BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Pengertian Vibrasi Vibrasi/getaran adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Getaran berhubungan dengan gerak osilasi benda dan gaya yang berhubungan dengan gerak tersebut. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas akan mampu bergetar, jadi kebanyakan mesin dan struktur rekayasanya mengalami getaran sampai derajat tertentu dan rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya. Ada dua kelompok getaran yang umum dipahami, yaitu : (1).Getaran Bebas. Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent), dan jika adanya gaya luas yang bekerja padanya. Sistem yang bergetar bebas akan bergerak pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan luar.
(2).Getaran Paksa. Getaran paksa adalah getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar, jika rangsangan tersebut berosilasi, maka sistem dipaksa untuk bergetar pada frekuensi rangsangan. Jika frekuensi rangsangan sama dengan salah satu frekuensi natural sistem, maka akan di dapat keadaan 4
resonansi dan osilasi besar yang berbahaya yang akan mungkin terjadi. Kerusakan pada struktur besar seperti jembatan, gedung ataupun sayap pesawat terbang, merupakan kejadian menakutkan yang disebabkan oleh resonansi. Jadi perhitungan frekuensi natural merupakan hal yang utama.
Vibrasi atau getaran mempunyai tiga parameter yang dapat dijadikan sebagai tolak ukur pengamatan, yaitu : a. Amplitudo Amplitudo adalah ukuran atau besarnya sinyal vibrasi yang dihasilkan. Semakin tinggi amplitudo yang ditunjukkan, akan menunjukkan makin besarnya gangguan yang terjadi. Besarnya amplitude akan tergantung pada tipe mesin yang ada.
b. Frekuensi Frekuensi adalah banyaknya periode getaran yang terjadi dalam satu putaran waktu. Besarnya frekuensi yang timbul saat terjadinya vibrasi dapat mengindikasikan jenis-jenis ganguan yang terjadi. Frekuensi biasanya ditunjukkan dalam bentuk Cycle Per Menit (CPM) yang biasanya disebut dengan instilah Hertz(Hz).
5
c. Phase Vibrasi Phase adalah penggambaran akhir dari karakteristik suatu getaran atau vibrasi yang terjadi pada suatu mesin. Phase adalah perpindahan atau perubahan posisi pada bagian-bagian yang bergetar secara relatif untuk menentukan titik referensi atau titik awal pada bagian lain yang bergetar. (Sumber : http://analisavibrasi.wordpress.com/2012/03/23/apa-itu-vibration-vibrasi-getaran) 2.1.1. Type-Type Pengukuran Vibrasi Ada tiga dasar yang menjadi parameter dalam melakukan pengukuran vibrasi yaitu : 1. Displacement 2. Velocity 3. Acceleration
a. Displacement (Simpangan Getaran) Displacement adalah ukuran dari pada jumlah gerakan dari massa suatu benda, dimana hal ini menunjukkan sejauhmana benda bergerak maju mundur (bolak-balik) pada saat mengalami vibrasi. Displacement adalah perubahaan tempat atau posisi dari pada suatu objek atau benda menuju suatu titik pusat (dalam hal ini massa benda berada dalam posisi netral). Besarnya gaya dari displacement dapat diketahui dari amplitude yang dihasilkan. Makin tinggi amplitude yang ditunjukkan, makin keras atau tinggi pula vibrasi yang dihasilkan. Displacement atau perpindahan dari suatu benda dapat ditunjukkan dalam satuan mil (dimana mil = 0,001 inc) atau dalam micron (dimana 1 micron = 0,001 mm). Displacement biasanya sangat berguna pada batas frekuensi kurang dari 600 CPM (10 Hz). Frekuensi ini harus digunakan selama terjadi displacement untuk mengevaluasi gejala vibrasi. Pada keadaan biasa, dimana vibrasi pada 1 x RPM adalah 2 millis (25,4 micron PK) tapi hal ini belum memberikan konfirmasi yang cukup untuk menentukan apakah vibrasi pada tingkatan 2 mil ini merupakan kondisi yang baik atau buruk, sebagai contoh, vibrasi 2 mills PK-PK pada 3600 CPM adalah lebih berbahaya dibandingkan dengan vibrasi 2 mils PK – PK pada 300 CPM. b. Velocity (kecepatan getaran) Velocity adalah jumlah waktu yang dibutuhkan pada saat terjadi displacement (dalam hal kecepatan). Velocity adalah satu indikator yang paling baik untuk mengetahui masalah vibrasi 6
(contohnya unbalance, misaligment, mecanical loosess, dan kerusakan bearing atau bearing defect) pada mesin berkecepatan sedang. Velocity adalah ukuran kecepatan suatu benda pada saat bergerak atau bergetar selama berisolasi. Kecepatan suatu benda adalah nol pada batas yang lebih tinggi atau lebih rendah, dimulai pada saat berhenti pada suatu titik sebelum berubah arah dan mulai untuk bergerak ke arah berlawanan. Velocity dapat ditunjukkan dalam suatu inch per second (in/sec) atau milimeter per secon (mm/sec) Velocity disisi lain tidak sepenuhnya mempunyai frekuensi yang bergantung pada batas sekitar 600 sampai 120.000 CPM (10 sampai 2000 Hz) dan pada dasarnya hanya merupakan satu pilihan ketika batas frekuensi berada pada 300 sampai 300.000 CPM (5 sampai 500 Hz).
