JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING JURNAL TEKNIK MESIN ISSN

JTM JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING

JTM

JURNAL TEKNIK MESIN

ISSN 2089-7235

Volume 05, Nomor 3, Oktober 2016

ISSN 2089 - 7235

JTM JURNAL TEKNIK MESIN Jurnal Penelitian, Karsa Cipta, Penerapan dan Kebijakan Teknologi

Volume 05, Nomor 3, Oktober 2016 1

PERANCANGAN SISTEM PLAMBING INSTALASI AIR BERSIH DAN AIR BUANGAN PADA PEMBANGUNAN GEDUNG PERKANTORAN BERTINGKAT TUJUH LANTAI Suhardiyanto

2

ANALISA KERUSAKAN POMPA SENTRIFUGAL P-011C DI PT. SULFINDO ADIUSAHA DENGAN MENGGUNAKAN TRANSDUCER GETARAN ACCELEROMETER Levi Amanda Putra

3

ANALISA TEGANGAN PADA CRANKSHAFT MENGGUNAKAN SOFTWARE SOLIDWORKS Helmiyansah

4

ANALISA PELEBURAN LIMBAH PLASTIK JENIS POLYETHYLENE TERPHTALATE (PET) MENJADI BIJI PLASTIK MELALUI PENGUJIAN ALAT PELEBUR PLASTIK Irvan Okatama

5

PENGUJIAN PENGARUH VARIASI PUTARAN MESIN TERHADAP PERFORMANSI SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PADA KENDARAAN PENUMPANG 1.500 cc Suadi

6

ANALISA KEBUTUHAN JENIS DAN SPESIFIKASI POMPA UNTUK SUPLAI AIR BERSIH DI GEDUNG KANTIN BERLANTAI 3 PT ASTRA DAIHATSU MOTOR Ubaedilah

SEPEDA

MOTOR

SUZUKI

SMASH

ISSN 2089 - 7235

Jurnal Teknik Mesin (JTM): Vol. 05, No. 3, Oktober 2016

KATA PENGANTAR Kami mengucapkan syukur kepada Allah SWT karena dengan karunia dan hidayah-Nya, maka Jurnal JTM, Volume 05, Nomor 3 Bulan Oktober Tahun 2016 kembali dapat diterbitkan. Edisi jurnal kali ini menyajikan enam makalah hasil kerja Tugas Akhir mahasiswa Program Studi Teknik Mesin dan satu dari Program Studi Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana. Dalam makalahnya, beberapa mahasiwa mempresentasikan judul yang erat kaitannya dengan hasil ekperimen, analisis proses, desain dan perancangan. Beberapa judul yang disajikan antara lain: Perancangan Sistem Plambing Instalasi Air Bersih dan Air Buangan pada Pembangunan Gedung Perkantoran Bertingkat Tujuh Lantai, Analisa Kerusakan Pompa Sentrifugal P-011C di PT. Sulfindo Adiusaha dengan Menggunakan Transducer Getaran Accelerometer, Analisa Tegangan pada Crankshaft Sepeda Motor Suzuki Smash Menggunakan Software SolidWorks, dan Pengujian Pengaruh Variasi Putaran Mesin terhadap Performansi Sistem Pengkondisian Udara pada Kendaraan Penumpang 1.500 cc. Kami mengucapkan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada seluruh anggota Dewan Redaksi, Redaktur Pelaksana serta semua pihak yang telah memberikan kontribusinya selama proses penyiapan, penyusunan sampai penerbitan. Semoga keberadaan Jurnal Teknik Mesin ini dapat dimanfaatkan sebaik-baiknya oleh civitas akademika secara umum dan semua kolega di Universitas Mercu Buana secara khususnya.

Jakarta, Oktober 2016

Prof. (Em.) Dr.-Ing. Ir. Darwin Sebayang Pemimpin Redaksi

ISSN 2089 - 7235

ISSN 2089 - 7235


Pemimpin Redaksi

:

Prof. (Em.) Dr.-Ing. Ir. Darwin Sebayang (UMB)

Dewan Redaksi

: : : : : : : : : : : :

Prof. Dr. Ir. Chandrasa Soekardi (UMB) Dr. Kontan Tarigan (UMB) Dr. Nurdin Ali (Unsyiah) Dr. Poempida Hidayatullah (UMB) Prof. Dr. Bambang Suharno (Universitas Indonesia) Dr.-Ing. Ir. Nasruddin, M.Eng. (Universitas Indonesia) Dr.-Ing. Pudji Untoro (Universitas Surya) Dr.-Ing. Ir. Kusnanto (Universitas Gadjah Mada) Dr. Sagir Alva (UMB) Ir. Yuriadi Kusuma (UMB) Dr. Sulistyo (Universitas Diponegoro) Dr. Abdul Hamid (UMB)

Redaktur Pelaksana

: : : :

Ir. Haris Wahyudi, M.Sc (UMB) Nur Indah, S. ST. MT (UMB) Swandya Eka Pratiwi, ST, M.Sc (UMB) Edijon Nopian (UMB)

Alamat Redaksi

:

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Kampus Menara Bhakti, Universitas Mercu Buana Jl. Meruya Selatan No. 01, Kembangan, Jakarta Barat 11650, Indonesia Email: [email protected] Telp/Fax: +62 21 5871335

Jurnal Teknik Mesin (JTM) adalah Peer-reviewed Jurnal tentang hasil Penelitian, Karsa Cipta, Penerapan dan Kebijakan Teknologi. JTM tersedia dalam versi cetak (p-ISSN: 2089-7235), diterbitkan 3 (tiga) kali dalam setahun pada bulan Februari, Juni dan Oktober. Redaksi menerima artikel ilmiah dalam bidang Teknik Mesin dan yang berkaitan melalui halaman web berikut: http://publikasi.mercubuana.ac.id/index.php/jtm.

ISSN 2089 - 7235


ISSN 2089 - 7235

ISSN 2089 - 7235


Volume 05, Nomor 3, Oktober 2016

DAFTAR ISI 1

2

3

4

5

6

PERANCANGAN SISTEM PLAMBING INSTALASI AIR BERSIH DAN AIR BUANGAN PADA PEMBANGUNAN GEDUNG PERKANTORAN BERTINGKAT TUJUH LANTAI Suhardiyanto ANALISA KERUSAKAN POMPA SENTRIFUGAL P-011C DI PT. SULFINDO ADIUSAHA DENGAN MENGGUNAKAN TRANSDUCER GETARAN ACCELEROMETER Levi Amanda Putra

90-97

98-104

ANALISA TEGANGAN PADA CRANKSHAFT SEPEDA MOTOR SUZUKI SMASH MENGGUNAKAN SOFTWARE SOLIDWORKS Helmiyansah ANALISA PELEBURAN LIMBAH PLASTIK JENIS POLYETHYLENE TERPHTALATE (PET) MENJADI BIJI PLASTIK MELALUI PENGUJIAN ALAT PELEBUR PLASTIK Irvan Okatama PENGUJIAN PENGARUH VARIASI PUTARAN MESIN TERHADAP PERFORMANSI SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PADA KENDARAAN PENUMPANG 1.500 cc Suadi

105-108

ANALISA KEBUTUHAN JENIS DAN SPESIFIKASI POMPA UNTUK SUPLAI AIR BERSIH DI GEDUNG KANTIN BERLANTAI 3 PT ASTRA DAIHATSU MOTOR Ubaedilah

119-127

109-113

114-118

ISSN 2089 - 7235


ISSN 2089 - 7235


90

PERANCANGAN SISTEM PLAMBING INSTALASI AIR BERSIH DAN AIR BUANGAN PADA PEMBANGUNAN GEDUNG PERKANTORAN BERTINGKAT TUJUH LANTAI Suhardiyanto Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Jakarta E-mail: [email protected] Abstrak -- Sistem plambing adalah bagian yang tidak dapat dipisahkan dari bangunan gedung bertingkat. Sistem plambing dipergunakan untuk menyediakan air bersih dan membuang air kotoran serta air buangan ketempat yang telah ditentukan tanpa mencemari bagian-bagian terpenting lainnya. Untuk memenuhi kebutuhan air bersih pada perancangan gedung bertingkat 7 lantai dengan jumlah penghuni sebesar 1.148 orang diperlukan air bersih sebesar 68,4 m3/hari. Kapasitas bak penampung air bawah (Ground Water Tank) digunakan sebesar 23,4 m3, untuk bak air atas (Roof Tank) digunakan bak penampung air sebesar 8,8 m3, dan untuk bak penampung air buangan (Package STP) digunakan bak penampung berkapasitas 40 m3. Berdasarkan hasil perhitungan digunakan pompa transfer untuk mengalirkan air dari bak air bawah (Ground Water Tank) menuju bak air atas (Roof Tank) dengan kapasitas pengaliran 0,249 m3/menit, head pompa transfer sebesar 41,327 m, dan NPSHa sebesar 6,63 m. Pada perancangan ini distribusi air bersih mengunakan Booster Pump untuk 2 lantai teratas yaitu lantai 6 & lantai 7 dikarenakan tekanan kerja air yang dihasilkan tidak mencukupi sehingga diperlukan Booster Pump dengan kapasitas pengaliran sebesar 3,59 liter/detik dan tekanan kerja sebesar 1,35 kgf/cm2. Untuk distribusi air bersih lantai 5 kebawah memanfaatkan tekanan dari ketingian potensial air dari bak air atas menuju peralatan saniter pada masing-masing lantai. Kata kunci: plambing, perancangan, kapasitas, tekanan, pompa

1. PENDAHULUAN Pergeseran pola pembangunan semakin nampak terlihat di era sekarang ini. Pola pembangunan lama, yakni pola pembangunan horizontal, perlahan mulai tergeser dengan pembangunan vertikal berupa pembangunan gedung-gedung bertingkat. Hal ini tak lain dikarenakan terbatasnya lahan yang tersedia untuk kawasan pemukiman dan perkantoran. Oleh karena itu, diperlukan suatu penyelesaian masalah penyediaan wilayah pemukiman ataupun perkantoran tanpa harus mengunakan banyak lahan yaitu melalui pembangunan bertingkat. Dalam pembangunan gedung bertingkat, dibutuhkan perencanaan matang dari berbagai aspek. Selain perencanaan sistem elektrikal dan perancangan gedung itu sendiri, dibutuhkan pula perencanaan sistem mekanikal gedung yang meliputi sistem ventilasi mekanis, sistem proteksi kebakaran dan sistem plambing yang layak sehingga penghuni dapat merasakan kenyamanan ketika berada pada sebuah bangunan gedung (Sunarno, 2005). Fungsi dari peralatan plambing adalah pertama, untuk menyediakan air bersih ke tempattempat yang membutuhkan dengan jumlah aliran serta tekanan yang sesuai, dan kedua membuang air kotoran dari tempat-tempat tertentu dan tetap menjaga kebersihan tempat-tempat yang dilaluinya (Noerbambang & Morimura, 2005). Dalam perencanaan sistem plambing air bersih, terdapat hal penting yang harus diperhatikan, ISSN 2089 - 7235

yaitu kualitas air yang akan didistribusikan, sistem penyediaan air yang akan digunakan, pencegahan pencemaran air dalam sistem, laju aliran dalam pipa, kecepatan aliran dan tekanan air, serta permasalahan yang mungkin timbul jika dilakukan penggabungan antara cadangan air untuk air bersih dan pencegahan pemadam kebakaran (Rinka et al., 2014). Pada instalasi plambing sering ditemukan tekanan air yang kurang sehingga debit pengaliran air bersih mengalir dengan debit yang kecil terutama pada lantai teratas dari bangunan dikarenakan tekanan air bersih yang digunakan dibawah tekanan minimal yang dipersyaratkan. Pada perancangan sistem plambing ini diperlukan sistem distribusi air bersih yang sesuai dengan jenis bangunan sehingga tekanan dan debit pengaliran air bersih pada masing-masing lantai dapat terpenuhi. 1.1 Rumusan Masalah Perumusan masalah pada penulisan ini adalah bagaimana merancang sistem plambing instalasi air bersih dan air buangan yang akan digunakan pada pembangunan gedung perkantoran bertingkat 7 lantai serta menentukan sistem distribusi air yang akan digunakan sehingga air yang didistribusikan sesuai dengan tekanan yang dipersyaratkan dan air buangan dapat dialirkan tanpa mencemari bagian gedung lainnya. 1.2 Tujuan Penelitian

