33-99 No. Jl. Mufu E, Distrik Gulou, Nanjing, Tiongkok [email protected] | [email protected]
33-99 No. Jl. Mufu E, Distrik Gulou, Nanjing, Tiongkok [email protected] | [email protected]
Dalam sistem hidrolik industri, pompa biasanya dipasang di atas tangki penampung yang menyimpan fluida sistem. Saluran isap (juga disebut saluran masuk) menghubungkan sisi masuk pompa dengan minyak di dalam tangki penampung.
Aliran fluida dari tangki penampung ke pompa dapat dianggap sebagai sistem hidrolik terpisah. Dalam sub-sistem ini, tekanan di bawah tekanan atmosfer yang dihasilkan oleh pompa memberikan hambatan terhadap aliran, dan energi yang menggerakkan fluida berasal dari tekanan atmosfer. Atmosfer, yang bekerja pada permukaan minyak di dalam tangki penampung, berfungsi seperti akumulator.
Gambar 5-1 Pemasangan pompa standar — pompa berada di atas, saluran isap berada di bawah permukaan minyak. Tekanan atmosfer yang bekerja pada permukaan minyaklah yang mendorong minyak naik ke dalam pompa.
Kita umumnya menganggap udara tidak memiliki berat, namun atmosfer udara yang menyelubungi Bumi sebenarnya memang memberikan tekanan. Torricelli, penemu barometer, menunjukkan bahwa tekanan atmosfer dapat diukur menggunakan kolom raksa. Dengan membalikkan tabung berisi raksa ke dalam bak raksa, ia menemukan bahwa pada permukaan laut, ketinggian kolom raksa yang dapat ditopang oleh tekanan atmosfer adalah 29,92 inci (760 mm). Jadi, dalam kondisi standar, tekanan atmosfer di permukaan laut setara dengan kolom raksa setinggi 29,92 inci (760 mm). Tentu saja, lokasi mana pun yang berada di atas permukaan laut akan memiliki tekanan atmosfer yang lebih rendah.
Tekanan hidrolik biasanya dinyatakan dalam psi atau bar, tetapi tekanan atmosfer biasanya diukur dalam in.Hg (inci raksa) atau mmHg. Pada suhu 68°F (20°C) dan kelembapan relatif 36%, tekanan atmosfer di permukaan laut = 29,92 in.Hg atau 760 mmHg, setara dengan 14,7 psia atau 1,01 bar. Yang perlu diperhatikan, satuan bar tidak digunakan untuk mendefinisikan tekanan atmosfer; sebaliknya, tekanan atmosfer standar adalah 101.000 N/m².
Saat mengonversi antara in.Hg dan psi, perhatikan bahwa 1 psia = 2,04 in.Hg, dan 1 bar ≈ 752 mmHg. Jadi secara perkiraan: 1 psia ≈ 2 in.Hg, atau 1 bar ≈ 750 mmHg.
Baik tekanan mutlak maupun tekanan ukur dapat digunakan untuk mengukur tekanan dalam sistem hidrolik.
Tekanan mutlak diukur dari titik nol tekanan — yaitu titik di mana tidak ada tekanan sama sekali. Satuan yang digunakan bisa berupa psi (bar) atau in.Hg (mmHg). Tekanan mutlak ditandai dengan menambahkan akhiran "a": psia (psi mutlak), bara.
Tekanan pengukuran diukur dari titik acuan tekanan atmosfer. Satuan yang digunakan adalah psi (bar). Tekanan absolut sama dengan tekanan pengukuran ditambah tekanan atmosfer standar. Contoh: jika suatu sistem menunjukkan pembacaan 100 psig (6,9 bar pengukuran) dan tekanan atmosfer standar adalah 14,7 psia (1 bar), maka tekanan absolutnya adalah 114,7 psia (7,9 bar absolut). Untuk membedakan keduanya, tekanan pengukuran ditulis sebagai psig, sedangkan tekanan absolut ditulis sebagai psia.
Ketika pompa tidak beroperasi, sisi masuk sistem berada dalam keadaan kesetimbangan—perbedaan tekanan antara pompa dan atmosfer adalah nol, sehingga tidak terjadi aliran. Agar pompa dapat menyuplai minyak ke perakitan rotasinya, pompa yang beroperasi menciptakan tekanan di bawah tekanan atmosfer—sistem menjadi tidak seimbang—dan aliran pun dimulai.
