BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Getaran banyak dipakai sebagai alat untuk melakukan analisis terhadap mesin-mesin, baik gerak rotasi maupun translasi. Pengetahuan akan getaran dan data-data yang dihasilkan sangat penting untuk perawatan maupun troubleshooting. Kemampuan ini bisa membantu perusahaan mereduksi terjadinya down time dan dapat meningkatkan keuntungan baik dari segi produksi maupun dari umur mesin (yang lebih panjang). 2.1.

Analisa Getaran

2.1.1. Getaran Getaran secara teknik didefenisikan sebagai gerak osilasi dari suatu objek terhadap posisi awalnya Pain (2005), karakteristik getaran adalah: 1.

Frekuensi, digunakan untuk menggambarkan getaran.

2.

Perpindahan, mengindikasikan berapa jauh suatu objek bergetar.

3.

Kecepatan, mengindikasikan berapa cepat objek bergetar.

4.

Percepatan, mengindikasikan suatu objek bergetar terkait dengan gaya penyebabnya.

5.

Phase, mengindikasikan suatu bagian bergetar relatif terhadap bagian yang lain.

Tingkat getaran dan jenis persoalan secara analisis: 1.

Tingkat getaran secara menyeluruh dapat berubah dengan beban dan kecepatan, sehingga dapat memberikan gambaran yang salah tentang kondisi mesin. Analisis spektrum getaran akan mengarahkan kepada

Universitas Sumatera Utara

pengambilan kesimpulan tentang terjadinya persoalan serius, sehingga tindakan yang tepat terhadap mesin dapat dilakukan. 2.

Dalam operasionalnya tidak mudah menghentikan suatu mesin tanpa mengganggu proses produksi. Oleh karena itu sangatlah penting untuk mengetahui parah tidaknya suatu persoalan. Analisis dapat menentukan apakah suatu mesin dapat tetap dijalankan sampai jadwal pemberhentian pabrik berikutnya.

3.

Dengan analisis getaran waktu perbaikan dapat diperkecil karena jenis permasalahannya telah diketahui. Suku cadang dapat dibeli atau disediakan sebelum mesin dibongkar.

Analisa getaran merupakan cara yang paling handal untuk mendeteksi awal gejala kerusakan mekanik, elektrikal pada peralatan, sehingga analisa getaran saat ini menjadi pilihan teknologi predictive maintenance yang paling sering digunakan (Scheffer, 2004). Suatu peralatan yang berputar sebaiknya memiliki suatu nilai getaran standar (ASTM D3580-95) dan batasan getaran yang diperbolehkan (dibuat oleh pabrik) sehingga apabila nilai getaran yang terjadi diluar batasan yang diizinkan maka peralatan tersebut harus menjalani tindakan perawatan. Semua mesin memiliki tiga sifat fundamental yang berhubungan untuk menentukan bagaimana mesin akan bereaksi terhadap kekuatan-kekuatan yang menyebabkan getaran-getaran, seperti sistem pegas-massa yaitu: 1.

Massa (m): merupakan inersia untuk tetap dalam keadaan semula atau gerak. Sebuah gaya mencoba untuk membawa perubahan dalam keadaan istirahat atau gerak, yang ditentang oleh massa dan satuannya dalam kg.

2.

Kekakuan/stiffness (k): ada kekuatan tertentu yang dipersyaratkan membengkokkan atau membelokkan struktur dengan jarak tertentu. Ini


mengukur gaya yang diperlukan untuk memperoleh defleksi tertentu disebut kekakuan, satuannya dalam N / m. 3.

Damping/redaman (c): setelah memaksa set bagian atau struktur ke dalam gerakan, bagian atau struktur akan memiliki mekanisme inherent untuk memperlambat gerak (kecepatan). Karakteristik ini untuk mengurangi kecepatan gerakan disebut redaman, satuannya dalam N /(m/s).

