Pentingnya NPSH (Net Positive Suction Head) Untuk Mencegah Kavitasi

Jika kembali mengingat konsep pompa, bahwa air mengalir dari tekanan yang tinggi ke tekanan yang rendah. Apabila elevasi sumber air lebih rendah dari elevasi pompa maka tekanan di sisi hisap pompa harus lebih rendah dari tekanan permukaan sumber air. Tekanan pada sumber air yang berada di dalam tanki/ reservoir/ bak terbuka/ sumur adalah sama dengan tekanan atmosfir (1 ATM), maka untuk dapat menghisap/ menaikkan air tekanan pada sisi hisap pompa harus lebih rendah dari 1 ATM. Namun tekanan rendah yang berlebihan pada sisi hisap pompa dapat menyebabkan suatu masalah yaitu Kavitasi, oleh sebab itu perlu direncanakan kondisi yang ideal penempatan sebuah pompa yang dikenal dengan NPSH (Net Positive Suction Head). NPSH merupakan ukuran keamanan pompa terhadap kavitasi, pentingnya memahami NPSH adalah kita dapat mencegah terjadinya Kavitasi pada pompa, hubungan antara keduanya akan dibahas di dalam tulisan ini.

Air dapat mendidih pada temperatur yang Rendah

Air akan mendidih dan menjadi uap pada temperatur 100 deg. celcius dengan syarat tekanan lingkungannya adalah 1 ATM (atmosfir) contohnya saat kita memasak air di rumah. Namun air juga dapat mendidih pada temperatur di bawah 100 deg. celcius, misalkan pada temperatur kamar (30 deg. celcius) dengan catatan tekanannya diturunkan sampai tekanan uap air pada temperatur air tersebut. Seperti pada tabel tekanan uap air di bawah ini dimana dapat diketahui bahwa temperatur air akan mendidih pada tekanan udara lingkungan 4.240 KPa atau sama dengan 0.0424 Bar atau 0.0418 ATM.

Temperatur (Celcius)	Tekanan Uap (KPa)
0	0.611
10	1.230
20	2.340
30	4.240
40	7.380
50	12.300
60	19.900
70	31.200
80	47.400
90	70.100
100	101.300

Air minum di Indonesia memiliki temperatur rata-rata 20-30 deg.celcius, jadi jika tekanan pada sisi hisap pompa lebih rendah dari tekanan uap air pada temperatur 30 deg. celcius maka air yang mengalir akan mendidih di dalam pompa, inilah yang menyebabkan Kavitasi.

Apa itu Kavitasi

Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair, karena tekanannya berkurang sampai tekanan uap jenuhnya. Jika air mendidih maka akan timbul gelembung-gelembung uap air yang pecah di seluruh komponen pompa seperti dinding pipa, impeller, dan bodi pompa, akibatnya performansi pompa akan turun seketika sampai timbul getaran dan jika digunakan terus menerus maka akan mengakibatkan kerusakan pada pompa.

Rumus NPSH (yang tersedia)

Berikut adalah rumus menentukan NPSH

\(\frac{P_{a}}{\gamma }-\frac{P_{v}}{\gamma }-h_{s}-h_{ls}\)

Keterangan:

• Pa adalah tekanan pada permukaan air (kgf/m2)
• Pv adalah tekanan uap jenuh air (kgf/m2)
• Y (gamma) adalah berat jenis air (N/m2)
• hs adalah tekanan statis (beda levasi antara permukaan air dengan lubang isap pompa) (meter)
• hls adalah head loss total pada pipa suction/ pipa isap (meter)

Contoh Perhitungan

Air bersih dengan temperatur 30 deg. celcius berada di dalam reservoir terbuka, Lubang isap pompa berada 4 meter di atas permukaan air. Berapakah NPSH yang tersedia jika Head loss total pada pipa suction 0,2 meter

Jawab

• Pa adalah tekanan atmosfir karena sumber air di dalam reservoir terbuka yaitu 1,0032 kgf/cm2 dikonversi menjadi 10332 kgf/m2
• Pv adalah tekanan uap jenuh pada temperatur air 30 deg. celcius yaitu 0,0432 kgf/cm2 di konversi menjadi 432,5 kgf/m2
• Berat jenis air adalah 995,7 kgf/m2 (jangan bingung gunakan literatur yang ada)
• Head Statis adalah 4 meter
• Head loss total adalah 0,2

masukkan ke rumus di atas

\(\frac{10332}{995,7 }-\frac{432,5}{995,7 }-4-0,2 = 5,74 \; meter\)

Jadi NPSH yang tersedia adalah 5,74 meter. Pengertian dari NPSH yang tersedia ini adalah jika kita memiliki sistem atau desain seperti Soal diatas maka NPSH yang tersedia adalah 5,74 meter, sekarang tergantung apakah nilai tersebut baik atau tidak? kapan baik dan kapan tidak?

NPSH yang tersedia harus lebih besar dari NPSH yang diperlukan

NPSH_a > NPSH_r

Jika kondisi sistem seperti pada soal maka NPSH yang tersedia adalah 5,74 meter selanjutnya kita perlu mengetahui berapa NPSH yang diperlukan oleh pompa tersebut. NPSH yang diperlukan nilainya didapat pada produsen pompa atau di data sheet pompa. Jika semisalnya NPSH yang diperlukan adalah 6 meter maka dengan kondisi seperti di atas sistem yang ada tidak baik karena NPSH yang tersedia lebih kecil dari yang diperlukan. Jika pada spesifikasi pompa NPSH yang diperlukan adalah 4 meter maka sistem yang ada masih memenuhi syarat.

Pencegahan Kavitasi

Semisalkan kita memiliki sistem yang sudah ada, dan terindikasi adanya kavitasi, mungkin karena NPSH yang tidak sesuai kita bisa memperbaiki sistemnya dengan beberapa alternatif seperti di bawah ini:

• Ketinggian letak pompa terhadap permukaan air dibuat serendah mungkin
• Pipa isap harus sependek mungkin, jika harus panjang maka gunakan diameter pipa satu tingkat lebih besar untuk mengurangi head loss
• Jangan memperkecil laju aliran dengan menghambat aliran di sisi isap
• Penentuan Head total pompa harus direncanakan dengan baik, Head terlalu besar akan berisiko terhadap terjadinya kavitasi

Berbagi :