Tekanan yang diberikan tekanan atmosfer terhadap fluida memiliki dua fungsi:
Sebagian besar tekanan atmosfer digunakan untuk mempercepat fluida masuk ke pompa, namun tugas pertama harus dilakukan terlebih dahulu: menyuplai fluida ke inlet pompa. Jika terlalu banyak tekanan atmosfer dikonsumsi pada tahap ini, tidak akan tersisa tekanan yang cukup untuk mempercepat fluida masuk ke perakitan berputar. Hal ini menyebabkan pompa kekurangan pasokan fluida (starve), dan terjadilah fenomena yang dikenal sebagai kavitasi.
Kavitasi adalah pembentukan dan kolapsnya rongga uap di dalam cairan. Fenomena ini merugikan pompa dalam dua cara:
Di sisi inlet pompa, rongga uap terbentuk di seluruh fluida. Hal ini mengurangi efektivitas pelumasan dan mempercepat keausan. Ketika rongga-rongga tersebut mencapai zona tekanan tinggi di outlet pompa, dinding rongga dikompresi dan runtuh secara mendadak, melepaskan energi besar yang 'mengikis' permukaan logam—mirip seperti seorang pematung yang menggunakan palu dan pahat pada batu. Jika kavitasi dibiarkan berlanjut, masa pakai pompa akan berkurang, dan serpihan akibat kavitasi dapat berpindah ke bagian lain sistem serta merusak komponen lain.
Gambar 5-5 Kerusakan akibat kavitasi pada lubang rumah pompa. Pola pengikisan mikroskopis disebabkan oleh implosi berulang rongga uap di permukaan logam.
Tanda paling jelas terjadinya kavitasi adalah kebisingan — ketika rongga-rongga kolaps, mereka menghasilkan getaran beramplitudo tinggi yang menyebar ke seluruh sistem, dan pompa hidrolik menghasilkan suara bernada tinggi yang menusuk. Ketika kavitasi terjadi, ruang pompa tidak sepenuhnya terisi cairan, sehingga aliran berkurang dan tekanan sistem menjadi tidak stabil.
Kavitasi terbentuk dalam cairan karena cairan tersebut mendidih — namun pendidihan ini bukan disebabkan oleh panas, melainkan oleh penurunan tekanan absolut cairan hingga mencapai nilai yang cukup rendah.
Semua molekul dalam suatu cairan bergerak secara konstan, tetapi tidak semua bergerak dengan kecepatan yang sama. Molekul-molekul yang bergerak lebih cepat di dekat permukaan berusaha lepas ke ruang di atasnya, meskipun mengalami tarikan dari molekul-molekul di sekitarnya. Gaya yang harus diatasi oleh molekul-molekul berkecepatan tinggi agar dapat lepas ke atmosfer disebut tekanan uap cairan tersebut.
Jika wadah cairan tertutup rapat, molekul-molekul yang bergerak cepat memasuki ruang di atas cairan. Ketika ruang tersebut mencapai kejenuhan uap, molekul-molekul bertumbukan dan kembali ke bentuk cair. Perpindahan molekul dari cairan ke fase uap disebut penguapan; sedangkan kembalinya molekul ke bentuk cair disebut pengembunan. Ketika laju penguapan dan laju pengembunan sama, tercapailah kesetimbangan, dan tekanan yang dihasilkan oleh uap tersebut disebut tekanan uap cairan tersebut. Tekanan uap biasanya dinyatakan dalam satuan tekanan absolut, inci raksa (in.Hg).
Tekanan uap dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu, semakin banyak energi yang dimiliki molekul cairan sehingga gerakannya menjadi lebih cepat, dan tekanan uap pun meningkat. Ketika tekanan uap sama dengan tekanan atmosfer, molekul cairan dapat memasuki atmosfer secara bebas — proses ini disebut pendidihan. Air di permukaan laut mendidih pada 212°F (100°C), karena pada suhu tersebut tekanan uap air sama dengan tekanan atmosfer.
Cairan juga dapat dididihkan dengan menurunkan tekanan yang bekerja pada cairan tersebut. Ketika tekanan yang dikurangi sama dengan tekanan uap cairan, molekul-molekul cairan dapat memasuki ruang di atas permukaan cairan secara bebas. Air pada suhu 100°F (37,2°C) memiliki tekanan uap sebesar 2 inci Hg (0,068 bar). Jika wadah berisi air pada suhu 100°F dihubungkan ke pompa vakum dan tekanan absolut internal turun hingga mencapai 2 inci Hg (0,068 bar), maka air tersebut akan mendidih. Pompa yang menangani cairan umumnya mengalami jenis pendidihan ini.