c. Acceleration (percepatan getaran) Acceleration adalah jumlah waktu yang diperlukan pada saat terjadi velocity. Acceleration adalah parameter yang sangat penting dalam analisis mesin-mesin yang berputar (rotation equipment)dan sangat berguna sekali dalam mendeteksi kerusakan bearing dan masalah pada gearbox berkecepatan tinggi lebih cepat dan lebih awal. Acceleration diartikan sebagai perubahan dari velocity yang diukur dalam satuan gravitasi. Pada posisi permukaan laut 1,0 g = 32,2 ft/sec2 yang ekuivalen dengan 386,087 in/sec atau 9806,65 mm/sec, harga yang digunakan untuk menyatakan akselerasi dari gravitasi (percepatan gravitasi) dalam satuan Inggris dan Metric (dimana in/sec/sec biasanya ditunjukkan sebagai in sec2). 2.2. Pengertian dan Klasifikasi Pada Bearing Bantalan/ bearing merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang peranan cukup penting karena fungsi dari bantalan, yaitu untuk menumpu sebuah poros, agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang berlebihan. Bantalan harus cukup kuat untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya dapat bekerja dengan baik. Pada umumya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian, yaitu : berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros dan arah beban terhadap poros Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros terbagi dalam : a. Bantalan Luncur Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas. 7
b. Bantalan gelinding Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan bagian yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat.
Berdasarkan arah beban terhadap poros terbagi dalam : a. Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu, yakni bantalan aksial b. Arah beban bantalan sejajar dengan sumbu poros, yakni bantalan gelinding khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.
Meskipun bantalan gelinding menguntungkan, Banyak konsumen memilih bantalan luncur dalam hal tertentu, contohnya bila kebisingan bantalan menggangu atau pada kejutan yang kuat dalam putaran bebas.
2.3. Bearings, Seals dan Gasket 2.3.1. Bearings/ Bantalan Bearing/ bantalan adalah suatu komponen yang berfungsi untuk mengurangi gesekan pada mesin atau komponen-komponen yang bergerak dan saling menekan antara satu dengan yang lainnya. Bila gerakan dua permukaan yang saling berhubungan terhambat, maka akan menimbulkan panas. Hambatan ini dikenal sebagai gesekan (friction). Gesekan yang terus menerus akan menyebabkan panas yang semakin lama akan semakin meningkat dan menyebabkan keausan pada komponen tersebut. Gesekan yang tidak terkontrol dapat menyebabkan kerusakan pada komponen dan alat tidak bisa bekerja. Bearing digunakan
untuk menahan/ menyangga
komponen-komponen yang bergerak. Bearing biasanya dipakai untuk menyangga perputaran pada poros/ shaft, dimana terjadi sangat banyak gesekan. Pada Gear Shaft yang beroperasi pada mesin, poros/shaft tersebut menahan beban mesin yang bervariasi dan beban tersebut harus ditanggung oleh bearing. Beban berasal dari berat poros dan gear ( 90 derajat dari center line shaft disebut RADIAL LOAD, sedangkan arah dari gerakan poros ke kiri dan ke kanan karena putaran disebut THRUST LOAD ). Bearing menahan Radial Load dan Thrust Load untuk menjaga supaya poros tetap berputar.
8
2.3.1.1.Fungsi Bearing: a. Mengurangi gesekan, panas dan aus. b. Menahan beban poros dan mesin. c. Menahan radial load dan thrust load. d. Menjaga toleransi kekencangan. e. Mempermudah pergantian dan mengurangi biaya operasional.