Sebagaimana disebutkan di atas, efek gabungan untuk menahan pengaruh kekuatan karena massa, kekakuan dan redaman menentukan bagaimana suatu sistem akan merespon yang diberikan kekuatan eksternal. Sederhananya, cacat dalam mesin membawa gerakan getaran. Massa, kekakuan dan redaman mencoba untuk melawan getaran yang disebabkan oleh cacat. Jika getaran akibat cacat jauh lebih besar daripada tiga karakteristik tersebut maka getaran yang dihasilkan akan lebih tinggi dan cacat dapat terdeteksi, seperti Gambar 2.1. berikut ini:

Bantalan

Keausan

poros

Gambar 2.1. Kerusakan akibat getaran 2.1.2. Karakteristik Getaran Getaran secara teknik didefenisikan sebagai gerak osilasi dari suatu objek terhadap posisi objek awal/diam, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.


Gambar 2.2. Sistem Getaran Sederhana (Mobley, 2008) Kondisi suatu mesin dan masalah-masalah mekanik yang terjadi dapat diketahui dengan mengukur karakteristik getaran pada mesin tersebut.

Karakteristik getaran yang penting antara lain adalah (Pain, 2005): 1.

Frekuensi adalah karakteristik dasar yang digunakan untuk mengukur dan menggambarkan getaran.

2.

Perpindahan mengindikasikan berapa jauh suatu objek bergetar.

3.

Kecepatan mengindikasikan berapa cepat objek bergetar.

4.

Percepatan mengindikasikan suatu objek bergetar terkait dengan gaya penyebab getaran.

5.

Phase mengindikasikan bagaimana suatu bagian bergetar relatif terhadap bagian yang lain, atau untuk menentukan posisi suatu bagian yang bergetar pada suatu saat, terhadap suatu referensi atau terhadap bagian lain yang bergetar dengan frekuensi yang sama.

Dengan mengacu pada gerakan pegas, kita dapat mempelajari karakteristik suatu getaran dengan memetakan gerakan dari pegas tersebut terhadap fungsi waktu. Gerakan bandul pegas dari posisi netral ke batas atas dan kembali lagi ke posisi netral dan dilanjutkan ke batas bawah dan kembali lagi ke posisi netral, disebut satu siklus getaran (satu periode). Setiap karakteristik ini menggambarkan tingkat getaran, hubungan karakteristik ini dapat dilihat pada


Gambar 2.3 dan 2.4. Sedangkan satuan untuk tiap karaktristik dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Gambar 2.3. Hubungan Antara Perpindahan, Kecepatan dan Percepatan Getaran (Mobley, 2008)

Gambar 2.4. Skematik Phase Getaran (Mobley, 2008)


Tabel 2.1. Satuan yang digunakan Tiap Karakteristik Satuan Karateristik Getaran Metrik

British

microns peak to peak

mils peak to peak

( 1 µm = 0.001 mm )

(0.001 in )

mm/s

in/s

Perpindahan

Kecepatan

Tabel 2.1. Lanjutan Satuan Karateristik Getaran Metrik

British

G

G

( lg = 980 cm/s2 )

( lg = 5386 in/s2 )

Frekuensi

cpm, cps, Hz

cpm, cps, Hz

Pase

derajat

derajat

Percepatan

(Sumber : Maintenance Engineering Handbook, Mobley, 2008) 2.1.3. Gerak Harmonik Getaran dari sebuah mesin merupakan resultan dari sejumlah getaran individu komponen yang muncul dari gerak atau gaya pada komponen mekanikal, proses pada mesin ataupun sistem yang saling terkait. Setiap komponen individu yang bergetar ini memiliki gerak periodik. Gerakan akan berulang pada periode waktu tertentu. Waktu pengulangan T dimana getaran berulang disebut perioda osilasi biasanya diukur dalam satuan waktu yaitu detik dan kebalikannya adalah frekuensi (Scheffer, 2004). Setiap frekuensi komponen mesin dapat dihitung dengan rumus berikut ini:

1 f  ...................................................................................... (2.1.)




dan frekuensi lingkaran atau kecepatan sudut dapat dihitung dengan rumus:

  2

1



 2f ....................................................................... (2.2.)