Minyak hidrolik pada permukaan laut mengandung sekitar 10% udara terlarut. Udara ini berada dalam bentuk terlarut di dalam cairan—tidak terlihat dan tidak secara nyata meningkatkan volume cairan. Kemampuan minyak hidrolik atau cairan apa pun untuk melarutkan udara menurun seiring penurunan tekanan yang bekerja pada cairan tersebut. Sebagai contoh, jika secangkir minyak hidrolik pada tekanan atmosfer ditempatkan dalam ruang hampa, udara terlarut tersebut berubah menjadi gelembung dan keluar dari larutan. Selama kavitasi, udara terlarut keluar dari minyak dan menyebabkan kerusakan pada pompa hidrolik.
Udara terbawa adalah udara yang berada dalam cairan dalam keadaan tidak terlarut—berupa gelembung. Jika pompa secara berkala mengisap minyak yang mengandung udara terbawa, maka gelembung-gelembung udara tersebut menimbulkan efek serupa kavitasi pada pompa. Namun, karena fenomena ini tidak terkait dengan tekanan uap cairan, maka disebut sebagai pseudo-kavitasi.
Jika terdapat kebocoran pada saluran isap atau segel poros pompa gagal, udara yang terbawa (entrained air) hampir selalu hadir dalam sistem. Karena tekanan di sisi masuk pompa sering kali berada di bawah tekanan atmosfer, maka setiap celah di sana akan menyebabkan udara tersedot ke dalam minyak dan ke dalam pompa. Setiap gelembung udara yang terbawa dan tidak dapat keluar dari tangki penampung juga akan masuk ke dalam pompa.
Kavitasi sangat merusak baik pompa maupun sistem secara keseluruhan. Oleh karena itu, produsen pompa menetapkan batas-batas teknis di sisi masuk untuk produk mereka. Produsen pompa hidrolik industri perpindahan positif umumnya mensyaratkan bahwa tekanan di sisi masuk pompa harus berada di bawah tekanan atmosfer agar fluida dapat masuk ke dalam perakitan berputar pompa. Namun, spesifikasi tekanan ini biasanya tidak dinyatakan dalam satuan tekanan absolut—melainkan dinyatakan dalam bentuk vakum.
Vacuum adalah tekanan apa pun yang berada di bawah tekanan atmosfer. Vacuum merupakan konsep yang membingungkan karena titik awalnya sama dengan tekanan pengukuran (tekanan atmosfer), tetapi nilainya dihitung secara menurun dalam satuan inci Hg (mmHg).
0 inci (0 mm) vacuum = tekanan atmosfer atau tekanan pengukuran nol. 29,92 inci Hg (760 mmHg) vacuum = vacuum sempurna atau tekanan absolut nol.
Seperti ditunjukkan pada diagram, sebuah bak raksa yang dihubungkan melalui tabung kaca ke suatu wadah pada tekanan atmosfer: karena tekanan di dalam wadah sama dengan tekanan atmosfer yang bekerja pada bak raksa, maka raksa tidak naik dalam tabung kaca. Ketinggian kolom raksa nol menunjukkan bahwa wadah tersebut tidak berada dalam kondisi vacuum.
Jika wadah dikosongkan hingga tekanan internal turun sebesar 10 inci Hg (254 mmHg), maka tekanan atmosfer yang bekerja pada permukaan bak dapat menopang kolom raksa setinggi 10 inci (254 mm) — vakum yang diukur adalah 10 inci Hg (254 mmHg). Jika wadah dikosongkan hingga terbentuk vakum sempurna (tekanan absolut nol), maka tekanan atmosfer dapat menopang kolom raksa setinggi 29,92 inci (760 mm) — vakum yang diukur adalah 29,92 inci Hg (760 mm).
0 inci (0 mm) vakum raksa = tekanan atmosfer = tekanan pengukuran nol. 29,92 inci Hg (760 mm) vakum = vakum sempurna = tekanan absolut nol.
Gambar 5-9 Pengukuran vakum dengan manometer raksa. Ketiga kondisi, dari atas ke bawah: tekanan atmosfer (vakum nol), vakum parsial (10 inci Hg), dan vakum sempurna (29,92 inci Hg = 0 psia).
Sebuah pengukur vakum dikalibrasi dari 0 hingga 30 inci Hg (0–760 mmHg), dengan setiap pembagian bernilai 1 inci Hg. Di permukaan laut, untuk mengonversi pembacaan pengukur vakum menjadi tekanan absolut, cukup kurangkan pembacaan vakum (dalam inci Hg) dari 30 inci Hg (760 mmHg). Sebagai contoh, pembacaan vakum sebesar 7 inci Hg (177 mmHg) setara dengan tekanan absolut sebesar 23 inci Hg (583 mmHg).