2.3.1.2. Jenis-Jenis Bearing Bearing dibagi menjadi dua bagian, yaitu: Solid Bearing dan Anti-friction Bearing. a. Solid Bearing Pada solid bearing, poros berputar pada permukaan bearing/ bantalan. Antara poros dan bantalan dipisahkan oleh lapisan tipis oli pelumas. Ketika berputar pada kecepatan operasional, poros ditahan oleh lapisan tipis oli bukan oleh bantalan. Yang termasuk Solid Bearing: Sleeve/Bushing Bearing, Spit-half Bearing dan Sleeve Bearing. a.1. Sleeve/Bushing Bearing Bentuk yang sangat sederhana dari solid bearing adalah Sleeve Bearing atau juga disebut bushings. Sleeve bearing umumnya dipakai pada poros roda yang bergerak dari awal. Camshaft ditahan pada posisinya oleh sleeve bearing pada engine block. Poros yang ditahan oleh bantalan disebut Journal, dan penahanan ke bagian luarnya oleh sleeve. Bila Journal dan Sleeve terbuat dari logam dengan pelumasan yang bagus, memungkinkan sangat sedikit kontak yang terjadi antara dua permukaan. Sleeve dari bantalan kebanyakan dilapisi dengan bronze, atau babbitt metal. Bronze sleeve bearing umumnya digunakan pada pompa dan motor elektrik. Solid Bearing dilapisi dengan metal yang lebih lunak dari poros sehingga apabila terjadi perputaran antara keduanya, maka yang mengalami keausan adalah bantalan, dan bukan poros. Sleeve bearing umumnya menggunakan pelumasan bertekanan yang melewati lubang pada Journal. 9
a.2. Split-half Bearing Tipe lain dari Solid Bearing adalah Split-half Bearing. Split-half Bearing lebih banyak dipakai pada mesin automotive, yaitu pada Crankshaft dan connecting rod. Crankshaft rod bearing caps menggunakan split-half bearing yang menempel pada rod piston. Bearing ini dapat diganti bila sudah aus. Split-half bearing umumnya diberi tambahan lubang oli, sering berupa alur yang berfungsi untuk mengalirnya oli yang akan melumasi seluruh permukaan bantalan. Split-half Bearing juga mempunyai locking tabs (bagian yang menonjol) yang akan ditempatkan pada notches (coakan) pada bearing caps. Tabs ini berfungsi untuk mencegah bearing bergerak horisontal pada shaft. Split-half bearing biasanya terbuat dari dua tipe metal, permukaan bearing menggunakan aluminum yang lebih lunak dari logam dan menghantarkan panas yang baik. Manfaat dari solid bearing adalah: 1. Biaya penggantian lebih murah. 2. Menahan berat Radial Load.
b. Anti Friction Bearings Anti Friction Bearing digunakan pada benda-benda yang berputar, untuk mengurangi gesekan dan memperkecil gesekan awal pada permukaan bearing yang rata/datar. Anti Friction bearing terdiri dari: Ball bearing Roller bearing, Needle bearing
Anti friction bearing tersusun dari beberapa komponen yaitu: Inner race, Outer race, Balls atau roller dan Cage. 10
Inner race atau Cone: cincin baja yang dikeraskan dengan diberi alur untuk pergerakan roller atau ball di bagian luarnya, sering dipasang pada shaft yang berputar sebagai penyangga bearing. Outer race: Outer race hampir sama dengan Inner race, outer race adalah cincin baja yang dikeraskan dengan alur untuk pergerakan ball atau roller di bagian dalam. Balls atau Rollers: Di antara Inner race dan outer race ada komponen yang berfungsi mengurangi gesekan yang dilakukan oleh balls, rollers atau tapered rollers. Balls dan Rollers ini terbuat baja yang dikeraskan. Balls atau rollers bergerak bebas di antara inner dan outer race. Cage: Letak cage antara inner race dan outer race yang digunakan untuk menjaga jarak ball atau roller yang satu dengan yang lainnya. Anti Friction Bearing mengurangi panas dengan cara mengurangi kontak area yang saling bergesekan. Balls mempunyai contact point antara inner dan outer race untuk menahan beban sehingga memungkinkan berputar dengan kecepatan tinggi. Lapisan oli lubrikasi berfungsi memisahkan komponen yang saling berhubungan. Yang termasuk Anti Friction Bearing: 1. Straight Roller, mempunyai line contact, yang memungkinkan bisa menahan beban Radial Load yang lebih besar. 2. Tapered Roller, cara kerjanya sama dengan straight roller. Tapered bearing sering digunakan di bagian ujung shaft yang berputar bersama untuk menahan radial load dan menahan gerak ke arah kiri, kanan shaft (Thrust Load). 3. Needle Bearing cara kerjanya sama dengan straight bearing dan tapered bearing dengan line contact. Sebab dengan diameter yang lebih kecil, needle bearing bisa digunakan pada pengaplikasian di tempat-tempat sempit. 4. Caged Needle Bearing. Caged Needle Bearing mempunyai kemampuan beban yang lebih tinggi dibandingkan dengan Needle bearing dan aplikasinya terbatas pada celah yang lebih kecil dari 10 inch (245 mm).