Besaran ω biasanya diukur dalam radian per detik atau rps. Bentuk sederhana dari gerak periodik adalah gerak harmonik, pada gerak harmonik, hubungan antara perpindahan maksimum dan waktu dapat dinyatakan oleh: x  Asin t ...................................................................... ....... (2.3.)

Amplitudo getaran dapat dinyatakan dalam tiga istilah dasar yaitu perpindahan, kecepatan, dan percepatan. Kecepatan dalam gerak harmonik berdasarkan persamaan (2.3) dapat diperoleh dari hasil diferensial perpindahan terhadap waktu, yaitu:

dx  x  A cos t .................................................................... dt (2.4.) Sedangkan percepatan harmonik dapat diturunkan dari persamaan (2.4) sehingga:

d 2x  x   2 A sin t ............................................................ dt 2 (2.5.) 2.1.4. Gerak Periodik Gerak yang berulang dalam selang waktu yang sama disebut gerak periodik. Gerak periodik ini selalu dapat dinyatakan dalam fungsi sinus atau cosinus, oleh sebab itu gerak periodik disebut gerak harmonik. Jika gerak yang periodik ini bergerak bolak-balik melalui lintasan yang sama disebut getaran atau osilasi. Getaran mesin pada umumnya memiliki beberapa frekuensi yang muncul bersama-sama. Gerak periodik dapat dihasilkan oleh getaran bebas sistem dengan banyak derajat kebebasan, dimana getaran pada tiap frekuensi natural memberi sumbangan. Getaran semacam ini menghasilkan bentuk gelombang komplek yang diulang secara periodik seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5.


Gambar 2.5. Gerak Periodik Gelombang Sinyal Segi empat dan Gelombang Pembentukannya Dalam Domain Waktu (Scheffer, 2004) Dari Gambar 2.5. diatas dapat dijelaskan bahwa: 1.

Gelombang pertama yang harus kita amati adalah gelombang (1). Hal ini diwakili oleh satu siklus. Sebagai skala waktu adalah 1 s yang memiliki frekuensi 1 Hz.

2.

Gelombang berikutnya untuk dipertimbangkan adalah gelombang (3). Hal ini dapat dilihat bahwa gelombang tersebut memiliki tiga siklus pada periode yang sama dari gelombang pertama. Jadi gelombang tersebut memiliki frekuensi 3 Hz.

3.

Ketiga adalah gelombang (5). Berikut lima siklus dapat ditelusuri, dan tentunya memiliki frekuensi dari 5 Hz.

4.

Berikutnya adalah gelombang (7) dan gelombang tersebut memiliki tujuh siklus dan karena itu frekuensi 7 Hz.


5.

Gelombang (9) adalah berikutnya dengan sembilan siklus dan akan memiliki frekuensi 9 Hz.

Gerak periodik pada Gambar 2.5. dapat dinyatakan dalam deretan sinus dan cosinus yang dihubungkan secara harmonik. Jika x(t) adalah fungsi periodik dengan periode τ, maka fungsi ini dapat dinyatakan oleh deret Fourier (Pain, 2005) sebagai: x (t ) 

Dimana:

1 

1 a0  a1 cos 1t.....  a n cos n t  b1 sin 1t  ....  bn sin n t ... 2

2



(2.6)

n  21

;

Pada gelombang segiempat berlaku x(t) = ±A pada t = 0, dan t = τ, dan seterusnya. Deret ini menunjukkan nilai rata-rata dari fungsi yang diskontinu. 2.1.5. Getaran Bebas (Free Vibration) Dalam gerak translasi, perpindahan didefinisikan sebagai jarak linier, dalam gerak rotasi, perpindahan didefinisikan sebagai gerakan sudut (Harris dan Piersol, 2002), seperti terlihat pada Gambar 2.6. di bawah ini:

x

F

U

k

-F

Gambar 2.6. Pegas Linier (Harris dan Piersol, 2002) Pada Gambar 2.6 menunjukan perubahan panjang pegas proporsional dengan gaya yang bekerja sepanjang-panjangnya, atau:

F  k ( x  u) ............................................................................ (2.7) Pegas dianggap tidak memiliki massa, sehingga gaya yang bekerja pada salah satu ujungnya sama dan berlawanan dengan gaya yang bekerja pada ujung yang


lain sehingga konstanta proporsional adalah konstan. Benda Tegar dan Regangan dapat dilihat pada Gambar 2.7. dan 2.8. berikut:

x F

m

Gambar 2.7 Benda Tegar (Harris dan Piersol, 2002) Massa adalah benda tegar (Gambar 2.7) dengan percepatan 𝑥̈ , menurut hukum kedua Newton sebanding dengan resultan semua gaya yang bekerja pada massa. F  mx ...................................................................................

x

F

c

(2.8)

u

-F

Gambar 2.8 Redaman (Harris dan Piersol, 2002) Konstanta c adalah koefisien redaman, redaman yang ideal dianggap tidak memiliki massa sehingga besarnya gaya pada kedua ujungnya sama namun arahnya berlawanan, sehingga dapat dirumuskan:

F  c( x  u) ..........................................................................

(2.9)

Free vibration tanpa redaman dapat dilihat pada Gambar 2.9. di bawah ini:


x

X

m

X k

Gambar 2.9. Sistem 1 DOF Tanpa Redaman (Harris dan Piersol, 2002) Persamaan Newton untuk massa. Gaya 𝑚𝑥̈ yang diberikan oleh massa dan pegas massa yang berlawanan dengan gaya 𝑘𝑥 diterapkan oleh pegas pada massa. mx  kx  0 ............................................................................. (2.10)

dimana x = 0 karena posisi kesetimbangan massa. Sehingga solusi untuk penyelesaian diatas adalah: x  A sin

dimana

k k t  B cos t ...................................................... (2.11) m m

k adalah sudut frekuensi natural. m k rad / sec .................................................................. m

n 

(2.12)

Osilasi sinusoida massa berulang terus menerus, dan interval waktu untuk menyelesaikan satu siklus periode:

T

2

n

..................................................................................

(2.13)

Dan kebalikan periode adalah frekuensi natural. fn 

1 n 1   T 2 2

k 1  m 2

kg ....................................... W

(2.14)

Sedangkan free vibration dengan redaman dapat dilihat seperti Gambar 2.10. di bawah ini:


Gambar 2.10. Sistem Pegas Massa dan Diagram Benda Bebas (Harris dan Piersol, 2002)

Hukum Newton kedua adalah dasar untuk meneliti gerak sistem, pada Gambar 2.10 perubahan bentuk pegas pada posisi kesetimbangan adalah Δ dan gaya pegas kΔ adalah sama dengan gaya gravitasi w yang bekerja pada massa m.

k  w  mg ..........................................................................

(2.15)

Hukum Newton kedua untuk gerak diterapkan pada massa m:

mx  F  w  k (  x) .......................................................... (2.16) dan karena kΔ = w, diperoleh: mx  kx ................................................................................. (2.17)

frekuensi lingkaran  2 

k ; sehingga persamaan dapat ditulis: m

x   2 x  0 .............................................................................. (2.18) sehingga persamaan umum dari persamaan diferensial linier orde kedua yang homogen: x  Asin t  B cos t  0 ....................................................... (2.19)

Perioda natural osilasi dibentuk dari 𝜔𝑛 𝜏 = 2𝜋; atau


  2

m ............................................................................. k

(2.20)

dan frekuensi natural adalah: fn 

1



 2

m .................................................................... k

(2.21)

Persamaan homogen untuk Gambar 2.9 adalah: mx  cx  kx  0 .....................................................................

(2.22)

dan koefisien redaman kritis adalah: Cc  2 km  2m ...........................................................

(2.23)

sehingga rasio redaman adalah:

 

c .................................................................................... (2.24) Cc

Sehingga:

c C     c    .............................................................. 2m  2m  2.1.6

(2.25)

Getaran paksa (Force vibration)

Force vibration tanpa redaman dapat dilihat pada Gambar 2.11. berikut:

x

k m F

Gambar 2.11. Sistem Teraksitasi Akibat Gaya Tanpa Redaman (Harris dan Piersol 2002)


Getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar disebut getaran paksa seperti pada Gambar 2.11.

