Membaca Kurva Karakteristik Pompa : Penjelasan Kavitasi

Ini adalah bagian akhir dalam membaca kurva karakteristik pompa, yakni kita akan membahas mengenai peristiwa kavitasi. Jadi, apakah peristiwa kavitasi itu?

Kavitasi itu sendiri adalah lahirnya sebuah rongga yang berisi uap dalam fluida. Biasanya hal ini terjadi ketika ada sebuah gaya yang bekerja dalam fluida tersebut yang menyebabkan turunnya tekanan. Jika turunnya tekanan tersebut sangat tinggi dan mengalahkan tekanan uap jenuh fluida. Maka, akan ada kecenderungan untuk terbentuk gelembung.  

Sebelum menerangkan mengenai kavitasi, alangkah baiknya kita belajar terhadap kesetimbangan lewat ilustrasi berikut:

Air yang mendidih, gelembung uap

Sudah dikatakan diatas bahwa gelembung terbentuk jika tekanan uap jenuh fluida melebihi tekanan dalam sistem. Hal ini sama dengan fenomena air pada titik didihnya. Air dikatakan pada kondisi mendidih ketika tekanan uap air adalah sama/ melebihi tekanan atmosferik yang melawannya. Sehingga terbentuklah gelembung.

Tetapi ada dua perbedaan, antara gelembung yang disebabkan oleh air yang dididihkan dengan gelembung yang terjadi karena peristiwa kavitasi. Pada peristiwa air yang didihkan, gelembung memiliki tekanan yang sama dengan lingkungan. Energi yang berasal dari lingkungan membuat molekul memperoleh energi yang cukup kuat. Hal ini menyebabkan pecahnya aggregat fasa cair pada air tersebut. Peristiwa ini menjadikan terbentuknya gelembung yang berisi uap air. Cara mempercepat pembentukan gelembung ini bisa dengan dua macam cara, yakni dengan menambahkan jumlah energi panas atau dengan mengurangi tekanan lingkungan. Inilah mengapa, ketika kita di pegunungan, ketika memasak harus dalam waktu yang lama karena titik didihnya yang menurun akibat tekanan atmosfer yang turun.

Sedangkan, pada peristiwa kavitasi, gelembung yang terbentuk tidak memiliki tekanan. Hal ini akan dijelaskan lewat gambar dibawah

Gelembung terbentuk dalam peristiwa kavitasi

Diatas adalah sebuah contoh kavitasi dalam perpipaan. Kita bisa melihat, bahwa ada uap dalam pipa tersebut, seperti ditunjukkan oleh lingkaran kuning. Untuk mengetahui bagaimana hal tersebut bisa terjadi, kita merujuk pada hukum Bernoulli yakni, tekanan dalam fluida (energi potensial fluida) ditambah dengan kecepatan fluida (energy kinetic fluida) adalah selalu konstan. Jadi, jika tekanan naik, otomatis kecepatan fluida turun. Hukum Bernoulli ini merupakan akibat dari hukum kekekalan massa.

Untuk mempertahankan massa aliran agar tetap, kecepatan alir pada bagian pipa yang mengecil harus lebih cepat daripada pada bagian yang besar. Konsekuensinya, nilai tekanannya akan turun. Tekanan yang turun tersebut mengakibatkan gaya yang menahan agar fluida tetap dalam fasa cair menjadi teratasi. Akibatnya, terbentuklah gelembung. Berdasar penjelasan diatas, maka gelembung yang terbentuk tidak memiliki tekanan/ vakum. Jika kita melihat pada gambar, kita bisa mengetahui, bahwa kavitasi terjadi secara lokal pada tempat tertentu.

Apa dampak buruk adanya kavitasi?

Peristiwa terbentuknya gelembung ini bukanlah yang dikhawatirkan. Yang lebih berbahaya adalah meletusnya gelembung ini. Seperti dijelaskan, uap yang terbentuk pada peristiwa kavitasi adalah tidak bertekanan, sedangkan dalam sistem perpipaan sudah barang tentu fluida yang mengalir memiliki tekanan. Pada keadaan tertentu, ketika perbedaan pressure mengecil, maka gelembung akan meletus. Disini, sistem akan mendapat hantaman gelombang kejut, shockwave, yang bisa merusak material sistem tersebut.

Shockwave karena meletusnya gelembung kavitasi

Pada pompa, ada jenis dua kavitasi, yakni kavitasi suction dan kavitasi discharge. Dua hal ini akan dijelaskan pada edisi mendatang