91


Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1) Melakukan perancangan plambing instalasi air bersih dan air buangan serta sistem distribusi air yang digunakan sesuai dengan perhitungan kebutuhan air bersih dan air buangan pada bangunan. 2) Melakukan analisa perhitungan pompa transfer yang akan digunakan untuk mengalirkan air dari Ground Water Tank menuju Roof Tank dan Booster Pump yang akan digunakan untuk mendistribusikan air bersih dari Roof Tank menuju peralatan saniter sehingga tekanan distribusi air bersih tercukupi.



2. TINJAUAN PUSTAKA

2.2 Laju Aliran

Mekanikal plambing secara umum merupakan suatu sistem penyediaan air bersih dan penyaluran air buangan di dalam bangunan. Mekanikal plambing juga dapat didefinisikan sebagai segala sesuatu yang berhubungan dengan pelaksanaan pemasangan pipa dan peralatan di dalam gedung atau gedung yang bersangkutan dengan air bersih maupun air buangan yang dihubungkan dengan sistem saluran kota (Sunarno, 2005). Plambing merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan dalam pembangunan gedung. Oleh karena itu, perencanaan dan perancangan sistem plambing haruslah dilakukan bersamaan dan sesuai dengan tahapan-tahapan perencanaan dan perancangan gedung itu sendiri, dengan memperhatikan secara seksama hubungannya dengan bagian-bagian kontruksi gedung serta dengan peralatan lainnya yang ada pada gedung tersebut. Pada jenis penggunaan sistem plambing sangat tergantung pada kebutuhan dari bangunan yang bersangkutan. Dalam hal ini, perencanaan dan perancangan sistem plambing dibatasi pada pendistribusian dan penyediaan air bersih. Adapun fungsi dari instalasi plambing adalah:

Pada perancangan sistem pnyediaan air untuk suatu bangunan, kapasitas peralata dan ukuran pipa-pipa didasarkan pada jumlah dan laju aliran air yang harus disediakan kepada bangunan tersebut. Jumlah dan laju aliran air tersebut seharusnya diperoleh dari penelitian keadaan sesungguhnya. Penentuan laju aliran dapat ditentukan sebagai berikut (Noerbambang & Morimura, 2005):





Menyediakan air bersih ke tempat-tempat yang dikehendaki dengan tekanan dan jumlah aliran yang cukup. Membuang air buangan dari tempat-tempat tertentu tanpa mencemarkan bagian penting lainnya.

Dalam sistem plambing memerlukan peralatan yang mendukung terbentuknya sistem plambing yang baik. Jenis peralatan plambing dalam artian khusus, istilah peralatan plambing meliputi:  Peralatan untuk menyediakan air bersih atau air bersih untuk minum.  Peralatan untuk menyediakan air panas. ISSN 2089 - 7235



Peralatan untuk pembuangan air buangan atau air kotor. Peralatan saniter (Plumbing Fixture).

2.1 Jenis Sistem Plambing Penyediaan Air Bersih Sistem penyediaan air bersih diperlukan untuk mengalirkan air bersih menuju tempat yang memerlukan. Dalam perancangan sistem air bersih harus diperhatikan mengenai sistem yang akan digunakan, pada umumnya terbagi dalam beberapa jenis seperti: sistem sambungan langsung, sistem tangki atap, dan sistem tangki tekan.

1) Penentuan pemakai

laju

lairan

berdasarkan

Apabila jumlah penghuni diketahui, atau diteteapkan untuk suatu gedung maka angka tersebut dipaka untuk menghitung pemakaian air rata-rata sehari berdasarkan regulasi dan standar mengenai kebutuhan air per orang per hari untuk sifat penghuni gedung tersebut. Bila jumlah penghuni tidak diketahu, biasanya ditaksir berdasarkan luas lantai dan menentapkan padatan hunian per lantai. Luas lantai gedung yang dimaksudkan merupakan luas lantai efektif, yang berkisar antara 55 sampai 80 persen dari luas seluruhnya. 2) Berdasarkan unit beban alat plambing Pada metode ini untuk setiap alat plambing ditetapkan suatu unit beban (fixture unit). Untuk setiap bagian pipa dijumlahkan unit beban dari semua alat plambing yang dilayaninya, dan kemudian dicari besarnya laju aliran air dengan kurva (Gambar 1). Kurva ini memberikan hubungan antara jumlah unit beban alat plambing dengan laju aliran air, dengan memasukkan faktor kemungkinan penggunaan serempak dari alatalat plambing.


92

3) Pemakaian air pada jam puncak =

.

(2)

Dimana: Qh-maks = pemakaian air (l/jam) C1 = konstata 1,5 untuk bangunan rumah tinggal, 1,75 untuk bangunan perkantoran, 2,0 untuk bangunan hotel/apartement. Qh = pemakaian rata-rata (l/jam) 4) Pemakaian iar pada menit puncak =

Gambar 1. Hubungan antara unit beban alat plambing dengan laju aliran. (Sumber: Noerbambang & Morimura, 2005) 2.3 Tekanan dan Kecepatan Pengaliran Tekanan minimum pada setiap saat pada titik aliran keluar harus 50 kPa setara dengan 0,5 kgf/cm2 (SNI 03-6481, 2000). Secara umum dapat dikatakan besarnya tekanan “standar” adalah 1,0 kgf/cm2 sedang tekanan statik sebaiknya diusahakan antara 4,0 kgf/cm2 sampai 5,0 kgf/cm2 dan untuk perkantoran antara 2,5 kgf/cm2 sampai 3,5 kgf/cm2. Disamping itu, beberapa macam peralatan plambing tidak dapat berfungsi dengan baik jika tekanan air kurang dari suatu batas minimum (Poerbo, 2010).

(3)

Dimana: Qm-maks =pemakaian air (l/menit) C2 = konstata 3,0 untuk bangunan rumah tinggal, 3,5 untuk bangunan perkantoran, 4,0 untuk bangunan hotel/apartement. Qh = pemakaian rata-rata (l/jam) Angka pemakaian air yang diperoleh dengan metode ini biasanya digunakan untuk menetukan volume tangki bawah, tangki atap, pompa dan sebagainya, adapun untuk menentukan perhitungan dimensi bak air bawah (Ground Water Tank) berdasarkan rumus menurut (Noerbambang & Morimura, 2005) yaitu: 1) Penentuan besarnya kapasitas pipa dinas 2

Q s = 3 .Qh

(4)

Dimana: Qh = pemakaian air rata-rata (m3/jam) Qs = kapasitas pipa dinas (m3/jam)

2.4 Penentuan Kebutuhan Air Bersih Dalam perancangan ini digunakan pemakaian air rata-rata sehari per orang sebesar 50 liter/hari/orang dengan jangka waktu pemakaian air rata-rata dalam sehari yaitu 8 jam (SNI 037065, 2005). Adapun langkah-langkah perhitungan kebutuhan air bersih dalam gedung pada penulisan ini menurut (Noerbambang & Morimura, 2005) adalah sebagai berikut: 1) Pemakaian air dalam satu hari Qd = jumlah penghuni x pemakaian air per orang per hari 2) Kebutuhan air rata-rata pemakaian per hari ℎ = Dimana: Qh = pemakaian air rata-rata (l/jam) Qd =pemakaan air rata-rata (l/hari) t = pemakaian rata-rata (jam/hari)

.

(1)

2) Dihitung besarnya volume bak air bawah

Volume GWT = [

−(

)] x T

(5)

Dimana: Qd = pemakaian air rata-rata (m3/jam). Qs = kapasitas pipa dinas (m3/jam). t = pemakaian air 1 hari (jam/hari). T = waktu penampungan (hari) Perhitungan dimensi bak air atas berdasarkan suplai air dari PDAM terutama didasarkan pada fluktuasi kebutuhan air dan pemompaan yang disesuaikan dengan waktunya. Berikut merupakan rumus yang digunakan dalam menghitung tangki atap (Roof Tank) menurut (Noerbambang & Morimura, 2005) yaitu: = [( − ) −( Dimana: Ve = volume bak air atas (m3)

)]

(6)

ISSN 2089 - 7235

93


Qp = kebutuhan puncak (m3/menit) Qh-maks = kebutuhan jam puncak (m3/menit) Qpu = kapasitas pompa pengisi (m3/menit) Tp = jangka waktu kebutuhan (menit) Tpu = jangka waktu pengisian (menit) 2.5 Penentuan Head Pompa dan Perhitungan Daya Pompa Berikut merupakan langkah-langkah dalam menentukan jenis pompa yang akan digunakan untuk mengalirkan air dari bak air bawah menuju bak air atas dengan asumsi kecepatan pengaliran antara 0,3 m/s hingga 2,5 m/s (Noerbambang & Morimura, 2005):

Dimana: Re = bilangan raynolds V = kecepatan (m/s) D = diameter pipa 9m) V = viskositas air (8,93x10-7 m2/s) Aliran tersebut dapat bersifat laminer ataupun turbulen, untuk aliran laminer dengan Re<2300, dan untuk aliran turbulen Re>4000.  Untuk menentukan kerugian gesek pada pipa (Head Loss) digunakan rumus seperti berikut: ℎ =

Dimana: ℎ = head kerugian gesek pipa (m) = koefisien kerugian gesek Untuk laminer: = Untuk turbulen: , = 0,020 + g = gravitasi (9,81 m/s2) L = panjang pipa (m) V = kecepatan aliran (m/s) D = diameter pipa (m) Re = bilangan raynolds

1) Ditentukan debit pengaliran seperti berikut: =

(7)

2) Dihitung diameter pipa pengalir Karena: ( )=

(8)

Maka: =

(

)

(9)

Dimana: Q = debit pengaliran (m3/detik) D = diameter pipa (m) v = kecepatan aliran (m/s)



Head loss akibat aksesoris: =

(13)

Dimana: n = jumlah aksesoris K = koefisien gesek

3) Kecepatan pengaliran kebenarnya =

(12)

.

(10)

6) Dihitung head total pompa = ℎ

Dimana: Vcek = kecepatan pengaliran (m/s) Q = debit pengaliran (m3/s) D = diameter pipa (m)

+

ℎ + ℎ

(14)

Dimana: ha = head statis (m) ℎ = perbedaan tekanan hl = Head Loss total pipa

4) Dihitung head statis, dapat ditentukan dari  Jarak antar muka air pada bak air bawah (Ground Water Tank) terhadap bak air atas (Roof Tank).  jarak dari muka air pada pada bak air bawah (Ground Water Tank) hingga titik tertinggi yang pernah dicapai oleh air. 5) Dihitung head loss pada pipa dan aksesoris yang digunakan (Sularso & Tahara, 2006) seperti berikut:  Dalam menentukan kerugian gesek pipa terlebih dahulu di tentukan aliran yang terjadi dalam pipa dengan rumus seperti berikut: = (11) ISSN 2089 - 7235

Gambar 2. Tipe pompa GRUNDFORS (Sumber: Noerbambang & Morimura, 2005)


7) Dihitung NPSHa pompa = + −ℎ −ℎ

94

4. HASIL DAN PEMBAHASAN (15)

Dimana: = daya hisap sistem (m) = tekanan pada permukaan air (1 atm = 10332,274 kgf/m2) = tekanan uap jenuh (200C = 238,51 kgf/m2) = berat jenis air (1000 kgf/m3) ℎ = head isap statis (m) ℎ = head pada pipa hisap (m) 8) Jenis pompa melalui grafik tipe pompa seperti terlihat pada Gambar 2. 3. METODOLOGI PERANCANGAN Pada perancangan ini digunakan metodologi perancangan seperti gambar diagram alir berikut:

Dengan data perhitungan yang telah dilakukan didapat asumsi jumlah kepadatan penghuni pada bangunan sebanyak 1.148 orang. 4.1 Penentuan Kebutuhan Air Bersih Untuk mengetahui jumlah kebutuhan air bersih yang digunakan dapat dihitung dengan persamaan seperti berikut: Qd = jumlah penghuni x pemakaian air per orang per hari Qd = 1.148 orang x 50 liter/hari/orang Qd = 57.400 liter/hari Qd = 57,4 m3/hari Dengan dilakukan penambahan sebesar 20% dari total kebutuhan air bersih yang digunakan (Sunarno, 2005) maka: Qdtotal = (100%+20%) x 57 m3/hari Qdtotal = 120% x 57 m3/hari Qdtotal = 120% x 57 m3/hari Qdtotal = 68,4 m3/hari Maka pemakaian air per hari dengan penambahan 20% adalah sebesar 68,4 m3/hari. 1) Kebutuhan air rata-rata jam kerja dihitung sebagai berikut: ℎ = dimana: Qh = pemakaian air rata-rata selama jam operasi (l/jam) Qd = pemakaian air rata-rata sehari (l/hari) t = jangka waktu rata-rata pemakaian air dalam 1 hari (8 jam/hari) sehingga: . / ℎ = /

ℎ = 8.550 / Maka pemakaian rata-rata air per hari pada jangka waktu 8 jam adalah sebanyak 8.550 l/jam atau sebesar 2,375 l/detik. 2) Pemakaian air pada jam puncak dihitung sebagai berikut: = . dimana: Qh-maks = pemakaian air pada jam puncak (l/jam) C1 = 1,75 Qh = 8.550 l/jam. sehingga: = 1,75 8.550 / = 14.962 / Jadi pemakaian air pada jam puncak sebanyak 14.926 l/jam, atau setara dengan 14,92 m3/jam. 3) Pemakaian air pada menit puncak dihitung sebagai berikut: Gambar 3. Diagram alir perancangan ISSN 2089 - 7235

95


=

.

dimana: Qm-maks = pemakaian air pada menit puncak (l/menit) C2 = 3,5 Qh = 8.550 l/jam sehingga: = (3,5

8.550 /

= (29.925 / = 498,75 /

) ) Gambar 4. Penempatan bak air bawah (Ground Water Tank)

Jadi pemakaian air pada menit puncak sebanyak 498,75 l/menit setara dengan 0,498 m3/menit. 4.2 Penentuan Ukuran Bak Air Bawah Dengan air yang ditampung pada bak air bawah diperlukan ukuran yang sesuai terhadap kapasitas penampungan sehingga pengunaan air pada jam puncak dapat tercukupi. Penentuan ukuran bak air bawah (Ground Water Tank) ditentukan berdasarkan perhitungan sebagai berikut: 1) Dihitung besarnya kapasitas pipa dinas, dengan persamaan sebagai berikut: 2 Qs = Qh 3 dimana: Qh = 8,55 m3/jam Qs = kaspasitas pipa dinas (m3/jam) Sehingga: 2 Qs = x 8,55 m3/jam 3

Qs = 5,7 m3/jam 2) Dihitung besarnya volume bak air bawah (Ground Water Tank), dengan persamaan sebagai berikut: Volume GWT = [ − ( dimana: Qd = 68,4 m3/hari Qs = 5,7 m3/jam T = 1 hari t = 8 jam/hari

)]

Sehingga: Volume GWT = [68,4– (5,7x 8 jam/hari)] x 1 hari Volume GWT = [68,4– 45 m3/hari] x 1 Hari Volume GWT = 23,4 m3 Jadi, volume bak air bawah (Ground Water Tank) yaitu sebesar 23,4 m3. Pada perancangan ini digunakan bak air bawah (Ground Water Tank) seperti gambar berikut:

ISSN 2089 - 7235

4.3 Penentuan Ukuran Bak Air Atas Dalam menentukan dimensi bak air atas (Roof Tank) terlebih dahulu harus ditentukan kapasitas volume air yang harus ditampung dalam bak tersebut. Penentuan kapasitas volume bak air atas mengunakan persamaan dapat ditentukan melalui perhitungan seperti berikut: = =0,498 m3/menit =14,92 m3/jam 1 jam = 14,92 m3/jam x 60 menit = 0,248 m3/ menit Pada perancangan ini untuk nilai Qpu diasumsikan sebesar Qh-max, sehingga: = = 0,248 m3/menit Selain itu, diasumsikan juga bahwa: Tp = 60 menit Tpu = 25 menit Dari data-data tersebut, selanjutnya dapat ditentukan volume evektif untuk bak air atas sesuai rumus 2.8 pada bab sebelumnya, yaitu: = [( − ) −( )] dimana: VE = volume bak air atas (m3) Qp = 0,498 m3/menit Qh-maks = 0,248 m3/ menit Qpu = 0,248 m3/ menit Tp = 60 menit Tpu = 25 menit Sehingga: VE = [(0,498 -0,248 x m3/ menit)x60 menit – (0,248 m3/ menit x 25 menit) VE = [(0,25 x m3/ menit)x60 menit - 6,2 m3] VE = [15 m3 - 6,2 m3] VE = 8,8 m3 Jadi, besarnya volume efektif bak air atas (Roof Tank) sebesar: 8,8 m3. Untuk gambar penempatan bak air atas seprti gambar berikut:


96

3) Ditentukan NPSHa pada pompa seperti berikut: = + −ℎ −ℎ dimana: = daya hisap sistem pompa (m) = tekanan pada permukaan air (1ATM = 10332,274 kgf/m2) = tekanan uap jenuh (200C = 238,51 kgf/m2) = berat jenis air (1000 kgf/m3) ℎ = head isap statis (2,7 m) ℎ = kerugian head pada pipa hisap (1,24 m) Gambar 5. Penempatan bak air atas (Roof Tank)

maka: ,

4.4 Penentuan Transfer

Head

dan

Jenis

Pompa

,

= + − 2,7 − 1,24 = 6,63 Jadi total Head Loss pompa transfer sebesar 41,327 m, dan NPSHa sebesar 6,63 m. 4.5 Perhitungan Booster Pump Untuk mencukupi tekanan yang diperlukan digunakan asumsi tekanan yang harus tercapai dengan minimal tekanan yang dipersyaratkan sebesar 0,7 kg/cm2 sehingga dapat ditentukan penggunaan Booster Pump untuk distribusi air bersih pada lantai dimana bila mengunakan gaya gravitasi tekanan yang dihasilkan kurang dari 0,7 kg/cm2. Berikut merupakan perhitungan tekanan yang harus dicapai oleh Booster Pump: =( + ) 1,5

Gambar 6. Isometrik pemipaan pompa transfer pengisi bak air atas Gambar isometrik pompa transfer dapat dilihat seperti Gambar 6 diatas 1) Dihitung Head Loss total (hl) yaitu jumlah Head Loss pipa beserta aksesori yang dapat ditentukan dengan rumus berikut: ℎ = ℎ + ℎ dimana: ℎ = Head total (m) ℎ = 4,243 m ℎ = 2,484 m maka: ℎ = 4,243 m + 2,484 m ℎ = 6,727 m 2) Dihitung Head total pompa (Htotal) yang dapat dihitung dengan rumus berikut: = ℎ + ℎ + ℎ maka: = 34,6 + 0 + 6,727 = 41,327

dimana: = tekanan pada (kgf/cm2) = tekanan distribusi air bersih pada (lantai 7 sebesar 0,1996 kgf/cm2) = tekanan minimal yang dipersyaratkan (0,7 kgf/cm2) sehingga: = (0,1996 kgf/cm2+0,7 kgf/cm2) x 1,5 = (0,9 kgf/cm2) x 1,5 = 1,35 kgf/cm2 Jadi pada sistem distribusi air bersih untuk lantai 7 dan lantai 6 diperlukan Booster Pump dengan tekanan minimum pada Booster Pump sebesar 1,35 kgf/cm2 dan laju aliran sebesar 3,59 l/s. 4.6 Penentuan Kapasitas Limbah Air Buangan Limbah air buangan yang dihasilkan adalah sebesar 40 liter per orang per hari (PERGUB DKI 1225, 2005). Sehingga besar air buangan yang dihasilkan dapat dihitung dengan rumus seperti berikut: = (1.148 40 / /ℎ ) 0,8 = (45.920 /ℎ ) 0,8 ISSN 2089 - 7235

97


= 36.736 = 36,736

/ℎ /ℎ

Sehingga pada perancangan bangunan ini ditentukan besarnya debit air buangan adalah sebesar 36,736 m3/hari, maka sesuai dengan produk Package STP dari produk Bioasahi dapat digunakan Package STP RCO-40 dengan debit yang dapat ditampung sebesar 40 m3/hari. 5. KESMPULAN Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dibahas maka dapat disimpulan sebagai berikut: 1) Perancangan plambing instalasi air bersih dan air buangan pada gedung perkantoraan bertingkat 7 lantai dengan jumlah penghuni bangunan sebesar 1.148 orang maka di perlukan air bersih sebesar 68,4 m3/hari. Penggunaan kapasitas bak penampung air bersih bawah (Ground Water Tank) sebesar 23,4 m3, dan untuk bak air bersih atas (Roof Tank) yaitu sebesar 8,8 m3. Bak penampung air buangan yang digunakan (Package STP) dengan kapasitas 40 m3. 2) Pengaliran air bersih dari bak air bawah menuju bak air atas digunakan pompa transfer dengan kapasitas pengaliran sebesar 0,249 m3/menit, Head pompa sebesar 41,327 m, dan NPSHa sebesar 6,63 m. Pada tekanan kerja air bersih yang didistribusikan menuju peralatan saniter pada lantai 6 dan lantai 7 digunakan Booster Pump dengan kapasitas pengaliran sebesar 3,59 liter/detik, dan tekanan pada Booster Pump sebesar 1,35 kgf/cm2. DAFTAR PUSTAKA [1]. Badan Standar Nasional. (2000). SNI 036481-2000 Sistem Plambing. [2]. Badan Standar National. (2005). SNI 037065-2005 Tata Cara Perencanaan Sistem Plambing. [3]. Badan Standar National. (2005). Pergub DKI122-2005 Pengolahan Air Limbah Domestik di Provinsi DKI.