Eksitasi ini biasanya dihasilkan oleh ketidak

seimbangan pada mesin-mesin yang berputar. mx  kx  F0 sin t .................................................................

(2.26)

Sedangkan untuk force vibration dengan redaman dapat dilihat pada Gambar 2.12. di bawah ini:

x k m F c Gambar 2.12. Sistem Teraksitasi Akibat Gaya dengan Redaman (Harris dan Piersol, 2002)

Gambar 2.12 diatas sistem yang teredam karena kekentalan dengan eksitasi harmonik, persamaan diferensial geraknya adalah: mx  cx  kx  F0 sin t .......................................................... (2.27)

Solusi khusus persamaan diatas adalah keadaan tunak (steady state) dengan frekuensi ω yang sama dengan frekuensi eksitasi, sehingga dapat diasumsikan menjadi:

x  Asin(t   ) ...................................................................... (2.28) x  Asin t  B cos t ............................................................. (2.29)

dengan A adalah amplitudo osilasi dan ф adalah beda fase simpangan terhadap gaya eksitasi, maka diperoleh:


A

F0

....................................................

(2.30)

c ................................................................. k  m 2

(2.31)

(k  m 2 ) 2  (c ) 2

dan

  tan 1

Dengan membagi pembilang dan penyebut persamaan (2.30) dan (2.31) dengan k, diperoleh:

A

F0 k  m 1  k

2

2

  c        k 

....................................................... (2.32) 2

c k tan   ................................................................  m 2   1    k 

(2.33)

2.1.7. Penentuan Indikator Proses penentuan indikator tranduser yang akan digunakan harus mempertimbangkan parameter apa yang kita inginkan untuk diukur. Biasanya parameter-parameter tersebut adalah perpindahan, kecepatan dan percepatan. Untuk pemilihan parameter pengukuran dapat dilakukan dengan melihat panduan seperti yang tercantum dalam Tabel 2.2. di bawah ini:

Tabel 2.2. Panduan Pemilihan Parameter Pengukuran Parameter

Faktor pemilihan a) frekuensi rendah, dibawah 600 cpm

Perpindahan (displacement)

b) pengukuran getaran shaft pada mesin berat dengan rotor yang relatif ringan. c) menggunakan transduser velocity dan tranduser acceleration.


d) transduser velocity, untuk mengukur displacement dengan rang

Tabel 2.2. Lanjutan Parameter

Faktor pemilihan kaian single integrator. e) transduser accelerometer, dapat digunakan untuk mengukur diplacement getaran dengan rangkaian double integrator.

Kecepatan (velocity)

a) range frekuensi antara 600 – 100.000 cpm b) pengukuran over all level getaran mesin c) untuk melakukan prosedur analisa secara umum a) pengukuran pada frekuensi tinggi/ultrasonic sampai 600000

Percepatan (acceleration)

cpm atau lebih b) untuk pengukuran spike energy pada roll bearing, ball bearing, gear, dan sumber getaran aerodinamis dengan frekuensi tinggi

2.1.8

Standard Pengukuran Getaran Nilai efektif kecepatan getaran digunakan untuk menilai kondisi mesin.

Nilai ini dapat ditentukan oleh hampir semua pengukuran perangkat getaran konvensional. Standard yang digunakan untuk pengukuran getaran antara lain ASTM D3580-95 (Standard Test Methods For Vibration), ANSI S3.40 (Mechanical Vibration and Shock), DIN 31692-3 (Vibration Monitoring) dan


ISO

10816-3

(Gambar

2.13)

dengan

perincian

sebagai

berikut

(www.mantenimientoplanificado.com): ISO 10816-1: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin oleh non-rotating bagian umum. ISO 10816-2: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian base turbin uap dan generator yang melebihi 50 MW dengan operasi kecepatan 1500 rpm, 1800 rpm, 3000 rpm, 3600 rpm. ISO 10816-3: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian industri mesin dengan daya nominal di atas 15 kW dan nominal kecepatan antara 120 rpm dan 15 rpm. ISO 10816-4: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian turbin gas didorong tidak termasuk pesawat dan turunannya. ISO 10816-5: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian mesin hydraulic power generating dan pompa. ISO 10816-6: Mesin reciprocating dengan rating daya 100 kW.