11
Keuntungan Anti Friction Bearing:
Tidak ada keausan pada shaft
Memperkecil tenaga yang terbuang.
Memungkinkan kecepatan yang lebih tinggi.
2.3.2. Seals Untuk memperhalus pengoperasian dan mengurangi keausan, hampir semua gear dan bearing memerlukan pelumasan yang terus menerus. Maka untuk menjaga keberadaan
pelumas di
sekeliling komponen-komponen yang bergerak dan menjaga agar cairan pelumas tersebut jangan sampai keluar dan menjaga agar kotoran dan debu jangan masuk ke system, maka diperlukan seal. Fungsi dari seal, yaitu:
Menjaga kebocoran pelumas (lubrikasi).
Menjaga kotoran dan material lain masuk ke sistem.
Memberikan batasan cairan supaya tidak tercampur.
Lebih fleksibel terhadap komponen yang bergerak dan tidak bocor.
Melapisi permukaan yang tidak rata.
Komponen tidak cepat rusak.
Seal diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu: Static Seal dan Dynamic Seal.
2.3.2.1. Static Seal Static Seal digunakan pada permukaan yang tidak ada gerakan pada dua permukaan yang dilapisi. Yang termasuk static seal adalah: O-ring seal, gasket dan liquid gasket.
12
2.3.2.2. Dynamic Seal Dynamic seal dipakai pada komponen yang bergerak antara permukaan satu dengan yang lainya. Sedangkan yang termasuk Dynamic seal adalah: O-ring seals, Lip seals, Duo Cone seals dan packing rings. a. O-rings. Sebuah O-ring adalah bentuk cincin yang sangat lunak yang terbuat dari bahan alami atau karet synthetic atau plastik. Dalam pemakaianya O-ring biasanya dikompres antara dua permukaan sebagai seal, O-ring sering digunakan sebagai static seal yang fungsinya sama dengan gasket. Untuk penyekat pada aplikasi yang bertekanan tinggi di atas 5500 kPa (800 psi) sering O-ring ditambahkan dengan back-up ring untuk mencegah kebocoran yang ditimbulkan oleh adanya celah antara dua permukaan. Pressure back-up ring biasanya terbuat dari bahan plastik yang berfungsi untuk memperpanjang usia O-ring. Pada saat pemasangan O-ring seal, yakinkan semua permukaan bersih dari kotoran dan debu. Periksa O-ring seal dari kotoran, debu, goresan (screth) dan cacat lainya yang akan menyebabkan kebocoran.
b. Lip Seals Lip seal adalah jenis dynamic seal yang banyak digunakan pada kontruksi alat berat. Lip seal memikul semua jenis kondisi pengoperasian dan mencegah tidak beroperasinya mesin karena panas yang diakibatkan gesekan atau juga mencegah bercampurnya pelumas atau cairan. Lip Seal juga menahan perpindahan gerakan di antara dua komponen yang dibatasi. Lip seal relatif sangat mudah dilepas pada saat perbaikan atau penggantian komponen. Jenis lip seal adalah Radial lip seal dan Dirt excluding lip seals. Dirt excluding lip seal digunakan untuk membersihkan kotoran pada silinder. Radial lip seal digunakan untuk mencegah kebocoran pada perputaran shaft dan dibuat dengan bermacam-macam bentuk dan ukuran disesuaikan dengan aplikasi pemasangannya. Internal lip seal mempunyai bibir seal di diameter dalam. External radial lip seal mempunyai bibir seal pada diameter luar dari seal tersebut. 13
Radial lip seal menahan permukaan shaft dengan tekanan cairan dan garter spring. Garter spring menekan bibir seal ketika tekanan cairan rendah. Pada operasi yang sebenarnya seal dibantu oleh lapisan tipis oli antara bibir seal dan shaft, ini supaya bisa melumasi bibir seal dan mencegah kebocoran.