ISSN 2089 - 7235

[4]. Carier. (1985). Hand Book of Air Conditining System Design. Mc Graw- Hill Company. [5]. Ebara Standar. (2016, December 10). Ebara End Suction Volute Pump. Diambil dari website: http://www.ebaraindonesia.com/docs/Brohur e_FSA,_50_Hz1.PDF [6]. International Code Council. (2012). International Plambing Code. New York: ICC. [7]. Kusuma, Yuriadi Ir. (2014). Perancangan Sistem Plambing, Jakarta: Universitas Mercubuana. [8]. Menteri Pekerjaan Umum. (2008). Permenpu No. 26-PRT-M-2008 Persyaratan Teknis Sistem Proteksi Kebakaran Pada Bangunan Gedung dan Lingkungan. Departemen Pekerjaan Umum. [9]. Noerbambang, Soufian., & Morimura, Takeo. (2005). Perencanaan dan Pemeliharaan Sistem Plambing. Jakarta: Pradnya Paramita. [10]. Poerbo, Hartono. (2010). Utilitas Bangunan, Jakarta: Djambata. [11]. Rinka, D.K., Sururi, R., & Wardhani, E. (2014). Perencanaan Sistem Plambing Air Limbah dengan Penerapan Konsep Green Building pada Gedung Panghegar Resort Dago GolfHotel. Jurnal Teknik Lingkungan ITENAS, 2, 1-12. [12]. STP Bioasahi. (2016, December 5). Sewage Treatment Plant (STP) Biotechnologi BIOASAHI. Diambil dari website: http://www.septictankbioasahi.co.id [13]. Sularso., & Tahara, Haruo. (2006). Pompa dan Kompresor, Jakarta: Pradnya Paramita. [14]. Sunarno Ir. (2005). Mekanikal Elektrikal Gedung. Yogyakarta: Andi. [15]. Tukiman., Santoso, P., Satmoko, A. (2013). Perhitungan dan Pemilihan Pompa Pada Instalasi Pengolahan Air Bebas Mineral Iradiator Gama Kapasitas 200 Kci. Proceedings Pertemuan Ilmiah Rekayasa Perangkat Nuklir,14 November 2013 (pp. 339-351). Tangerang Selatan, Indonesia: BATAN. [16]. Wavin Standar. (2014). Standar Pipa PP R Produk Wavin Tigris. Diambil dari website: http://www.pipapprwavin jakarta.com.


98

ANALISA KERUSAKAN POMPA SENTRIFUGAL P-011C DI PT. SULFINDO ADIUSAHA DENGAN MENGGUNAKAN TRANSDUCER GETARAN ACCELEROMETER Levi Amanda Putra Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Jakarta E-mail: [email protected] Abstrak -- Pompa sentrifugal P-011C merupakan salah satu alat penunjang di PT. Sulfindo Adiusaha yang berfungsi menyalurkan air untuk proses produksi. Dari laporan operator produksi, diketahui bahwa nilai getaran pompa ini adalah 3.96mm/s & 14.1gE yang melebihi standar ISO 10816-3 dan enveloping severity. Accelerometer merupakan transducer yang dapat digunakan sebagai system monitor getaran maupun untuk analisa getaran. Dampak dari getaran adalah terjadinya suara bising, turunnya kinerja dan performa pompa serta dapat merusak komponen pada pompa terutama pada poros dan bantalan. Hasil penelitian bahwa sinyal getaran motor & pompa inboard diindikasikan parallel misalignment, sisi Pompa inboard & outboard dari pembacaan sinyal getaran mengalami kerusakan pada komponen bantalan kerusakan pada bagian pemisah (cage) ditandai dengan amplitudo dominan pada 600 CPM (1xFTF) dan kerusakan bola amplitudo dominan pada 6300 CPM (2xBSF). Kerusakan bearing dan misalignment diakibatkan oleh kerusakan sudu impeller pompa yang ditandai munculnya amplitudo dominan di putaran kerja pompa itu sendiri (1480 CPM) dan diikuti amplitudo dominan di frekuensi sudu impeller hingga harmonik (2xBPF). Kata kunci: pompa sentrifugal, transducer accelerometer, sinyal getaran 1. PENDAHULUAN Mesin dikatakan ideal pada prinsipnya apabilla seluruh energi yang dihasilkan menjadi kerja. Walaupun demikian tidak ada yang ideal dari hasil rancangan manusia karena sebagian energy akan terbuang menjadi bentuk getaran mekanik. Analisa getaran merupakan salah satu faktor pendukung meminimalisir terjadinya getaran berlebih pada. Banyak keluhan mengeai hal tersebut dikarenakan getaran yang sangat cepat melanda mesin-mesin industri sehingga mesinmesin tersebut mengalami keausan mesin. Keausan mesin ini seringkali terjadi dalam jangka waktu yang cepat padahal perbaikan mesin selalu menggantikan spare part lama dengan spare part baru. Tetapi mengapa getaran-getaran yang memberikan peringatan bahwa mesin dalam keadaan aus ini cepat menghampiri mesin Padahal spare part selalu diganti baru jika ada kerusakan.

Analisa vibrasi sangat penting karena salah satu indikator yang baik untuk mendeteksi masalah mekanis untuk peralatan berputar (Rotating Equipment), karena getaran suatu mesin yang disebabkan oleh gaya berulang seperti ketakseimbangan, misalignment, poros bengkok, kerusakan bantalan, kelonggaran mekanik, gear aus, kavitasi dan resonasi. Mengukur suatu getaran mesin dibutuhkan suatu transducer getaran yang berfungsi untuk mengolah sinyal getaran menjadi sinyal lain, dalam hal ini sinyal listrik, transducer accelerometer umumnya mempunyai bentuk yang cukup kecil dan ringan, serta range temperature dan frekuensi kerjanya cukup lebar. Accelerometer merupakan sensor yang dapat digunakan sebagai system monitor getaran maupun untuk analisa getaran. Untuk membantu memperoleh hasil pengujian dari getaran yang sering terjadi pada mesin-mesin industri. Transducer accelerometer umumnya mempunyai bentuk yang cukup kecil dan ringan, serta range temperature dan frekuensi kerjanya cukup lebar. Accelerometer adalah merupakan sensor yang dapat digunakan sebagai system monitor getaran maupun untuk analisis getaran. Transducer ini mempunyai sensitifitas yang tinggi terhadap getaran dengan frekuensi tinggi. Ukuran accelerometer cukup kecil dan ringan, sehingga accceloremeter ini sangat cocok digunakan diokasi yang mempunyai ruang yang sangat terbatas.

Gambar 1. Kerusakan pada komponen pompa dan motor

ISSN 2089 - 7235

99


bandul. Pengukuran spike energy adalah pengukuran getaran frekuensi tinggi akibat adanya pulsa dari energi getaran. Pulsa dari energi getaran yang terjadi pada mesin sebagai akibat dari:  Permukaan yang cacat dari element rolling bearing atau gear.  Rubs, impacts, dan terjadi kontak antara logam dengan logam di dalam mesin yang berputar.  Aliran steam dengan tekanan tinggi atau kebocoran udar.  Kavitasi akibat aliran yang turbulen dalam fluida. Gambar 2. Skematika accelerometer transducer Beberapa keuntungan yang didapatkan dengan menggunakan transducer accelerometer untuk system pengukuran getaran adalah:  Mempunyai respon yang baik terhadap frekuensi tinggi. Mempunyai range frekuensi kurang dari 2 Hz sampai lebih dari 20K Hz.  Dengan bentuknya yang kecil dan ringan dapat digunakan pada posisi dengan ruang yang sangat terbatas.  Dapat diguanakan pada suhu tinggi, yaitu sampai suhu lebih 500 derajat C. Untuk mesin-mesin yang didesain dengan jam operasi yang panjang/lama maka diberikan secara praktis ISO 10816-3 yang memberikan batasan getaran operasional, yaitu alarms dan trips. Alarms merupakan nilai batas dari getaran yang ditentukan untuk memberikan peringatan dini bahwa getaran sudah mencapai ataupun ada perubahan yang signifikan. Apabila batas alarms terjadi, pengoperasian mesin dapat dilanjutkan untuk sementara waktu sambil dilakukan investigasi untuk mengidentifikasi penyebab perubahan getaran dan menentukan tindakan perbaikannya.

Gambar 4. Standar enveloping 2. METODELOGI PENELITIAN Rangkaian kegiatan penelitian secara garis besar dapat dilihat pada diagram alir Gambar 3 sebagai berikut:

Gambar 3. Standar ISO 10816-3

Gambar 5. Diagram alir penelitian

Karakteristik lain dari getaran yang agak khusus adalah pengukuran spike energy. Besaran dari spike energy ini agak abstrak karena tidak dapat dijelaskan dengan gambar dari getaran

Penilitian ini dimulai dengan penerimaan laporan dari operator mengenai kondisi pompa yang abnormal dengan alat yang digunakan operation vibropen dan kemudian melakukan

ISSN 2089 - 7235


peninjauan / pengamatan langsung dilapangan untuk mengetaui kondisi terkini guna pengambilan data temperatur dan vibrasi menggunakan microlog analyzer GX. Dari peninjauan yang dilakukan, diketahui masalah apa yang terjadi pada pompa dan motor tersebut. Salah atu upaya preventive maintenance yang diakukan pihak PT. Sulfindo Adiusaha adalah menganalisa kondisi motor dan pompa (condition monitoring) dengan menggunakan pengamatan secara vsual dan vibration monitoring. Pengamatan secara visual dilakukan pada komponen pompa atau motor yang mengalami kerusakan saat pembongkaran berlangsung. Sedangkan untuk pengambilan data vibrasi, dilakukan pada 4 bagian yaitu sisi dalam dan luar motor, serta sisi dalam dan luar pompa. Pada setiap sisi dilakukan pengambilan data sebanyak 3 kali, yaitu pada sisi horizontal, vertikal dan axial. Lokasi dan arah pengambilan data vibrasi seperti yang ditampilkan pada gambar berikut.

100

dan motor, maka akan timbul amplitudo tinggi pada frekuensi tertentu. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari hasil laporan dari operator mengenai kondisi pompa yang abnormal dengan alat yang digunakan operation yaitu vibropen, kemudian melakukan peninjauan dan pengamatan langsung dilapangan untuk mengetaui kondisi terkini guna pengambilan data vibrasi menggunakan microlog analyzer GX dengan transducer accelerometer. Maka terdapat pompa yang mengalami masalah, nilai vibrasi sudah melebih standar, berikut nilai vibrasi di jelaskan di Tabel 1. Tabel 1 Data vibrasi & temperatur

Berikut analisa sinyal getaran velocity dari pompa P-011 C sisi Motor & pompa inboard:

Gambar 6. Titik pengukuran vibrasi Hasil yang didapat pada pemeriksaan vibrasi berupa nilai dari besarnya yang terjadi, namun data tersebut harus diolah terlebih dahulu, berikut gambaran proses pengukuran data vibrasi. Gambar 8. Sinyal getaran velocity motor inboard

Gambar 7. Proses pengukuran vibrasi Parameter yang dibandigkan adalah amplitudo dan frekuensi. Karena amplitudo sebanding dengan gaya eksitasi yang terjadi pada komponen pompa dan motor. Maka menurut teori, apabila terjadi kerusakan pada komponen pompa

Gambar 9. Sinyal getaran velocity pompa inboard Gambar 8 dan 9 merupakan bentuk spektrum dalam domain frekuensi. Sumbu horizontal menunjukan frekuensi dalam bentuk

ISSN 2089 - 7235

101


satuan CPM dan sumbu vertikal menunjukan amplitudo dalam satuan mm/s. Pada Gambar 8 Sinyal getaran velocity motor inboard (DE) terlihat:  Frekuensi 2960 CPM (2x putaran kerja) dengan amplitudo cukup besar (0.53 mm/s).  Amplitudo di frekuensi 1x CPM dan 3x CPM (Tabel 4.3) lebih kecil dari frekuensi 2x CPM.  Dan amplitudo terbesar berada di frekuensi 8880 CPM (6x putaran kerja) dengan amplitudo (0.66 mm/s). Pada Gambar 9 Sinyal getaran velocity pompa inbard (DE):  Terlihat frekuensi 2960 CPM (2x putaran kerja) dengan amplitudo cukup besar (0.98 mm/s).  Amplitudo di frekuensi 1x CPM dan 3x CPM (Tabel 4.3) lebih kecil dari frekuensi 2x CPM.  Sama dengan sinyal getaran yang dihasilkan pada motor inboard amplitudo terbesar (Tabel 4.3) berada di frekuensi 8880 CPM (6x putaran kerja). Ini merupakan frekuensi sudu, dapat dihitung dari perhitungan dibawah ini: Frekuensi sudu = Jumlah sudu x Putaran poros = 6 x 1480 RPM = 8880 RPM Tabel 2. Data Sinyal Getaran Velocity Motor dan Pompa inboard

10) dan nilai overall yang sebelumnya (6.08 gE) mengalami kenaikan menjadi (14.11 gE) nilai tersebut melebihi standar yang dijinkan yaitu (4 gE). Nilai (14.1 gE) menunjukan kriteria dalam kondisi unacceptable / Danger.

Gambar 11. Sinyal Getaran Enveloping Pompa Inboard (DE) Sinyal getaran enveloping pompa inboard (gambar 11) muncul amplitudo tertinggi di sub harmonik yaitu 0.4x CPM & 0.8x CPM (putaran kerja) dan muncul inter harmonik frekuensinya pada 4.2x CPM & 8.4x CPM (putaran kerja). Setelah input data bearing dan perhitungan menggunakan software, maka muncul frekuensi eksitasi impuls disetiap komponen bantalan, dari sinyal getaran envelope pompa inboard muncul amplitudo tertinggi berada difrekuensi eksitasi impuls pada komponen bantalan pemisah (FTF) diikuti harmoniknya (Gambar 11 & Tabel 3). Dan sinyal getaran enveloping pompa inboard muncul amplitudo tertinggi berada difrekuensi eksitasi impuls pada komponen bola bantalan (BSF) diikuti harmoniknya (Gambar 11 & Tabel 3). Tabel 3. Frekuensi Fundamental Elemen Bantalan Pompa Inboard

Berikut trending dan sinyal getaran enveloping pompa inboard:

Gambar 10. Trending Sinyal Getaran Enveloping Pompa Inboard Nilai overall enveloping mengalami kenaikan terlihat dari trending condition monitoring (Gambar ISSN 2089 - 7235

Berikut analisa sinyal getaran dari pompa, P-011C sisi volute pompa:


102

8410 8880 19240

5.6x 6x 13x

0.18 0.46 0.31

Ditunjukan pada sinyal getaran velocity (gambar 14 & Tabel 4) muncul frekuensi sudu diikuti harmonik 2x frekuensi sudu, yang mana dapat dihitung dari perhitungan dibawah ini: Gambar 12. Trending sinyal getaran enveloping volute pompa Nilai overall enveloping mengalami kenaikan terlihat dari trending condition monitoring (Gambar 12) dan nilai overall yang sebelumnya (10.27 gE) mengalami kenaikan mejadi (23.64 gE) nilai tersebut melebihi standar yang dijinkan yaitu (4 gE). Nilai (23.64 gE) menunjukan kriteria dalam kondisi unacceptable / Danger.

Frekuensi sudu= Jumlah sudu x Putaran poros = 6 x 1480 RPM = 8880 RPM Tabel 5. Hasil Analisa Sinyal Getaran Motor & Pompa Sentrifugal P-011C

3.1 Analisa Akar Permasalahan Gambar 13. Sinyal getaran enveloping volute Pompa Dari sinyal getaran enveloping volute (gambar 13) muncul frekuensi sinyal getaran secara acak hingga di frekuensi tinggi dengan amplitudo terbesar di frekuensi 1.55x CPM (putaran kerja) dengan nilai amplitudo (0.89 gE). Dan kondisi pada saat pompa operasi disisi volute terdengar suara dengan tingkat kebisingan yang tidak normal.

Berdasarkan analisa sinyal getaran (vibrasi) yang dilakukan telah diketahui kerusakan apa saja yang terjadi pada pompa sentrifugal P-011 C, kemudian langkah selanjutnya dibuatlah ishikawa diagram untuk memudahkan analisa akar dari kerusakan.

Gambar 15. Ishikawa diagram kerusakan pompa

Gambar 14. Sinyal getaran velocity volute pompa Tabel 4. Data sinyal getaran velocity volute pompa Volute Pompa Frekuensi (CPM)

Putaran Kerja (Order)

Amplitudo (mm/s)

1238 1480 2960 4440 5920 7400

0.8x 1x 2x 3x 4 5x

0.18 0.61 0.23 0.35 0.09 0.15

Dari pemeriksaan yang telah dilakukan diketahui bahwa terdapat beberapa kerusakan pada komponen pompa, sehingga perlu penelusuran lebih lanjut mengapa potongan kayu dapat masuk ke aliran masuk pompa, dari hasil penelusuran dan pengamatan langsung terhadap pompa sentrifugal P-011 C antara lain:  Struktur cooling tower diperbaki (pergantian kayu struktur) di bulan november 2016 (Gambar 16), sehingga dapat dimungkinkan sepihan potongan kayu terjatuh di basin cooling water dan tergerus air sehingga menuju aliran masuk pompa sentrifugal.

ISSN 2089 - 7235

103


pompa yang mengalami kerusakan agar didapat penyebab akar penyebab kerusakannya.

Gambar 19. Ishikawa Diagram Kerusakan Poros Pompa Gambar 16. Kondisi struktur cooling tower 

Pada sistem instalasi pompa sentrifugal P011 C tidak terdapat strainer (Gambar 17), sehingga benda asing dapat masuk ke bagian volute pompa yang mengakibatkan kerusakan pada impeller.

Dari pemeriksaan yang telah dilakukan bahwa kerusakan sudu impeller mengakibatkan kavitasi, disebabkan oleh potongan kayu yang masuk keruang sudu impeller sehingga getaran yang berlebih disisi pompa dan menyebabkan kebocoran seal bantalan pompa. Kekurangan pelumas pada bantalan mengakibatkan bantalan kontak langsung terhadap komponen yang lainnya tanpa adanya pelapis, sehingga bantalan menglami kerusakan. Kerusakan bantalan yang tidak lansung ditindak lanjuti dikarenakan untuk mempertahankan produksi yang maksimal menyebabkan kerussakan pada poros pompa karena sistem pelumasan bantalan tidak mencukupi, dari kerusakan tersebut menyebabkan misalignment. 3.2 Rekomendasi Perbaikan

Gambar 17. Sistem Instalasi Pipa Suction Pompa P-011C 

Dan pada sisi housing bearing mengalami kebocoran seal pelumas bantalan yang ditandai keluarnya pelumas di area cover bantalan (Gambar 18), sehingga bantalan mengalami kekurangan pelumas.

Gambar 18. Area Kebocoran Pelumas Bantalan Untuk menganalisa hingga akar penyebab kerusakan, maka ishikawa diagram pompa secara keseluruhan dibuat lebih detail pada komponen

ISSN 2089 - 7235

Berdasarkan kerusakan yang terjadi dan analisa akar penyebab kerusakannya, maka dirumuskan strategi perbaikan dan perawatan untuk setiap komponen yang mengalami kerusakan yang dibuat pada Tabel 6 sebagai berikut. Tabel 6. Rekomendasi Perbaikan Untuk Komponen yang Mengalami Kerusakan

Penambahn strainer pada pipa aliran masuk (suction) guna untuk menghindari kotoran atau benda asing keruang sudu impeller yang dapat mengakibatkan kerusakan tersebut terulang kembali dan melaksanakan perbaikan atau perawatan sesuai prosedur.


4. KESIMPULAN Kesimpulan yang diperoleh dari hasil inspeksi dan analisa kerusakan yang dibahas dalam tugas akhir ini antara lain: 1) Kerusakan yang terjadi pada pompa sentrifugal P-011 C adalah:  Dari sinyal getaran motor & pompa inboard diindikasikan parallel misalignment.  Sisi Pompa Inboard & outboard dari pembacaan sinyal getaran dapat disimpulkan bahwa kerusakan pada komponen bantalan disisi bola & pemisah yang ditandai munculnya nilai frekuensi eksitasi fundamental impuls pada komponen bantalan tersebut dan dindikasikan kelonggaran mekanik disisi bearing yang ditandai munculnya frekuensi sub-harmonik dan inter harmonik, menurut illustrated vibration diagnostic chart technical associates of charlotte.  Dan volute pompa dari analisa pembacaan sinyal getaran dapat disimpulkan terdapat kerusakan pada sudu pompa sehingga mengakibatkan kavitasi, yang ditandai munculnya frekuensi sudu diikuti harmonik 2x frekuensi sudu dan munculnya sinyal random di frekuensi rendah hingga tinggi. Pada saat pompa beroperasi terdengar suara dengan tingkat kebisingan yang tidak normal. 2) Karakteristik sinyal getaran yang dihasilkan adalah:  Getaran yang terjadi lebih besar diarah radial poros dan 2x putaran kerja nilai amplitudo lebih besar dibandingkan 1x putaran kerja dapat diindikasikan parallel misalignment.  Pada domain frekuensi, indikasi pertama kerusakan bantalan dapat diamati pada daerah frekuensi tinggi.

104

Bantalan yang mengalami kerusakan pada bagian pemisah (cage) menghasilkan amplitudo dominan pada 600 CPM (1xFTF) dan kerusakan bola akan menghasilkan ampitudo dominan pada 6300 CPM (2xBSF).  Kerusakan pada sudu impeller pompa menghasilkan amplitudo dominan di putaran kerja pompa itu sendiri (1500 CPM) dan diikiuti amplitudo dominan di frekuensi sudu impeller hingga harmonik (2xBPF). 3) Akar permasalahan dari kerusakan pompa sentrifugal P-011 C adalah disebabkan oleh potongan kayu yang masuk keruang sudu impeller sehingga getaran yang berlebih disisi pompa dan menyebabkan kebocoran seal bantalan pompa. Kekurangan pelumas pada bantalan mengakibatkan bantalan kontak langsung terhadap komponen yang lainnya tanpa adanya pelapis, sehingga bantalan menglami kerusakan. 

DAFTAR PUSTAKA [1]. Berry, J. (1992). Interpreting The Severity Charts. Technical Associates of Charlotte. [2]. Berry, J. (1993). Vibration Analysis Techniques and How to Best Employ Narrowband Spectral Envelope Alarms. Technical Associates of Charlotte. [3]. Berry, J. (1996). Illustrated Vibration Diagnostic Chart (Page 1-5). Technical Associates of Charlotte. [4]. Mobius Institute. (2005). Vibration Training Quick Reference. Victoria. [5]. Sularso & Haruo, T. (2000). Pompa dan Kompressor. Jakarta: Penerbit PT Paradnya Paramita. [6]. Wiliam, T. T. (1986). Teori Getaran dengan Penerapan. Jakarta: Penerbit Erlangga.

ISSN 2089 - 7235

105


ANALISA TEGANGAN PADA CRANKSHAFT SEPEDA MOTOR SUZUKI SMASH MENGGUNAKAN SOFTWARE SOLIDWORKS Helmiyansah Program Studi Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Jakarta E-mail: [email protected] Abstrak -- Pentingnya untuk mengetahui besar tegangan maksimum dan faktor keamanan maksimum pada material crankshaft sepeda motor Suzuki Smash dengan bantuan Software Solidworks 2012. Bahan material yang dipilih untuk crankshaft adalah Alloy Steel. Melalui penggunaan software maka akan lebih mudah menampilkan gaya aksi dan reaksi pada crankshaft akibat pembebanan gaya radial yang diterima oleh crankshaft sebesar 1,4 N. Prosedur penelitian di mulai dengan mengukur dimensi crankshaft dari motor Suzuki Smash kemudian dibuatkan model 3D untuk menganalisis. Hasil analisa ditampilkan berupa gambar yang menunjukan distribusi tegangan pada Crankshaft. Dari hasil analisa software disimpulkan bahwa tegangan maksimum pada Crankshaft sebesar 8,74 x10-3 N/mm² dengan faktor keamanan terendah sebesar 8,09 x 1012. Kata kunci: crankshaft, Solidworks, tegangan maksimum, faktor keamanan 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kendaraan darat merupakan jenis alat transportasi yang paling banyak digunakan oleh manusia, karena memiliki kontruksi yang lebih sederhana, sehingga berharga murah dan tentu saja dapat dimiliki setiap individu. Sepeda motor merupakan bentuk kendaraan darat bermesin yang paling sederhana dan saat ini paling banyak penggemarnya di tanah air. Crankshaft/poros engkol merupakan salah satu komponen utama yang mengkonversi energi potensial bahan bakar menjadi tenaga putar pada mesin piston. Karena dalam proses kerjanya poros engkol mengubah gerakan mundur maju piston menjadi gerakan putar pada poros. Adapun efek goncangan dalam bentuk vibrasi akibat gerakan bolak balik piston akan di ballance oleh fly wheel. Sebuah kendaraan bermotor pada kondisi kecepatan tinggi tentunya harus memenuhi persyaratan yang ketat agar layak digunakan, salah satunya adalah kendaraan harus stabil pada putaran tinggi, artinya getaran yang di timbulkan oleh putaran mesin harus dalam batas yang di tentukan.

Agar mekanisme yang terdapat pada sistem poros engkol memiliki umur yang panjang, maka tentunya komponen tersebut harus di desain dengan efektif dan efisien, baik dari segi analisa pembebanan maupun pemilihan material komponen tersebut. Untuk meminimalisir efek kerusakan yang terjadi akibat berbagai jenis beban dinamis yang bekerja pada komponen crankshaft maka pada proses perancangannya hedaknya terlebih dahulu mengetahui distribusi tegangan yang bekerja. Sedangkan sebagai alat bantu dalam menganalisanya maka dipergunakan perangkat lunak Solidworks. Dari hasil analisa ini lokasi kerusakan akibat pembebanan yang terlalu tinggi dapat diketahui letak/posisinya secara dini. 1.2 Rumusan Masalah Berdasar latar belakang diatas maka di rumuskan masalah sebagai berikut: 1) Bagaimana analisa tegangan dan faktor keamanan secara teoritis pada Pen. 2) Berapa besar tegangan maksimum dan minimum analisa menggunakan solidwork. 3) Berapa besar faktor keamanan (Factory Of Safety) analisa menggunakan solidworks. 1.3 Tujuan Penelitian

Gambar 1. Chamshaft, Rocket Arm, Katup dan Crankshaft ISSN 2089 - 7235

Adapun tujuan penelitian adalah: 1) Menghitung gaya yang terjadi pada pen akibat ledakan didalam ruang bakar. 2) Menghitung distribusi tegangan maksimum pada pen akibat ledakan didalam ruang bakar. 3) Melakukan analisa tegangan maksimum, minimum dan faktor keamanan pada Crankshaft menggunakan simulasi Software Solidworks 2012.


2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Poros Poros merupakan suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), pulley, flywheel, engkol, sprocket dan elemen pemindah tenaga lainnya. Sebagai akibat kerjanya poros bisa menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya [1].

106

khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis proses heat treatment yang tepat sehingga akan diperoleh kekuatan yang sesuai [3], Lihat Tabel 3 spesifikasi material di bawah ini. Tabel 3. Tabel Spesifikasi Matrial Alloy Steel (Sumber: Software Solidworks)

2.2 Jenis Poros Engkol pada Sepeda Motor a) Jenis Built Up Dipergunakan pada motor jenis kecil yang mempunyai jumlah silinder satu atau dua. 2.4 Gaya yang Bekerja pada Piston

Gambar 2. Poros Engkol Jenis Built Up b) Jenis On Piece Dipergunakan pada motor jenis besar yang mempunyai jumlah silinder banyak [2]. Untuk motor satu silinder pada poros engkolnya (biasanya dihadapan pena engkol) ditempatkan bobot kontra sebagai pengimbangan putaran engkol sewaktu piston mendapat tekanan kerja. Tetapi motor yang bersilinder banyak, pena engkolnya dipasang saling mengimbangi. Berat bobot kontra kira-kira sama dengan berat batang piston ditambah dengan berat engkol seluruhnya. Dengan demikian poros engkol itu dapat diseimbangkan, sehingga dapat berputar lebih rata dan getaran-getaran engkol menjadi hilang. Dengan adanya bobot kontra ini menyebabkan tekanan pada bantalan menjadi berkurang dan merata.

Kerja yang dilakukan motor bakar dalam hal ini adalah akibat proses konversi energi potensial yang di kandung bahan bakar menjadi energi mekanik. Konversi energi terbentuk pada saat bahan bakar meledak dalam ruang bakar sehingga menghasilkan gaya dorong yang sangat besar. Proses penekanan piston terhadap campuran bahan bakar-udara agar terjadi pemadatan volume serta agar campuran bahan bakar - udara dapat bercampur secara homogen sehingga ketika busi memercikan bunga api akan di dapat kualitas pembakaran yang bagus sehingga di dapat ledakan yang besar. Tekanan efektif rata-rata pada mesin 4 langkah yang terjadi di ruang bakar tepat di atas piston kisaran 900 kPa hingga 1400 kPa untuk motor standar, atau 9 - 13 psi. Tekanan ini di simbolkan dan F yang berarti gaya.[4] Lihat Gambar 3.

2.3 Bahan Poros Engkol Poros yang biasa digunakan untuk putaran tinggi dan beban yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan (Alloy Steel) dengan proses pengerasan kulit (Case Hardening) sehingga tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molebdenum, baja khrom, baja khrom molibden dan lain-lain. Sekalipun demikian, baja paduan

Gambar 3. Gaya Massa Pada Piston (F) 2.5 Tegangan Gaya luar komponen akibat beban kerja akan ditahan oleh gaya dari dalam komponen dengan ISSN 2089 - 7235

107


besarnya sama dengan besaran yang sama tetapi arahnya berlawanan. Gaya dalam pada penampang komponen setiap satuan luas disebut tagangan disimbolkan dengan huruf Yunani sigma ( ) [5]. 2.6 Momen Lentur

b) Tegangan Utama Minimum

(5) 2.9 Safety Factor

Gaya yang berkerja bahkan tegak lurus dengan sumbu adalah gaya radial.[6] Gaya radial yang bekerja pada poros diperlihatkan dalam Gambar 4 dibawah ini.

Safety factor adalah sebagai pengaman pada sistem jika pada suatu keadaan sistem tersebut menerima beban diluar dari perhitungan. Tujuannya agar design kita tidak failed (gagal) pada keadaan tersebut [9]. =

(6)

2.10 Solidworks Simulation

Gambar 4. Poros yang Menerima Gaya Radial Momen Lentur = Gaya Radial x Jarak = xL

(1)

Setelah distribusi momen lentur diketahui maka berapakah besaran tegangan normal akibat momen lentur? Maka gunakanlah dengan persamaan besaran tegangan normal akibat momen lentur sebagai berikut: = (2) 2.7 Gaya Geser Selama poros menerima gaya radial yang menyebabkan momen lentur maka selama itu pula poros mendapatkan beban berupa gaya geser atau gaya lintang [7]. Tegangan geser dihitung dengan persamaan berikut ini : = (3) 2.8 Tegangan Gabungan Tegangan normal dapat merupakan akibat langsung dari gaya tarik atau momen lentur. Tegangan geser dapat merupakan akibat langsung dari gaya tarik, tegangan geser puntiran atau tegangan geser vertical [8].