Gambar 2.13 ISO 10816-3 Vibration Zona A: Hijau, vibrasi dari mesin sangat baik dan dibawah vibrasi yang diizinkan.


Zona B: Kuning, vibrasi dari mesin baik dan dapat dioperasikan karena masih dalam batas yang diizinkan. Zona C: Orange, vibrasi dari mesin dalam batas toleransi dan hanya dioperasikan dalam waktu terbatas. Zona D: Merah, vibrasi dari mesin dalam batas berbahaya dan kerusakan dapat terjadi pada mesin. Analisis data dimulai dengan pembahasan informasi hasil pengukuran dalam domain waktu. Data ini merupakan data awal yang cukup penting karena perilaku sinyal mencerminkan kondisi mesin dan data ini merupakan data paling hulu. Data ini dapat diolah lebih lanjut menjadi data dalam domain frekuensi. Data ini dapat dihubungkan dengan putaran yang terjadi pada poros pompa tersebut. Untuk keperluan diagnosis digunakan berbagai teknik pengolahan data lanjutan misalnya: peta spectrum frekuensi dan order-tracking. Masalah resonansi bisa dipahami lebih baik bila frekuensi pribadi suatu struktur dapat diketahui. Salah satu cara untuk mengetahui frekuensi pribadi tersebut adalah dengan melakukan pengukuran fungsi respon frekuensinya. Pengukuran ini melibatkan beberapa aspek penunjang diantaranya adalah teknik eksitasi getaran yang dikenakan pada struktur. 2.2

Kopling Flens Sabuk

2.2.1

Kopling

Kopling adalah suatu elemen yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak keporos yang digerakkan tanpa terjadi slip, dan kedudukan kedua sumbu poros dalam satu garis atau boleh berbeda sedikit. Kopling dapat dibedakan menurut sifat penyambungan kedua porosnya, yaitu kopling tetap dan kopling tidak tetap. Kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung, sedangkan kopling tidak tetap dapat dilepaskan bila diperlukan (Suryanto, 1995). 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.


2.2.2 Modifikasi 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, dapat dilihat pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Kopling dan sabuk 2.3

Pompa

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


Gambar 2.15 Pompa Sentrifugal

Gambar 2.16 Komponen Pompa Sentrifugal

poros

Gambar 2.17 Poros pompa Komponen pompa dapat dilihat pada Gambar 2.15 dan 2.16 antara lain: 1.

Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing.

2.

Packing digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros yang bahannya terbuat dari asbes atau teflon.


3.

Shaft/poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya.

4.

Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box.

5.

Vane sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

6.

Casing merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar.

7.

Eye of Impeller bagian sisi masuk pada arah isap impeller.

8.

Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.

9.

Casing wear ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.

10. Bearing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil. 11. Discharge nozzle merupakan nosel pada sisi keluar. 2.3.1 Karakteristik Pompa


Karakteristik pompa adalah prestasi pompa dalam bentuk grafik hubungan antara head (H), daya (N) dan efisiensi (η) terhadap debit (Q) seperti terlihat pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18. Kurva Karakteristik Pompa Sentrifugal Head pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi pompa, atau tekanan untuk mengalirkan sejumlah zat cair yang dinyatakan dalam satuan panjang. Menurut Bernoully ada tiga macam energi (head) fluida yaitu energi tekanan, energi kinetik dan energi potensial. Hal ini dinyatakan pada persamaan (2.34) sebagai berikut (Sularso, 2006): H

P





V2  Z .................................................................... 2g

(2.34)

dimana : H 𝑃 𝛾 𝑉2 2𝑔

Z

:

head total pompa (m)

:

head tekanan (m)

:

head kecepatan (m)