c. Duo Cone Seal Duo cone seal dibuat untuk menjaga kotoran tidak masuk ke dalam sistem dan menjaga kebocoran cairan pelumas pada area yang luas. Duo cone seal harus bisa menahan karat yang lebih lama dengan sedikit perawatan Duo cone seal lebih bisa menahan kebengkokan shaft, end play dan beban yang tiba-tiba. Duo cone seal terdiri dari dua ring yang biasanya terbuat dari karet, dipasangkan pada dua groove metal retaining ring. Rubber rings bekerja sama dengan metal rings berfungsi sebagai seal. Rubber ring juga sebagai bantalan untuk metal rings dan menjaga kerataan permukaan pada saat shaft berputar selama mesin beroperasi. Kehalusan permukaan metal rings bersama-sama dengan kekentalan oli melapisi shaft.
2.3.3. Gaskets Gasket adalah salah satu jenis seal yang banyak digunakan pada celah yang kecil
pada
komponen yang diam. Beberapa tempat yang menggunakan gasket misalnya antara cylinder head dan block , antara block dan oil pan. Permukaan yang memakai gasket harus rata, bersih, kering dan tidak ada goresan. Kekencangan pengikat dua permukaan yang menggunakan gasket sangat penting, selalu berpedoman pada spesifikasi torque untuk mencegah kebocoran. Sumber : http://zend28juandy.wordpress.com/tag/pengertian-dan-spesifikasi-bearing-
14
2.4. Pompa Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut. Kenaikan tekanan cairan tersebut digunakan untuk mengatasi hambatan-hambatan pengaliran. Hambatan-hambatan pengaliran itu dapat berupa perbedaan tekanan, perbedaan ketinggian atau hambatan gesek. Berdasarkan konstruksi dan cara kerja pompa dapat di golongkan menjadi 3 macam, yaitu : a. Pompa Bolak- Balik Bagian terpenting dari pompa bolak-balik adalah mempunyai sepasang katup, yaitu katup hisap dan katup buang. Dikatakan pompa bolak-balik karena cara kerjanya bolak balik contohnya “pompa dragon”. Namun tetap terbagi dari 3 macam, yaitu : 1. Pompa torak 2. Pompa plunyer 3. Pompa membran/sekat
Pada pompa torak, elemen bolak-balik di dalam silinder berupa torak dengan ukuran diameter dengan panjangnya lebih besar diameternya. Pada torak ini terdapat alur melingkar sebagai tempat untuk packing yang berbentuk cincin yang terbuat dari karet. Fungsi dari packing ini untuk mencegah kebocoran fluida di dalam silinder.
15
Gambar 2.1. Pompa torak kerja tunggal dan kerja ganda Pada pompa plunyer, secara kontruksi dan cara kerjanya hampir sama dengan pompa torak. Elemen bolak-balik di dalam silinder berupa torak dengan ukuran diameter dengan panjangnya lebih besar panjangnya.
Gambar 2.2. Pompa Plunyer Pompa Membran / Sekat, pompa yang menghasilkan efek pemompaan yang dihasilkan dari gerak bolak‐balik membrane/sekat. Ketika membran bergerak ke atas, volume silinder makin besar sehingga tekanannya makin kecil, akibatnya zat cair terhisap melalui katup masuk. Ketika membran bergerak ke bawah volume mengecil, tekanannya zat cair di dalam membesar sehingga zat cair terdorong keluar melalui katup keluar.
16
Gambar 2.3. Pompa Membran b. Pompa Putar Pompa putar dipergunakan secara luas untuk memindahkan cairan, slurries/bubur, dan pasta. Dapat dipergunakan untuk cairan dengan kekentalan rendah hingga tinggi, dan pilihan kapasitas aliran yang beragam. Aliran yang dihasilkan kontinyu dibandingkan dengan pompa bolak-balik. Bagian terpenting dari pompa putar adalah mempunyai impeller. Impeler adalah sesuatu yg dapat berputar. Pompa Putar meliputi : - Pompa roda gigi, untuk pemakaian : berbagai zat kimia dan polimer, minyak, asam dan lainlain.
Gambar 2.4 Macam-macam pompa roda gigi 17
- Pompa cuping, Pompa cuping banyak dipakai terutama di industri pulp, kertas, kimia, makanan, minuman, farmasi, bioteknologi, dll. Pompa jenis ini memiliki keunggulan yaitu higienis, efisiensi tinggi, handal dan tahan korosi. Karena antar bagian cuping dan casing tidak saling bergesekan dan ruang antar cuping yang besar memungkinkan pompa cuping untuk menghandle fluida yang mengandung padatan. Ada berbagai tipe berdasarkan jumlah cuping‐nya, single, bi‐wing dan tri‐ lobe. Prinsip kerja pompa cuping sama dengan pompa roda gigi luar, hanya saja pada pompa lobe tidak terjadi gesekan, sedangkan pada pompa roda gigi luar terjadi gesekan.
Gambar 2.5. pompa cuping - Pompa sekrup/ulir Pompa sekrup adalah memiliki satu atau lebih sekrup untuk mentransfer cairan viskositas tinggi atau rendah sepanjang sumbu. Pada pompa ulir zat cair masuk pada lubang isap, kemudian akan ditekan di ulir yang mempunyai bentuk khusus. Dengan bentuk ulir tersebut, zat cair akan masuk di ruang antara ulir‐ulir, ketika ulir berputar, zat cair terdorong ke arah kanan kemudian keluar pada lubang buang.
Gambar 2.6. Pompa sekrup tunggal, ganda dan skrup tiga
18
- Pompa keping geser
Gambar 2.7. Pompa keping geser - Pompa eksentrik, pompa eksentrik disebut juga pompa plunyer rotari, pompa jenis kam dan piston ini terdiri dari lengan eksentrik dan lengan bercelah pada bagian atasnya. Perputaran poros menyebabkan eksentrik menjebak cairan di dalam rumah pompa. Apabila putaran berlanjut, maka cairan akan dipaksakan keluar rumah pompa melalaui cairan lubang luar pompa.
Gambar 2.9. Pompa eksentrik c. Pompa Sentrifugal Bagian terpenting dari pompa sentrifugal adalah rumah keong. Dikatakan pompa sentrifugal karena cara kerjanya sentrifugal. Sentrifugal ini adalah gerakan melingkar menjauhi titik pusat karena pada pompa sentrifugal terdapat rumah keong. Pompa digerakkan oleh motor, daya dari motor diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeler yang dipasangkan pada poros tersebut. Zat cair yang ada dalam impeler akan ikut berputar karena dorongan sudu‐sudu. Zat cair mengalir dari tengah impeler keluar melalui saluran diantara sudu dan meninggalkan impeler dengan kecepatan yang tinggi kemudian mengalir melalui saluran yang penampangnya makin membesar (volute/diffuser), sehingga terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head 19
tekanan. Maka zat cair yang keluar dari flens keluar pompa head totalnya bertambah besar. Pengisapan terjadi karena setelah zat cair dilemparkan oleh impeler, ruang diantara sudu‐sudu menjadi vakum sehingga zat cair akan terisap masuk.
Gambar 2.10. Pompa Setrifugal Dalam industri minyak, pompa tidak hanya digunakan pada pengilangan tetapi juga digunakan pada penyaluran minyak ke pusat-pusat distribusi. Pada pusat pelayanan tenaga khususnya PLTU pompa digunakan sebagai pengisi air ketel (boiler feed pump). Selain itu juga digunakan untuk memompa kondensat (air yang diembunkan di dalam kondensor) ke pompa pengisi ketel (boiler feed pump) dan untuk mengalirkan air dingin ke kondensor. Pipa-pipa yang digunakan dalam proses produksi juga harus memenuhi syarat kebersihan. Oleh karena itu bahan pipa harus tahan terhadap karat. Bahan yang sering digunakan adalah baja tahan karat (stainless steel) karena selain tahan karat pipa tersebut juga mempunyai permukaan yang halus dan pembersihannya juga mudah. (Sumber : https://iwanaik.wordpress.com/2010/11/29/pompa-3).
2.5. Vibration Tester Vibrasi dapat diartikan sebagai getaran, namun dapat juga diartikan sebagai gerakan bolak-balik dari komponen mekanik dari suatu mesin sebagai reaksi dari adanya gaya dalam (gaya yang dihasilkan oleh mesin tersebut) maupun gaya luar (gaya yang berasal dari luar atau sekitar mesin). Studi Kasus yang paling dominan dalam getaran permesinan adalah getaran yang disebabkan oleh gaya eksitasi getaran yang berasal dari mesin tersebut, yang menyangkut diantaranya:
20
1. Kondisi yang tak seimbang (unbalance) baik yang statis maupun dinamis pada mesin tersebut. 2. Crash atau Cacat yang terjadi pada elemen-elemen rotasi (bearing rusak, impeller macet, dll). 3. Ketidaksempurnaan bagian/fungsi mesin tersebut. Mesin yang ideal tidak akan bergetar karena energi yang diterimanya digunakan sepenuhnya untuk fungsi mesin itu sendiri. Pada kenyataannya getaran pada suatu mesin sekalipun relatif rendah namun untuk jangka pemakaian yang lama akan terjadi kenaikan level getaran yang disebabkan karena hal berikut: 1. Keausan pada elemen mesin. 2. Proses pemantapan pondasi (base plate) sedemikian rupa sehingga terjadi deformasi dan mengakibatkan misalignment pada poros. 3. Perubahan perilaku dinamik pada mesin sehingga terjadi prubahan frekuensi . Pemanfaatan sinyal getaran untuk mengetahui kondisi mesin tersebut tanpa membongkar atau menghentikan suatu mesin, sehingga dapat dilakukan analisis lebih lanjut terhadap perbaikan atas kerusakan yang terjadi. Maka dengan melakukan pengamatan analisis getaran secara berkala, maka sesuatu yang tidak normal pada suatu mesin dapat dideteksi sebelum kerusakan yang lebih besar terjadi.
2.5.1. Perangkat Analisis Sinyal Getaran 2.5.1.1. Sensor Vibration/Getaran Vibration sensor/ sensor getaran ini memegang peranan penting dalam kegiatan pemantauan sinyal getaran karena terletak di sisi depan (front end) dari suatu proses pemantauan getaran mesin. Secara konseptual, sensor getaran berfungsi untuk mengubah besar sinyal getaran fisik menjadi sinyal getaran analog dalam besaran listrik dan pada umumnya berbentuk tegangan listrik. Pemakaian sensor getaran ini memungkinkan sinyal getaran tersebut diolah secara elektrik sehingga memudahkan dalam proses manipulasi sinyal, diantaranya: 1. Pembesaran sinyal getaran
21
2. Penyaringan sinyal getaran dari sinyal pengganggu. 3. Penguraian sinyal, dan lainnya. Sensor getaran dipilih sesuai dengan jenis sinyal getaran yang akan dipantau. Karena itu, sensor getaran dapat dibedakan menjadi: 1. Sensor penyimpangan getaran (displacement transducer) 2. Sensor kecepatan getaran (velocity tranducer) 3. Sensor percepatam getaran (accelerometer). Pemilihan sensor getaran untuk keperluan pemantauan sinyal getaran didasarkan atas pertimbangan berikut: 1. Jenis sinyal getaran 2. Rentang frekuensi pengukuran 3. Ukuran dan berat objek getaran. 4. Sensitivitas sensor Berdasarkan cara kerjanya sensor dapat dibedakan menjadi: 1. Sensor aktif, yakni sensor yang langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa perlu catu daya (power supply) dari luar, misalnya Velocity Transducer. 2. Sensor pasif, yakni sensor yang memerlukan catu daya dari luar agar dapat berkerja.
Catu
daya
yang
digunakan
pada
umumnya
dikemas
dalam
bentuk
alat
yang
dinamai Conditioning Amflifier.