Solidworks adalah salah satu CAD software yang dibuat oleh Dassault Systemes digunakan untuk merancang part permesinan atau susunan part permesinan yang berupa assembling dengan tampilan 3D untuk merepresentasikan part sebelum real partnya dibuat atau tampilan 2D (drawing) untuk gambar proses permesinan [10]. Solidworks Simulation merupakan bagian dari perangkat lunak solidwork yang berguna untuk menganalisa tegangan (Stress Analysis) dari desain yang sudah dibuat. Dengan adanya simulation express ini sangat membantu untuk mengurangi kesalahan dalam membuat desain. Akurat tidaknya suatu desain yang dibuat dipengaruhi juga dengan beberapa faktor lainnya seperti matrial benda, restraint (bagian diam dari part), dan load (beban) yang di berikan. Simulation express akan menunjukan tahap demi tahap bagaimana desain kita akan bekerja dibawah kondisi tertentu. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1

Hasil Analisa Secara Teori

Dari hasil analisa secara teori tegangan maksimal yang diterima oleh pen dengan panjang 42mm dan berdiameter 27,39mm akibat gaya gaya radial yang diakibatkan oleh ledakan dalam ruang bakar sebesar σ = 33,60 N/mm². Untuk lebih lengkapnya dapat dilihat pada Tabel 6 sebagai berikut: Tabel 6. Data Hasil Analisa Pen Secara Teori

a) Tegangan Utama Maksimum

(4) ISSN 2089 - 7235

Berikut adalah grafik analisa pada pen secara teori:


Grafik 5. Analisa Pen secara Teori

108

Grafik 8 Analisa Simulasi Crankshaft menggunakan Software

3.2 Hasil Analisa Secara Software 4. KESIMPULAN Sedangkan analisa menggunakan software akan menghasilkan tegangan maksimal sebesar 8,74 x 10-3 N/mm, lihat Gambar 6.

Gambar 6. Hasil Stress 1 Sedangkan untuk faktor keamanan (FOS) maksimum sebesar 8,09 x 1012 dan minimum sebesar 70,9, lihat Gambar 7.

Gambar 7. Factor of Safety Analisa software difokuskan pada pen dan poros engkol (Crankshaft) yang sudah diassembly dan akan menghasilkan gaya reaksi pada poros engkol akibat gaya aksi yang diberikan pada pen sebesar 1,4 N. Untuk lebih lengkapnya dapat dilihat pada tabel 7 dan grafik 8 sebagai berikut: Tabel 7. Data Hasil Analisa Pen dan Poros Engkol (Crankshaft) dengan Software

Berikut adalah grafik analisa pada pen secara teori:

Berdasarkan hasil perhitungan teoritis dan simulasi yang dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan akibat pembebanan gaya radial sebesar 1,4 N yang terjadi pada pen dan crankshaft sebagai berikut: 1) Berikut tabel hasil perhitungan dari analisa tegangan-tegangan yang terjadi pada Pen.

2) Berdasarkan hasil simulasi dengan software SolidWorks diperoleh tegangan maksimum sebesar 8,74 x 10-3 N/mm² dan tegangan minimum sebesar 7.66 x 10-11 N/mm². 3) FOS (Factor Of Safety) berdasarkan analisa menggunakan software diperoleh sebesar 8,09 x 1012. DAFTAR PUSTAKA [1]. Sighley E. Josep., (1984). Perancangan Teknik Mesin. Jakarta [2]. Poros Engkol (Crankshaft). (2015). Retrieved from website:http://otoengine.com/porosengkol-crankshaft/ [3]. Novyanto O., (2007). Element Mesin Poros (Shaft). Retrieved from website: http://okasatria.blogspot.co.id/2007/10/engin eering-knowledge.html [4]. Memahami Kompresi, Rasio Kompresi dan Tekanan Kompresi. (2013) Retrieved from website: http://dnsrust.blogspot.co.id/2013/12/memha mi-kompresi-rasio-kompresi-dan.html [5]. Dahlan D. (Ed). Elemen Mesin. (2012). Jakarta [6]. Sonawan H. (2010). Perancangan Elemen Mesin. Bandung [7]. Mott L. (2009). Elemen-Elemen Mesin dalam Perancangan Mekanis [8]. Safety FaCtor. (n.d). Retrieved from website: https://www.scribd.com/doc/232253472/Safet y-Factor [9]. Solidworks 2012. (2011) Retrieved from website:https://youzoef.wordpress.com/2011/ 12/02/solidworks-2012

ISSN 2089 - 7235

109


ANALISA PELEBURAN LIMBAH PLASTIK JENIS POLYETHYLENE TERPHTALATE (PET) MENJADI BIJI PLASTIK MELALUI PENGUJIAN ALAT PELEBUR PLASTIK Irvan Okatama Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Jakarta E-mail: [email protected] Abstrak -- Pada umumnya seperti botol plastik untuk daur ulang diolah kembali menjadi barang semula, secara garis besar plastik dapat digolongkan menjadi dua yaitu thermoplastic, yaitu dapat dibentuk kembali dengan mudah dan diproses menjadi bentuk lain dan bersifat thermoset, bila telah dipakai tidak dapat digunakan kembali. Jenis plastik Polyethylene Telephthalate (PET) ini merupakan jenis plastik terbaik yang bisa digunakan sebagai botol - botol minuman ringan (bersoda/terkabonasi). Alat pelebur plastik ini menggunakan alat pemanas Heater Band dan Heater Nozzle dengan suhu mencapai100C 300C. Kapasitas produksi potongan plastik bisa mencapai 1 kilogram, bahan plastik Polyethylene Telephthalate (PET) melunak pada suhu 180C dan mencair secara sempurna pada suhu 200C. Alat ini menguji dengan berat yang berbeda diantaranya 100gram, 200 gram dan 300 gram masing-masing membutuhkan waktu 615 detik, 723 detik, dan 870 detik. Berkurangnya bahan plastik karena terjadi penyusutan selama dilebur yaitu mencapai 35 gram - 80 gram. Kata kunci: Alat Pelebur Plastik, Polyethylene Telephthalate (PET) 1. PENDAHULUAN Sampah seperti botol plastik merupakanbagian yang tidak dapat terpisahkan dari kehidupan manusia. Botol plastik sering dipergunakan sebagai botol minuman (air mineral, jus, soft drink, minuman olah raga) tetapi tidak untuk air hangat atau panas. Salah satu sampah yang dapat didaur ulang adalah botol plastik bekas minuman. Pemanfaatan hasil dari daur ulang botol plastik bekas minuman bisa digunakan berbagai macam beragam produk kerajinan, seperti wadah pin atau aksesoris, tempat tissue, celengan, souvenir cindera mata. Plastik PET memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, transparan, bersifat tidak beracun, dan tidak pengaruh pada rasa dan permeabilitas yang dapat diabaikan untuk karbon dioksida. Plastik PET memiliki kekuatan tarik dan kekuatan impak yang sangat baik, begitu juga dengan ketahanan kimia, clarity, processability, kemampuan warna dan stabilitas termalnya. 1.1 Jenis - jenis plastik Menurut Syarief et al (1988), berdasarkan ketahanan plastik terhadap perubahan suhu, maka plastik dibagi menjadi dua, yaitu: a) Thermoplastic Jenis plastik ini meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu, bersifat reversible (dapat kembali ke bentuk semula atau mengeras bila di dinginkan). Contoh: Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polyethylene Terephthalate (PET), Poliviniclorida (PVC), Polistirena (PS).

ISSN 2089 - 7235

b) Thermoset atau thermodursisabel Jenis plastik ini tidak dapat mengikuti perubahan suhu (tidak reversible) sehingga bila pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. pemanasan dengan suhu tinggi tidak akan melunakkan jenis plastik ini melainkan akan membentuk arang dan terurai. karena sifat thermoset yang demikian maka bahan ini banyak digunakan sebagai tutup ketel. 1.2 Heater Band dan Heater Nozzle Heater Band dan Heater Nozzle Jenis heater tabung yang banyak digunakan di mesin plastik dan sejenisnya. Band heater berbentuk seperti tabung dengan fungsi pemanasan memanaskan silinder dengan dimensi tertentu. Ukuran bisa menyesuaikan dengan silinder yang akan dipanaskan. Elemen pemanas listrik (elemen pemanas listrik) banyak dipakai hearts kehidupan sehari hari, baik di dalam rumah tangga ataupun peralatan dan mesin industri. Bentuk dan jenis dari electrical elemen pemanas bermacammacam disesuaikan dengan fungsi fungsi, tempat pemasangan dan media yang dipanaskan panas yang diposkan dihasilkan pemanas elemen listrik bersumber dari kawat atau pun pita bertahanan listrik tinggi (resistance kawat) biasanya bahan yang digunakan adalah niklin yang dialiri Arus listrik pada kedua ujungnya dan dilapisi diposkan isolator listrik yang mampu meneruskan panas dengan baik hingga aman jika digunakan. 1.3 Kalor Kalor adalah sesuatu yang dipindahkan diantara sebuah sistem dan sekelilingnya sebagai akibat


dari hanya perbedaan temperatur. Konsep kalor sebagai sebuah zat yang jumlah seluruhnya tetap konstan akhirnya tidak mendapat dukungan eksperimen. Nilai kalor jenis plastik Polyethylene Terephthalate (PET) 3,472 j/kg setara dengan 0,83 kalori kalor massa jenis 1 kg dan perubahan suhu adalah 120⁰C - 180⁰C = 60⁰C Massa Jenis : 1 kg Jenis Kalor : 3,472 j/kg Perubahan Suhu: (T1-T2) 120⁰-180⁰ = 60⁰C Q = m . c . ∆T = 1 . 3,472 . 60⁰C = 208,32 J/kg⁰C

110

sederhana, yang terdiri dari penggabungan semua komponen yang telah dirancang:  Tabung pelebur  Band Heater  Nozzle Heater  Ego Thermostat  Thermometer  Lampu panel  Penyangga tabung  Kipas c) Proses perakitan alat pelebur plastik

2. METODE PENELITIAN 2.1 Pendekatan Penelitian Pendekatan penelitian adalah metode yang digunakan untuk mendekatkan permasalahan yang diteliti sehingga dapat menjelaskan dan membahas permasalahan secara tepat. Tugas akhir ini menggunakan metode penelitian jenis pengujian alat dan eksperimen. Pengujian adalah penelitian dengan melakukan uji coba terhadap suatu alat untuk mendapatkan data. Pengujian yang dilakukan dengan meleburkan limbah plastik. 2.2 Proses Perancangan Alat a) Persiapan Alat dan Bahan Plastik Dalam pembuatan alat peleburan limbah plastik daur ulang biji plastik sederhana memerlukan beberapa peralatan yang harus disiapkan agar proses peleburan dapat berjalan dengan lancar dan hasil yang sempurna, peralatan tersebut yaitu sebagai berikut:  Alat kerja: o Gerinda (mesin potong) o Alat Ukur (meteran, jangka sorong) o Las Argon o Spidol o Penggaris o Mesin Bor o Mesin Roll  Bahan: o Plat Stainless steel ketebalan 2 mm o Pipa diameter 16 mm o Selang Air diameter 18 mm o Kabel Listrik panjang 200 cm o Limbah botol plastic o Gunting o Tungku o Air b) Proses Perancangan Pada tahapan ini semua bahan yang telah di kerjakan dan di bentuk sesuai dengan ukuran alat, maka akan di buat menjadi satu rangkaian utuh sehingga dapat menjadi alat pelebur plastik