:

head statis total (m)

Selain ketiga head tersebut pada instalasi terjadi losses yang disebut head losses. Head losses akibat adanya perlengkapan pipa disebut head minor sedangkan akibat turbulensi dan gesekan disebut head mayor. Kerugian head minor dapat dicari dengan persamaan (2.35). hm  f

V2 ............................................................................... (2.35) 2g

dimana:


ℎ𝑚 :

head loss minor (m)

𝑓

koefisien kerugian dari perlengkapan pipa

:

Head losses mayor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan DarcyWeisbach pada persamaan (2.36). hf  f

LV2 ............................................................................ (2.36) D 2g

dimana: ℎ𝑓 :

head loss mayor (m)

L

:

panjang pipa (m)

D

:

diameter dalam pipa (m)

V

:

kecepatan aliran (m/s)

g

:

percepatan gravitasi (m/s2)

Koefisien untuk pipa licin adalah:

f 

0,316 .............................................................................. (2.37) Re 1 2

Sedangkan total losses adalah penjumlahan loss mayor dan loss minor yang dinyatakan pada persamaan (2.38).

h  h f  hm .............................................................................. (2.38)

2.4.

Pengolahan Data Vibrasi

2.4.1. Time Domain Pengolahan data secara time domain melibatkan data hasil pengukuran objek pemantauan respon getaran, tekanan fluida kerja, temperatur fluida kerja maupun aliran fluida kerja. Dalam kasus pengukuran temperatur dengan thermometer yang konvensional karena karakteristik alat ukurnya, maka tidak dapat dilakukan pengukuran temperatur secara dinamik. Demikian pula halnya dengan pengukuran aliran fluida kerja, sehingga untuk memungkinkan pengukuran objek


pemantauan berupa sinyal dinamik, maka diperlukan sensor yang memiliki karakteristik dinamik tertentu.

Gambar 2.19. Karakteristik Sinyal Statik dan Dinamik Hasil pengukuran objek pemantauan dalam domain waktu seperti Gambar 2.19 dapat berupa sinyal: 1.

Sinyal statik, yaitu sinyal yang karakteristiknya (misal: amplitudo, arah kerjanya) tidak berubah terhadap waktu.

2.

Sinyal dinamik, yaitu sinyal yang karakteristiknya berubah terhadap waktu, sehingga tidak konstan.

Sinyal dinamik yang sering ditemui dalam praktek berasal dari sinyal getaran, baik yang diukur menggunakan accelerometer, vibrometer, maupun sensor simpangan getaran. Untuk keperluan pengolahan sinyal getaran dalam time domain, perlu diperhatikan karakteristik sinyal getaran yang dideteksi oleh masing-masing sensor percepatan, kecepatan, dan simpangan getaran (displacement).


2.4.2. Frekuensi Domain Pengolahan data frekuensi domain umumnya dilakukan dengan tujuan: 1.

Untuk memeriksa apakah amplitudo suatu frekuensi domain dalam batas yang diizinkan oleh standar.

2.

Untuk memeriksa apakah amplitudo untuk rentang frekuensi tertentu masih berada dalam batas yang diizinkan oleh standar.

3.

Untuk tujuan keperluan diagnosis.

Secara konseptual, pengolahan frekuensi domain dilakukan dengan mengkonversikan data time domain ke dalam frekuensi domain. Dalam praktiknya proses konversi ini dilakukan menggunakan proses FFT (Fast Fourier Transfer) atau Transformasi Fourier Cepat seperti terlihat pada Gambar 2.20. Time Domain

F F T

F F T

Frekuensi Domain

Gambar 2.20. Hubungan Time Domain dengan Frekuesi Domain Data domain waktu merupakan respon total sinyal getaran, sehingga karakteristik masing-masing sinyal getarannya tidak terlihat jelas. Dengan bantuan konsep deret Fourier, maka sinyal getaran ini dapat dipilah-pilah menjadi komponen dalam bentuk sinyal sinus yang frekuensinya merupakan frekuensi-frekuensi dasar dan harmoniknya.


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents