompa dapat dipasang lebih rendah. Ini akan meningkatkan NPSHa di saluran masuk pompa.

2. Tingkatkan diameter pipa hisap. Ini akan mengurangi kecepatan fluida pada laju aliran konstan, sehingga mengurangi kehilangan tekanan hisap pada pipa dan fitting.

2. Kurangi kehilangan tekanan pada fitting. Kurangi jumlah sambungan pada saluran hisap pompa. Gunakan fitting seperti siku radius panjang, katup lubang penuh, dan peredam tirus untuk membantu mengurangi kehilangan tekanan hisap akibat fitting.

3. Hindari memasang saringan dan filter pada saluran hisap pompa jika memungkinkan, karena sering kali menyebabkan kavitasi pada pompa sentrifugal. Jika hal ini tidak dapat dihindari, pastikan saringan dan filter pada saluran hisap pompa diperiksa dan dibersihkan secara teratur.

5. Dinginkan cairan yang dipompa untuk mengurangi tekanan uapnya.

Memahami Margin NPSH untuk Mencegah Kavitasi

Margin NPSH adalah selisih antara NPSHa dan NPSHr. Margin NPSH yang lebih besar mengurangi risiko kavitasi karena menyediakan faktor keamanan untuk mencegah NPSHa jatuh di bawah level operasi normal akibat kondisi operasi yang berfluktuasi. Faktor-faktor yang memengaruhi margin NPSH meliputi karakteristik fluida, kecepatan pompa, dan kondisi hisap.

Menjaga Aliran Pompa Minimum

Memastikan bahwa pompa sentrifugal beroperasi di atas laju aliran minimum yang ditentukan sangat penting untuk mengurangi kavitasi. Mengoperasikan pompa split case di bawah rentang laju aliran optimalnya (area operasi yang diizinkan) meningkatkan kemungkinan terciptanya area bertekanan rendah yang dapat menyebabkan kavitasi.

Pertimbangan Desain Impeller untuk Mengurangi Kavitasi

Desain impeller berperan penting dalam menentukan apakah pompa sentrifugal rentan terhadap kavitasi. Impeller yang lebih besar dengan bilah yang lebih sedikit cenderung menghasilkan percepatan fluida yang lebih sedikit, yang mengurangi risiko kavitasi. Selain itu, impeller dengan diameter saluran masuk yang lebih besar atau bilah yang meruncing membantu mengatur aliran fluida dengan lebih lancar, meminimalkan turbulensi dan pembentukan gelembung. Menggunakan material yang tahan terhadap kerusakan akibat kavitasi dapat memperpanjang umur impeller dan pompa.

Menggunakan Perangkat Anti-Kavitasi

Perangkat antikavitasi, seperti aksesori pengkondisi aliran atau pelapis penekan kavitasi, efektif dalam mengurangi kavitasi. Perangkat ini bekerja dengan mengendalikan dinamika fluida di sekitar impeller, menyediakan aliran yang lebih stabil dan mengurangi turbulensi serta area bertekanan rendah yang menyebabkan kavitasi.

Pentingnya Ukuran Pompa yang Tepat dalam Mencegah Kavitasi

Pemilihan jenis pompa yang tepat dan spesifikasi ukuran yang tepat untuk aplikasi tertentu sangat penting untuk mencegah kavitasi. Pompa yang terlalu besar mungkin tidak beroperasi secara efisien pada aliran yang lebih rendah, sehingga meningkatkan risiko kavitasi, sementara pompa yang terlalu kecil mungkin harus bekerja lebih keras untuk memenuhi persyaratan aliran, yang juga meningkatkan kemungkinan terjadinya kavitasi. Pemilihan pompa yang tepat melibatkan analisis terperinci tentang persyaratan aliran maksimum, normal, dan minimum, karakteristik fluida, dan tata letak sistem untuk memastikan pompa beroperasi dalam rentang operasi yang ditentukan. Ukuran yang akurat mencegah kavitasi dan meningkatkan efisiensi serta keandalan pompa sepanjang siklus hidupnya.