2.5.2. Dinamic Signal Analizer (DSA) Penerapan analisis getaran mesin telah dibuat mudah dengan adanya instrument yang disebut Dynamic Signal Analyzer (DSA). Getaran mesin merupakan kombinasi kompleks dari sinyal yang berasal dari berbagai sumber getaran mesin di dalam mesin. Getaran tersebut dapat 22
diuraikan atas komponen-komponennya, misalnya rotor yang tidak balance, bantalan yang cacat dan meshing dari roda gigi, masing-masing pada frekuensi yang unik. Dengan menampilkan amplitudo getaran sebagai fungsi frekuensi (spektrum getaran) maka, dimungkinkan identifikasi sumber getaran. Selain itu juga dapat memperlihatkan simpangan getaran sebagai fungsi waktu, suatu format yang sangat berguna untuk mengamati getaran implusive. Perangkat analisis yang umum digunakan untuk keperluan pemantauan sinyal getaran adalah DSA atau penganalisis sinyal dinamik yang berkerja dengan konsep digital. Diantaranya Keuntungan utama peralatan digital ini adalah: 1. Fleksibilitas dalam pengolahan data 2. Waktu pengolahan relatif cepat (order milisecond) 3. Mudah di simpan dan bisa di bawa kemana mana (portable) Secara konseptual prinsip kerja penganalisis ini adalah sebagai berikut: 1. Anti aliasing filter, pada tahap ini sinyal analog dimasukan dalam low pass filter (LPF) untuk mencegah terjadinya kesalahan aliasing atau pelipatan frekuensi 2. Konversi sinyal analog untuk menjadi digital, ADC (Analog to Digital Converter). 3. Koreksi data digital dengan fungsi jendela, proses window ini dimasukkan untuk mencegah semaksimal mungkin kebocoran spektrum, karena hal ini mempengaruhi ketelitian frekuensi dan amplitudonya. 4. Konversi data domain waktu ke domain frekuensi, proses ini dilakukan dengan menggunakan algoritma transformasi faurier cepat, FFT (Fast fourier Transform). DSA dapat dibedakan menjadi: 1. DSA portable, umumnya jumlah kanal ada 2 buah sehingga disamping untuk pemantauan getaran mesin dapat juga untuk mengukur fungsi respon frekuensi (FRF). DSA jenis ini menggunakan catu daya baterai atau adaptor untuk sumber listriknya sehingga sangat praktis untuk keperluan di lapangan. 2. DSA Benchop, tipe ini terdiri atas satu kanal, dua kanal, atau empat kanal. Catu daya berasal dari jala-jala listrik sehingga tidak fleksibel untuk pemakaian di lapangan. 23
Kemampuan pengolahan data lebih lanjut, lebih kompleks dari DSA Portable. DSA type ini umumnya dilengkapi juga dengan generator pembangkit sinyal. 3. DSA berbasis komputer, DSA type ini memiliki perangkat, yaitu: -
Mainframe, bagian ini berfungsi untuk akurisasi sinyal getaran dan pengolahan data awal.
-
Komputer, bagian ini berfungsi untuk pengolahan data lanjutan serta penayangan data.
2.6. Pengambilan Data Menggunakan Sensor Getaran Sensor getaran dipasang pada bagian-bagian mesin yang cukup kaku untuk menghindari efek resonansi lokal bagian tersebut. Pengambilan data-data dengan alat sensor tersebut haruslah terlebih dahulu mengetahui bagian mana dari mesin tersebut yang paling tepat untuk pengukuran vibrasi. Tempat yang paling tepat tersebut adalah pada bearing caps (rumah bearing). Pengambilan data vibrasi dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan cara axial dan cara radial. Pengambilan data secara axial adalah menempatkan alat sensor pada arah aksial atau searah dengan poros. Problem semacam misalignment dan bent shaft biasanya dapat diketahui dengan cara ini. Cara radial sendiri terbagi menjadi 2 cara, yaitu: a. Horizontal Pengecekan secara horizontal dengan cara meletakkan alat sensor secara horizontal pada bearing cap. Dari pengukuran ini dapat diketahui amplitudo yang paling tinggi. b. Vertikal Pengambilan data secara vertikal adalah dengan menempatkan alat sensor pada posisi vertikal atau berbanding 90o dengan arah horizontal pada bearing cap. Pengambilan data secara vertikal ini akan menunjukkan amplitudo yang lebih rendah dibandingkan dengan pengambilan data secara horizontal. (http://awan05.blogspot.com/2009/12/analisa-vibrasi.html?showComment=1307670547292#c7357796681005109657)
2.7. Rumusan Manual Bearing Defect Frequencies BPFI = Nb/2 (1 + Bd/Pd cos ϴ) RPM..............................( 2.1 ) Dimana : BPFI = Inner Race Frequency 24
Nb = Number of Balls atau Rollers Bd = Ball/ Roller Diameter ( in atau mm ) Pd = Bearing Pitch Diameter ( in atau mm ) ϴ = Sudut kontak ( derajat ) BPFO = Nb/2 (1 - Bd/Pd cos ϴ) RPM..............................( 2.2 ) BPFO = Outer Race Frequency BSF = Pd/ 2Bd [ 1 – ( Bd/Pd)2 ( cos ϴ)2] RPM...............(2.3 ) BSF = Ball Spin Frequency FTF = ½ [ 1 – ( Bd/Pd) ( cos ϴ)] RPM............................(2.4 ) FTF = Fund. Train ( cage ) Frequency
25
