ANALISA GETARAN PADA POMPA SENTRIFUGAL TEBAL 7,5 MM DAN LEBAR 145 MM

108, Inovtek, Volume 3, Nomor 1, Juni 2013, hlm. 108 - 24

ANALISA GETARAN PADA POMPA SENTRIFUGAL TEBAL 7,5 MM DAN LEBAR 145 MM Erwin Martianis Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bengkalis Jl. Bathin Alam Sungai Alam - Bengkalis e-mail: [email protected] Abstrak Getaran yang timbul pada poros pompa sentrifugal adalah satu fenomena yang terjadi akibat dari jarak antara kedua kopling, tebal dan lebar sabuk serta konfigurasi posisi pemasangan sabuk pada kopling. Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan pada pompa dengan ukuran tebal 6 mm dan lebar 120 mm terhadap getaran pompa sentrifugal, sehingga perlu dilakukan analisa kembali terhadap pompa dengan ukuran tebal 7,5 mm dan lebar 145 mm. Penelitian ini menunjukkan bahwa sabuk dengan ukuran tebal 7,5 mm dan lebar 145 mm dengan jarak flens 6,5 cm pada posisi pemasangan sabuk luar dalam adalah yang paling baik dimana getaran yang dihasilkan cukup rendah 1,38 mm. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan referensi dalam pemilihan ukuran sabuk, jarak antara kedua kopling serta model konfigurasi pemasangan sabuk yang paling baik pada kopling flens. Kata kunci : pompa sentrifugal, poros pompa, getaran, kopling sabuk, vibrometer, labjack Abstract Vibration arising in a centrifugal pump shaft is a phenomenon occured due to the distance between the two couplings, This research is continuation research on the pump with a thick size 6 mm and wide 120 mm on centrifugal pump vibration, so it is necessary to analyze to the pump with a thick size 7.5 mm and wide 145 mm. This research shows tha ta belt with a thick size 7.5 mm and wide 145 mm with a flens distance 6.5 cm on the outside and inside of the fixing belt position is the best where the vibrations produced quite low 1.38 mm. The results of this research can be used as a reference in selecting belt size, the distance between both clutch and belt fixing configuration models that are best on the coupling flens Key Words: Centrifugal Pump, Pump Shaft, Vibration, Coupling Belt, Vibrometer, Labjack

Pendahuluan Pompa adalah salah satu mesin fluida yang digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan fluida tersebut. Pompa digunakan sebagai alat transportasi fluida (horisontal maupun vertikal), untuk menaikkan tekanan dan kecepatan. Dari sekian banyak pompa, yang paling sering digunakan adalah pompa sentrifugal. Hal ini terkait karena keunggulannya dibandingkan dengan pompa yang lain, yaitu : harga yang murah, konstruksi sederhana, pemasangannya mudah, kapasitas dan head yang tinggi, kemudahan operasional serta pemeliharaan (Girdhar, 2005), ), karena keunggulannya ini sehingga pompa sentrifugal banyak digunakan oleh industri. Namun dalam pengoperasian dilapangan sering dijumpai kegagalan, salah satu penyebabnya adalah geta___

ran yang ditimbulkan dengan penyambungan kopling sebagai penerus putaran dan daya. Akibat getaran tersebut dapat merusak poros, bantalan, timbulnya noise, penurunan head, penurunan kapasitas hingga penurunan efisiensi dari pompa tersebut. Menurut kurva tingkat kondisi, maka salah satu cara yang paling untuk mendeteksi awal gejala kerusakan pada mesin termasuk pompa adalah dengan menggunakan respon vibrasi. Kopling adalah merupakan suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip), dimana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya. Berbeda dengan kopling tak tetap yang dapat dilepaskan dan dihubungkan bila diperlukan, _____

109, Inovtek, Volume 3, Nomor 2, November 2013, hlm. 109 - 115

maka kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung (Sularso dan Suga, 1997). Kopling yang akan direncanakan pada penelitian ini adalah kopling sabuk yang dapat meneruskan putaran dan daya antara poros penggerak dengan poros yang digerakkan dengan getaran yang dihasilkan cukup kecil dan fleksibel, hal ini disebabkan karena tidak mengharuskan poros terletak pada garis lurus atau satu sumbu. Indikasi kecilnya getaran yang terjadi pada poros pompa dapat dirasakan dimana tingkat kerusakan pada poros pompa dan bantalan yang kecil. Respon vibrasi dari suatu pompa merupakan salah satu indikator yang menunjukkan kondisi mekanis dari suatu pompa. Kopling yang digunakan dalam penelitian ini adalah kopling sabuk yang dirancang dengan menggunakan sabuk yang diikat dengan menggunakan baut dan mur dihubung antara kopling pada poros motor dengan kopling pada poros pompa. Adapun tujuan penelitian ini adalah : 1. Umum Untuk mendeteksi fenomena getaran yang terjadi pada poros pompa sentrifugal dengan menggunakan sistim penyambungan kopling flens sabuk yang sebagai penerus daya dan putaran. 2. Khusus a. Menganalisa getaran yang terjadi pada poros pompa dengan flens jarak 7,5 cm. b. Menganalisa getaran yang terjadi pada poros pompa dengan sabuk tebal 7,5 mm dan lebar 145 mm. c. Menganalisa getaran yang terjadi pada poros pompa dengan posisi pemasangan sabuk luar dalam pada kopling.

poros pompa sentrifugal dan sebagai acuan untuk menghindari terjadinya getaran yang lebih besar.

Gambar 1. Pompa sentrifugal dengan sistem penyambungan kopling flens sabuk Kopling sabuk Kopling ini dimodifikasi untuk meneruskan momen dengan perantaraan flens sabuk yang diikat dengan menggunakan baut dan mur. Dengan demikian pembebanan yang berlebihan pada poros penggerak pada waktu dihubungkan, dapat dihindari dengan adanya sabuk yang terbuat dari bahan yang fleksibel, maka kopling menjadi tidak kaku, sehingga ketaksebarisan poros waktu pemasangan dimungkinkan. Kopling harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : 1. Mudah dihubungkan atau dilepaskan 2. Mampu meneruskan daya dan putaran sepenuhnya tanpa slip 3. Kuat terpasang pada porosnya 4. Tak terdapat bagian yang mudah lepas

Gambar 2. Kopling dan sabuk Adapun manfaat penelitian ini adalah: 1. Sinyal getaran dapat dijadikan sebagai acuan untuk mendeteksi dini getaran yang terjadi pada poros pompa sentrifugal. 2. Memberikan informasi mengenai metode pengujian fenomena getaran pada poros pompa sentrifugal dan sebagai

Pompa Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu fluida dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut. Standar pompa sesuai dengan API 610, ISO 5199, DIN 24256 (www.truflo.com).

Analisa Getaran pada Pompa Sentrifugal …..110

Gambar 3. Poros pompa Metode Penelitian Subjek penelitian ini adalah poros pompa sentrifugal yang terhubung dengan poros motor dengan sistem penyambungan kopling sabuk yang diikat dengan baut dan mur, dipasang sesuai model instalasi sederhana. Spesifikasi pompa penelitian sebagai berikut : 1. Merk : Grunfos 2. Head : 70 m 3. Kapasitas : 30 liter/detik 4. Voltage : 380 volt 5. Putaran : 2950 rpm

Gambar 4. Pemasangan sabuk ke kopling

Gambar 5. Titik pengukuran Prinsip kerjanya dimulai dengan daya dan putaran dari motor listrik yang diteruskan ke poros motor dengan sistem penyambu___

ungan kopling sabuk yang diikat dengan baut dan mur diteruskan ke poros pompa sentrifugal. Peralatan yang digunakan dalam pengujian ini antara lain : 1. Motor listrik Marelli Motori yang digunakan dalam penelitian ini adalah peralatan yang sudah ada atau akan dibuat oleh peneliti. Alat pengujian ini merupakan satu kesatuan dari komponen berikut poros motor dan flens yang terhubung dengan poros dengan daya 3700 watt dan putaran 2950 rpm, yang digunakan untuk meneruskan putaran ke poros pompa . 2. Pompa sentrifugal Grundfos yang digunakan dalam penelitian ini adalah peralatan yang sudah ada atau akan dirancang oleh peneliti. Pengujian ini merupakan satu kesatuan dari komponen berikut : motor dan flens yang terhubung dengan poros dengan daya 3700 watt dan putaran 2950 rpm terhubung dengan sistem penyambungan kopling sabuk yang meneruskan keputaran poros pompa dengan kapasitas aliran 30 liter/s, yang digunakan untuk memompa dan mensirkulasikan fluida air. 3. Poros motor yang digunakan ø43 mm dengan panjang 90 mm, digunakan meneruskan putaran ke poros pompa sentrifugal. 4. Poros pompa yang digunakan ø32 mm dengan panjang 90 mm, digunakan meneruskan putaran dari poros ke impeller pompa untuk memompa dan mensirkulasikan fluida air. 5. Flens motor dan pompa yang digunakan ø165 mm dengan tebal 25 mm 6. Sabuk digunakan dalam penelitian ini adalah sabuk dengan ukuran yang sama dan dengan jarak yang berbeda, diikat dengan baut dan mur pada flens. 7. Kamera digital Canon dan HP Nokia C2, yang digunakan untuk mengabadikan eksperimental. 8. Digital Photo Contact Tachometer, digunakan untuk mengukur putaran poros pompa. Set up peralatan pengujian dilakukan untuk memperoleh data eksperimental sebagai

111, Inovtek, Volume 3, Nomor 2, November 2013, hlm. 111 - 115

memperoleh data eksperimental sebagai berikut : 1. Hubungkan kabel daya dari power supply ke Vibrometer dan labjack 2. Hubungkan Labjack dengan Vibrometer dengan menggunakan coaxial 3. Hubungkan labjack ke PC dengan mengunakan USB cable 4. Pasang dan operasikan vibrometer dengan tegangan 12 Volt/1A yang arusnya diatur melaui power supply 5. Kondisikan jarak antara vibrometer dengan poros pompa dengan jarak 24 cm 6. Operasikan motor dan pompa dan biarkan bekerja berputar sekitar 20 menit untuk kestabilan putaran 7. Arahkan vibrometer laser ke poros pompa dan mulai lakukan pengukuran dan pengamatan sesuai dengan variabel yang diinginkan dan labjack dapat digunakan converter untuk memonitor dan mengontrol kerja dari PC laptop.

Gambar 7. Tachometer dan Vernier Caliper

Gambar 8. Labjack

Gambar 9. Kabel catu daya dan coaxial Gambar 6. Vibration meter .

Gambar 10. Hubungan pengukuran dan monitoring obyek pemantauan dengan analisis data

Analisa Getaran pada Pompa Sentrifugal …..112

Metode pengujian yang dilakukan yaitu pengujian langsung, dimana pada pengujian ini, seluruh variabel nilainya didapat dari hasil pengukuran dan digunakan sebagai bahan pengamatan atau analisis Penyelidikan getaran yang timbul akibat variasi jarak kopling, konfigurasi posisi pemasangan sabuk ke kopling, lebar dan tebal sabuk dengan titik pengukuran searah sumbu horisontal. Pengukuran dilakukan ___-

pada titik yang telah ditentukan yaitu dengan pengambilan berdasarkan time domain, dan frekuensi domain dimana titik berat pengukuran berada pada poros pompa yang berputar. Secara eksperimental pengujian dan pengambilan data dilakukan untuk memperoleh karakteristik getaran akibat dari sistem penyambungan kopling sabuk pada poros pompa.

Gambar 11. Data pengamatan Sesuai dengan maksud penelitian, variabel ini menjadi fokus perhatian yang perlu dikondisikan untuk pengolahan data guna mendapatkan suatu hasil yang mendekati sempurna. Adapun variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah : 1. Putaran input dari motor 2. Putaran output dari motor keporos pompa 3. Jarak antara kedua kopling 4. Lebar dan tebal sabuk yang dipasang 5. Posisi pemasangan sabuk ke kopling

dengan lebar dan tebal sabuk yang sama (T-145 mm L-7,5 mm), untuk jarak 6,5 cm mempunyai simpangan yang terkecil (1,38 mm) jika dibandingkan dengan jarak yang berbeda (5,5 cm 7,5 cm).

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Hasil pengamatan dan pengukuran menunjukan bahwa perbandingan dan analisa getaran secara keseluruhan dapat di lihat bahwa Pada pemasangan sabuk luar dan dalam,

Gambar 12. Pemasangan sabuk dengan jarak jarak 6.5 cm

113, Inovtek, Volume 3, Nomor 2, November 2013, hlm. 113 - 115

Gambar 13. Konfigurasi posisi pemasangan sabuk luar dan dalam Tabel 1. Perbandingan analisa getaran pada jarak yang berbeda No

Time (s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009 0,01 0,011 0,012 0,013 0,014 0,015 0,016 0,017 0,018 0,019 0,02 0,021 0,022 0,023 0,024 0,025 0,026 0,027 0,028 0,029