Produsen pompa menggunakan satuan vakum untuk persyaratan masukan karena besaran tersebut terkait dengan ketinggian permukaan laut—ketika pompa digunakan pada ketinggian di atas permukaan laut, tekanan atmosfer yang lebih rendah pada ketinggian tersebut harus diperhitungkan.
Contoh: Jika pabrikan menetapkan tekanan vakum masuk maksimum tidak boleh melebihi 7 inci Hg (177 mmHg), hal ini berarti pabrikan menginginkan tekanan absolut (atau tekanan atmosfer) minimal sebesar 23 inci Hg (583 mmHg) di inlet pompa agar fluida dapat dipercepat masuk ke dalam perakitan berputar. Jika tekanan absolut di inlet pompa turun di bawah 23 inci Hg (583 mmHg), pompa berisiko mengalami kerusakan, meskipun hal ini bergantung pada faktor desain yang ditetapkan pabrikan untuk rating vakumnya. Semua spesifikasi inlet pompa yang dipublikasikan mengasumsikan kecepatan pengoperasian nominal dan penggunaan minyak bumi. Jika pompa dioperasikan pada kecepatan berbeda atau menggunakan fluida lain, spesifikasi tersebut harus disesuaikan.
Vacum maksimum yang diizinkan pada pompa tergantung pada jenis cairan yang dipompa. Persyaratan teknis di sisi masukan dihitung berdasarkan berat jenis dan tekanan uap minyak bumi. Jika digunakan cairan hidrolik tahan api, perubahan berat jenis dan tekanan uap akan memengaruhi vacum masukan maksimum yang diizinkan.
Berat jenis adalah perbandingan berat suatu cairan terhadap berat cairan lainnya. Secara lebih tepat, berat jenis merupakan perbandingan berat suatu volume tetap cairan terhadap berat volume yang sama dari air. Pada suhu 60°F (15,6°C), 1 ft³ air memiliki berat 62,4 lbs (28,3 kg). Dengan membagi berat minyak oleh berat air, diperoleh bahwa berat minyak mencapai 90% dari berat air, atau rasio beratnya adalah 1 (air) berbanding 0,90 (minyak bumi) — sehingga berat jenis (SG) minyak bumi adalah 0,90.
Persyaratan sisi masuk pompa dihitung untuk minyak bumi dengan berat jenis (SG) 0,87–0,90. Untuk cairan tahan api berbasis ester fosfat, berat jenis meningkat sebesar 30%, menjadi sekitar 1,15. Berat jenis cairan hidrolik berbasis air berkisar antara 0,93 (emulsi HFB) hingga 1,08 (air-glikol). Untuk mempercepat aliran cairan yang lebih berat ini ke dalam pompa, diperlukan tekanan yang lebih tinggi di sisi masuk pompa. Oleh karena itu, vakum maksimum yang diizinkan harus sedikit dikurangi.
Minyak bumi dan cairan tahan api berbasis ester fosfat pada suhu operasi hidrolik normal memiliki tekanan uap yang sangat rendah, namun cairan hidrolik berbasis air berbeda. Cairan berbasis air mengandung proporsi air yang tinggi. Tekanan uap baik emulsi HFB maupun air-glikol dapat mencapai beberapa inci raksa, sedangkan minyak bumi dan cairan sintetis hanya memiliki tekanan uap sebagian kecil inci raksa. Oleh karena itu, cairan berbasis air lebih rentan terhadap penguapan dan kavitasi.
Untuk mencegah terjadinya kavitasi pada fluida berbasis air, produsen pompa mensyaratkan tekanan yang cukup di inlet pompa agar fluida kerja dapat dipercepat masuk ke dalam pompa. Persyaratan ini dapat dipenuhi dengan mengurangi vakum maksimum yang diizinkan.
Gambar 5-13 Perbandingan tekanan uap. Fluida berbasis air memiliki tekanan uap jauh lebih tinggi dibandingkan minyak mineral pada suhu yang sama, sehingga lebih rentan mengalami kavitasi jika vakum inlet terlalu tinggi.
Petugas pemeliharaan paling mungkin menemukan gejala awal kavitasi pompa atau masuknya udara ke dalam pompa, karena keakraban mereka dengan mesin memungkinkan mereka mengenali tanda-tanda pertama terjadinya gangguan.
Tanda paling jelas terjadinya kavitasi atau pengisapan udara pada pompa hidrolik adalah suara bernada tinggi, namun terdapat perbedaan halus: pompa yang mengalami kavitasi menghasilkan suara bernada tinggi yang stabil—suara ini mungkin disebabkan oleh kolapsnya gelembung-gelembung berukuran seragam. Saat pompa mengisap udara, suaranya bervariasi secara signifikan: ketika sejumlah kecil udara masuk, kebisingan terdengar seperti suara 'klik' atau mirip kegagalan bantalan; jika jumlah udara yang masuk besar, maka dihasilkan suara mengetuk atau berderak yang aneh.
