Kavitasi-(lagi)

Kavitasi juga dapat diartikan sebagai pembentukan gelembung uap dalam air yang mengalir melalui turbin hidrolik. Kavitasi terjadi ketika tekanan statis air turun di bawah tekanan uapnya. Kavitasi adalah paling mungkin terjadi di fast moving blades of the turbines dan di exit region of the turbines.

Penyebab Kavitasi

Air masuk ke turbin hidrolik pada tekanan tinggi, tekanan ini merupakan kombinasi dari tekanan statis dan dinamis. Tekanan dinamis air didapatkan dari kecepatan aliran, sedangkan tekanan statis adalah tekanan fluida yang sebenarnya (misalnya akibat perbedaan head).

Aliran pada fast moving blades of the turbines menyebabkan local dinamik pressure meningkat karena action pada blades yang berdampak pada penurunan tekanan statis. Penurunan tekanan statis sampai dibwah tekanan uapnya ini menyebabkan terbentuknya gelembung-gelembung data sebagai akibat dari perubahan fase cair-gas. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat Ilustrasi 1 pada postingan sebelumnya.

Penurunan tekanan (pressure head) semakin besar terjadi di exit region of the turbines, yang juga berpotensi menyebabkan timbulnya gelembung udara.

Efek merugikan dari Kavitasi

Pembentukan gelembung uap (kavitasi) sebenarnya bukanlah masalah besar, namun pecahnya gelembung tersebut akan menghasilkan gelombang tekanan dengan frekuensi sangat tinggi yang dapat menyebabkan kerusakan pada mesin. Gelembung yang pecah di  dekat permukaan mesin yang merusak dan menyebabkan erosi pada permukaan disebut sebagai erosi kavitasi.

Pecahnya gelembung kecil lebih menimbulkan frekuensi yang lebih besar dibandingankan dengan gelembung yang besar. Sehingga, gelembung kecil lebih merugikan di mesin hidrolik.

Gelembung kecil mungkin lebih merugikan tubuh mesin hidrolik tetapi mereka tidak menyebabkan penurunan yang signifikan dalam hal efisiensi mesin.

Gelembung ini dapat menyebabkan penurunan pada tekanan statis. Timbulnya gelembung besar akan mengganggu aliran sehingga dapat mengurangi kinerja mesin. Kavitasi merupakan faktor penting untuk dipertimbangkan saat merancang Turbin hidrolik.

Pencegahan Kavitasi

Untuk menghindari kavitasi parameter operasi Hidrolik Turbin harus diatur sedemikian rupa sehingga pada setiap titik tekanan statis aliran tidak berada di bawah tekanan uap cairan.

Parameter yang harus diperhatikan untuk mengontrol kavitasi adalah head tekanan, laju aliran dan tekanan keluar air. Parameter kontrol kavitasi turbin hidrolik dapat diperoleh dengan melakukan tes pada model turbin.

Flow separation di exit turbin dalam draft tube menyebabkan getaran yang dapat merusak draft tube. Untuk meredam getaran dan menstabilkan aliran udara dimasukkan dalam draft tube.

http://www.brighthubengineering.com/fluid-mechanics-hydraulics/27427-cavitation-in-hydraulic-turbines-causes-and-effects/

Read More

Fenomena Kavitasi pada Turbin Hidrolik (Introduction)

• Istilah kavitasi digunakan untuk menggambarkan fenomena perubahan fase cair ke gas dan gas-ke-cairan yang terjadi ketika penurunan tekanan fluida dinamis lokal di daerah aliran di bawah tekanan uap dari cairan lokal.

• Perubahan fase cair ke gas ini mirip dengan air mendidih, namun itu terjadi pada suhu kamar (bisa berubah fase karena adanya perubahan tekanan. Biasanya perubahan fase cair ke gas terjadi pada suhu 100^oC pada tekanan 1 atm. Namun apabila terjadi penurunan tekanan pada suatu atea, maka perubahan fase dapat terjadi pada suhu yang lebih rendah/misalnya pada suhu kamar).

Ilustrasi 1. Diagram fase H₂O

Source : www.google.com

• Perubahan fasa gas-ke-cairan menghasilkan tekanan lokal yang sangat tinggi (implosion).
• Kavitasi sering terjadi pada turbin pembangkit listrik tenaga air, umumnya muncul sekitar guide vane, wicket gate, runner, dan dalam draft tube. Pada umumnya, kavitasi dalam aliran fluida tidak merusak turbin. Namun, ketika implosion (pecahnya gelembung) terjadi di dekat batas-batas yang solid dalam mesin, permukaan area dapat rusak dan terkikis.

Ilustrasi 2. Akibat kavitasi pada turbin.

Source : usbr

 

 Source : www.google.com

 

• Kerusakan runner harus rutin diperbaiki untuk mempertahankan profil “bucket”/lengkung. Jika dibiarkan tidak diperbaiki, kerusakan erosi dapat menyebabkan penurunan efisiensi dan kerusakan besar pada akhirnya ke seluruh mesin.
• Kerusakan akibat kavitasi juga akan menyebabkan terjadinya noise dan vibrasi yang besar pada mesin.

Read More