Sumber : data olahan 2013

Disp (5.5.) L145 T 7,5 0 -1,0670374 -1,88210383 -0,0122455 -1,88210383 -1,84614502 -1,87011756 -1,87011756 1,2403195 -1,2827905 -1,47457083 -1,47457083 -0,7254289 0,0117265 1,3841545 -0,4377585 -1,87611069 1,0365535 0,1675485 -1,7981999 -1,1329619 0,0856785 -1,88210383 1,9055575 -1,2348452 0,4851845 0,5151505 0,9946015 1,8396335 -1,1149825

Disp (6.5.) L145 T 7,5 0 -1,47457083 0,2274795 -1,3966601 -1,4026532 -1,46857769 -1,0910102 -1,3247424 -0,7074495 -1,2827905 -1,47457083 -1,47457083 -0,7254289 0,0117265 1,3841545 -1,47457083 -1,47457083 0,8627515 0,0896375 -1,47457083 -1,47457083 -0,5396417 -1,47457083 -1,47457083 -1,47457083 -1,2827905 -1,2767974 -0,0601905 -0,9771406 -1,47457083

Disp (7.5.) L145 T 7,5 0 -1,0101025 -1,97499733 1,830644 0,823797 -0,728425 -1,1839035 0,781845 -1,3696907 -0,177057 -0,632535 -0,920206 -0,554624 -0,554624 -1,97499733 -1,1539378 -0,77637 -1,1779103 -1,8791072 -1,97499733 -1,3037662 -1,91506597 -0,518665 0,871742 1,32722 -0,16507 -1,4955465 1,998451 -1,0160957 -1,6693474

Analisa Getaran pada Pompa Sentrifugal …..114

Gambar 14. Grafik analisa getaran pada jarak yang berbeda, lebar dan tebal yang sama (L145 T7,5), posisi sabuk luar-dalam

Gambar 15. Spesimen Uji Tabel 2. Pengambilan data uji puntir sabuk Sudut Torsion (T) Putaran/menit Bentukan N.m 0 (X ) 10 60 0 20 120 0,2 30 180 0,4 40 240 0,5 50 300 1 60 360 1,1 70 420 1,1 80 480 1,1 90 540 1,4 100 600 2 110 660 2,9 120 720 2,2 130 780 1 140 840 0,7 150 900 0,6

Tabel 2. Lanjutan….. Sudut Putaran/menit Bentukan (X0) 200 1200 ….. ….. 240 1440 250 1500 260 1560 270 1620 280 1680 290 1740 300 1800 310 1860 320 1920 330 1980 340 2040 350 2100 360 2160

Torsion (T) N.m 0,2 ….. 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,05 0,05 0

115, Inovtek, Volume 3, Nomor 2, November 2013, hlm. 115 - 115

3.5

MOMENT TORSI (Mt) VS SUDUT PUNTIRAN (X⁰)

3

MOMENT MAKSIMUM 2,9 Nm PADA PUTARAN 660 rpm

Moment Torsion ( Mt ) / N m

2.5

DATA MATERIAL : PANJANG 100 mm LEBAR 14 mm TEBAL

3,5 mm

2

1.5 1

0.5 0 0

500

1000

1500

2000

2500

-0.5 Sudut Puntiran ( X⁰ )

Gambar 16. Hasil Uji Puntir KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

Sesuai dengan tujuan penelitian yaitu mendeteksi fenomena getaran yang terjadi pada pompa sentrifugal dengan menggunakan sinyal getaran, maka berdasarkan hasil pembahasan dan analisa dapat disimpulkan bahwa jarak flens , tebal dan lebar sabuk serta posisi pemasangan sabuk menghasilkan tingkat getaran dimana, hasil penelitian menunjukkan bahwa getaran yang terjadi pada poros pompa dengan pemasangan sabuk yang sama (T7,5 mm dan L145 mm) dengan jarak flens 6,5 cm pada posisi pemasangan sabuk luar dalam didapat simpangan yang terkecil yaitu 1,38 mm.

Girdhar, P. dan Moniz, O (2005) Practical Centrifugal Pumps Design, Operation and Maintenance. IDC Technologies, Netherlands. Sularso dan Haruo Tahara (2006) Pompa dan Kompresor Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan. Edisi Keenam, PT. Pradya Paramita, Jakarta.