Cara yang lebih andal untuk membedakan kavitasi dari pengisapan udara adalah dengan menggunakan manometer vakum guna menentukan tekanan absolut di inlet pompa. Kurangkan pembacaan vakum dari tekanan atmosfer; jika nilai tekanan absolut tersebut tidak memadai, kemungkinan terjadi kavitasi.
Untuk sistem hidrolik baru: jika pompa mengalami kavitasi, hal ini mungkin disebabkan oleh desain saluran isap yang buruk atau viskositas oli terlalu tinggi. Penggunaan oli dengan viskositas yang tepat atau peningkatan diameter saluran isap untuk mengurangi penurunan tekanan di saluran akan membantu memperbaiki kavitasi. Untuk sistem yang sudah ada dan dirancang dengan benar: jika pompa mengalami kavitasi, hal ini mungkin disebabkan oleh tersumbatnya saluran isap oleh kotoran, kertas, atau hewan kecil—atau filter masuk terlalu kotor tanpa saluran by-pass, atau saluran by-pass tidak cukup terbuka.
Untuk pompa hidrolik, istilah "pengisian awal" mengacu pada proses mengisi mekanisme pompa dengan fluida. Pompa yang belum diisi awal berisi udara atau "kuncian udara." Sebelum proses pemompaan dimulai, udara ini harus dikeluarkan dari saluran isap dan rongga pompa. Jika langkah ini dilewati, pompa hidrolik yang dihidupkan tanpa pengisian awal dapat menyebabkan kerusakan permanen dalam beberapa menit akibat kurangnya pelumasan.
Sebuah pompa yang saluran keluarannya terhubung langsung ke tangki melalui katup pengarah umumnya dapat dengan mudah mengeluarkan gas sisa ke dalam tangki pada saat startup. Jika pompa harus mengeluarkan udara internal melalui katup pengaman, operasi ini mungkin tidak memungkinkan—karena pompa hidrolik industri khas merupakan kompresor udara yang sangat buruk.
Untuk mengeluarkan udara sisa dari pompa yang belum diprime, kendurkan sambungan pipa di saluran keluar pompa, putar pompa secara perlahan hingga minyak menyemprot keluar dari sambungan tersebut—yang menandakan pompa telah diprime—kemudian kencangkan kembali sambungannya. Udara sisa juga dapat dikeluarkan dengan melepaskan beban pada katup pengaman.
Pompa hidrolik biasanya hanya memerlukan proses priming saat mengoperasikan sistem baru atau setelah dilakukan perawatan di sisi isap pada sistem yang sudah ada.
Istilah dan rumus berikut digunakan saat bekerja dengan kondisi isap pompa:
Kondisi di mana saluran masuk pompa berada di bawah ketinggian cairan dalam tangki penyimpanan. Dengan hisap terendam (flooded suction), tekanan hidrostatik (akibat gravitasi) memberikan energi tambahan untuk mendorong cairan masuk ke dalam pompa.
Tekanan di dasar kolom cairan. Ketika saluran masuk pompa berada di bawah permukaan cairan, tekanan hidrostatik menyediakan sumber energi tambahan bagi pompa. Rumus tekanan hidrostatik:
Tekanan hidrostatik (in.Hg) = Tinggi (inci) × 0,036 × Gravitasi Jenis ÷ 0,491
Tekanan hidrostatik (mmHg) = Tinggi (mm) × 0,0288 × Gravitasi Jenis
Tinggi kolom ekuivalen yang dinyatakan dalam satuan panjang, di bawah titik acuan tertentu. Rumus tekanan angkat (dalam in.Hg):
Tekanan angkat (in.Hg) = Tinggi (inci) × 0,036 × Gravitasi Jenis ÷ 0,491
Tekanan angkat (mmHg) = Tinggi (mm) × 0,0288 × Gravitasi Jenis
Aksi yang dilakukan pompa hidrolik untuk menciptakan perbedaan tekanan antara dirinya sendiri dan tekanan atmosfer.
Tekanan absolut cairan pada saluran masuk pompa.
Selamat datang di HOVOO, pabrik segel Cina. Produksi segel PU, Karet dan PTFE. Segel tersebut mencakup O-ring, segel piston, segel batang, Gray ring dan segel gas.
EN
AR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
ID
LV
SR
SK
VI
HU
MT
TH
TR
FA
MS
GA
CY
IS
KA
UR
LA
TA
MY