Gambar 3.2 Proses perakitan alat pelebur plastic Langkah kerja atau tahapan pembuatan alat peleburan plastik dapat diilustrasikan dalam flow chart sebagai berikut:

Gambar 3.2 Flow chart proses perancangan alat pelebur plastik ISSN 2089 - 7235

111


Keterangan Flow chart: 1) Persiapan alat dan bahan stainless steel dengan tebal 2 mm. 2) Potong plat berbentuk segi empat dengan ukuran panjang 600 mm dan lebar 250 mm. 3) Masukan plat ke mesin rol dengan cara memutar poros engkol hingga berbentuk lingkaran tabung untuk meletakan Heater Band, suhu Heater Band mencapai 300C. 4) Las bagian plat yang menyambungkan garis lurus hingga menjadi tabung dengan menggunakan las argon. 5) Plat hingga berbentuk kerucut dengan sudut kemiringan 20⁰. 6) Las bagian bawah penyambung tabung ke kerucut hingga tidak ada kebocoran. 7) Potong plat ujung kerucut dan las pipa dengan ukuran diameter 31 mm dan tinggi 50 mm untuk pemasangan Nozzle Heater, suhu Nozzle Heater mencapai 200C. 8) Potong pipa dengan ukuran diameter 18mm dengan tinggi 30mm, las kembali untuk penyambung dari pipa Nozzle Heater. 9) Bor bagian samping atas tabung dan siapkan pipa dengan ukuran diameter 16mm dan panjang 350mm, untuk pemasangan pipa pembuangan asap. 10) Las pipa tersebut ke bagian atas tabung dan tekuk dengan jarak ukuran 50mm lalu panjang 300mm. 11) Siapkan selang, pasang selang sebagai penyambung pipa penyalur asap dan pasang kipas 9 volt ke tabung untuk pembuangan asap dari mesin pelebur.

Tabung pelebur ini terbuat dari stainless steel, menggunakan plat stainless steel agar mendapatkan hasil panas yang maksimal dalam proses peleburan.

2.3 Bahan Plastik dan Alat Pelebur

Band Heater berbentuk seperti tabung berfungsi memanaskan silinder dengan dimensi tertentu. Ukuran bisa menyesuaikan dengan silinder yang akan dipanaskan.Band Heater pada umumnya ada dua jenis : pertama band heater standart yang materialnya full plat sssedangkan yang kedua band heater ceramic yang materialnya terbuat dari ceramic. Band Heater ini merupakan salah satu komponen pada alat pelebur dan cukup mudah untuk pemasanganya.

a) Bahan Plastik Botol plastik adalah termasuk golongan Polyethylene Terephthalate (PET), merupakan resin polyester yang tahan lama, kuat, ringan dan mudah dibentuk ketika panas. Kepekatannya adalah sekitar 1,35 – 1,38 gram/cc, ini membuatnya kokoh, rumus molekulnya adalah (CO-C6H5-CO-O-CH2-CH2-O-)n. Polyethylene terephthalate (PET) bersifat jernih dan transparan, kuat, tahan pelarut, kedap gas dan air, melunak pada suhu 180C dan mencair dengan sempurna pada suhu 200C. Tidak untuk air hangat apalagi panas, Untuk jenis ini, disarankan hanya untuk satu kali penggunaan dan tidak untuk mewadahi pangan dengan suhu kurang dari 60C. b) Alat Pelebur Untuk melakukan proses peleburan, sebelumnya dilakukan perancangan komponen. Adapun komponen yang digunakan antara lain tabung pelebur, band heater, nozzle heater.

ISSN 2089 - 7235

Gambar 3.3 Tabung pelebur Keterangan Tabung peleburan: 1. Diameter: 200 mm 2. Tinggi : 250 mm 3. Kapasitas tabung: ± 1 kg

Gambar 3.4 Band Heater

Gambar 3.5 Nozzle Heater Seperti Band Heater, Nozzle Heater juga dipergunakan untuk memanaskan tabung,


Untuk mengetahui proses kerja alat pelebur limbah plastik menjadi biji plastik, maka dilakukan pengujian untuk mengambil data operasi yang akan memberikan gambaran kinerja alat tersebut. Parameter yang di ambil dalam langkah pengujian yaitu: a) Berat Bahan Material Sebelum melakukan proses peleburan, langkah yang diambil terlebih dahulu yaitu dengan melakukan penimbangan bahan plastik untuk dapat mengetahui jumlah dan berat bahan yang akan dimasukkan kedalam tabung pelebur. b) Memasukan Bahan Plastik Kedalam Tabung Masukan potongan bahan plastik kedalam tabung pelebur dengan ditekan agar potongan plastik lebih cepat meleleh bahan plastik tersebut. c) Temperatur peleburan plastik Pengambilan suhu pada saat melakukan proses peleburan , dimulainya pada titik cair peleburan. d) Waktu Proses peleburan Pengambilan waktu pada saat melakukan proses peleburan yaitu dengan mencatat waktu, Pada saat dimulainya proses peleburan dan juga pada saat proses peleburan selesai. e) Proses Penampungan Cairan Biji Plastik Setelah terjadi proses peleburan, kemudian cairan biji plastik mengalir melalui pipa spiral, keluar menuju tungku dan tempat penampungan diberi air untuk pendinginan biji plastik. Proses ini terusmenerus sampai bahan plastik mencair. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Pengujian dan Analisa Bahan Polyethylene Terepthalate (PET)

Tabel 3.1 Hasil Perbandigan Pengujian Berat No

Berat Bahan Plastik dan Biji Plastik Awal Akhir

Waktu (detik)

Temperatur (C)

1

100 gram

65 gram

615

200⁰C

2

200 gram

130 gram

723

200⁰C

3

300 gram

220 gram

870

200⁰C

Keterangan: Dari tabel di atas hasil perbandingan pengujian bahan plastik dengan berat 100 gram, 200 gram, 300 gram menghasilkan waktu yang berbeda yaitu 615 detik, 723 detik dan 870 detik. Hasil berat akhir biji plastik 65 gram, 130 gram dan 220 gram. Setelah dilebur berkurangnya bahan plastik mengalami pengerakan dari 35 gram – 80 gram. Dari tabel 4.1 memperoleh grafik sebagai berikut: 1000 800

100 gr 200 gr 300 gr

600 400 200 0 30 40 60 80 100 120 140 160 180 200

2.4 Proses Pengambilan Data

Alat ini melebur plastik dengan suhu mencapai 100- 300C. Kapasitas produksi potongan plastik bisa mencapai 1kg. Untuk mengetahui hasil peleburan maka memerlukan beberapa pengujian dan hasil perbandingan yaitu:

Waktu (detik)

perbedaannya diameter Nozzle Heater lebih kecil. Nozzle Heater dan Band Heater paling banyak dipergunakan untuk barrel mesin extruder dan injection plastik. Pada pipa tabung terpasang Band Heater dan pada ujung pipa pengeluaran cairan plastik terpasang Nozzle Heater.

112

Temperatur Gambar 4.1 Grafik Hasil Perbandigan Pengujian Berat Bahan 100 gram, 200 gram dan 300 gram Dari grafik 4.1 hasil perbandingan dengan berat bahan 100 gram, 200 gram dan 300 gram menunjukan temperatur 30C membutuhkanwaktu 125 detik, 144 detik dan 150 detik, temperatur naik sampai 80C membutuhkan waktu 324 detik. Pada temperatur 80C - 180C membutuhkan waktu 579 detik (pada saat ini bahan plastik melunak) dan pada temperatur 200C dengan berat bahan plastik 100 gram ,200 gram dan 300 gram memperoleh waktu 615 detik,723 detik dan 870 detik (titik cair secara sempurna peleburan bahan plastik menjadi plastik. 4. KESIMPULAN DAN SARAN

Gambar 4.1 Alat Pelebur Plastik

Nilai kalor jenis plastik Polyethylene Terephthalate (PET) 3,472 j/kg setara dengan 0,83 kalori kalor massa jenis 1 kg dan perubahan suhu adalah 120⁰C - 180⁰C = 60⁰C ISSN 2089 - 7235

113


Massa jenis : 1 kg Jenis kalor : 3,472 j/kg Perubahan suhu :(T1-T2) 120⁰-180⁰ = 60⁰C Q = M . C . ∆T = 1 . 3,472 . 60⁰C = 208,32 J/kg⁰C Bahan plastik seberat 100 gram maka waktu yang diperoleh selama bahan plastik dilebur sampai habis membutuhkan waktu 1515 detik, bahan plastik seberat 200 gram sampai bahan habis membutuhkan waktu 2116 detik dan bahan plastik seberat 300 gram sampai bahan habis membutuhkan waktu 2697 detik. Pada proses peleburan berat bahan plastik yang dilebur mengalami pengerakan 35-80 gram berdasarkan analisa uji alat pelebur. Untuk mengembangkan alat peleburan limbah plastik botol skala lab (kecil) yangtelah dibuat dapat di sarankan hal-hal sebagai berikut: 1. Proses peleburan sebaiknya di lakukan di tempat yang terbuka, karena sangat panas dan mengganggu pernapasan. 2. Selalu melakukan pengecekan pada setiap komponen-komponen mesin pelebur plastik agar menghindari kerusakan saat proses peleburan. 3. Untuk keamanan pada saat proses peleburan plastik, di anjurkan selalu ada air untuk mendinginkan hasil peleburan plastik. 4. Agar asap tidak menganggu lingkungan sebaiknya gunakan kipas dan gasful untuk meghilangkan asap pada waktu peleburan. 5. Alat ini dapat melebur jenis plastik antara lain: Polypropylene (PP), Low Density Polyethylene (LDPE), High Density polyethylene (HDPE), polyvinyl chloride (PVC) dan Polystyrene (PS). 6. Penulis berharap kedepannya tugas akhir ini dapat menjadi peluang usaha.

ISSN 2089 - 7235

DAFTAR PUSTAKA [1]. Apriyadi Dwi Widodo , Muhammad Adrul Jihan , Ardiyanto Nugroho , Toto Mugiono , Ahmad Hakim, Bintang Kuncoro , Sentot Hardwiyono, Pengaruh Penam bahan Limbah Botol Plastik Polypthylene Terepthalate (Pet) Dalam Campuran Laston-Wc Terhadap Parameter Marshall. Jurnal Pkm Plastik Pet.2014. [2]. Azizah, U.Polimer Berdasarkan Sifat Thermalnya. 2009. [3]. Awaja, F., Pavel, D.“Recycling of PET”, European Polymer Journal, 41(7), 1453-1477. (2005), [4]. Idemat ThermoplasticStarch(TPS).http://www.matba se.com/material/polymers/agrobased/thermo plastic-starchtps/properties.1998. [5]. Kadir, Kajian Pemanfaatan Sampah Plastik Sebagai Sumber Bahan Bakar Cair. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin ISSN : 2085-8817.(3) : 223-228. 2012. [6]. Karayannidis, G.P., Achilias, DS. “Chemical Recycling of PolyEthylene Terephthalate)”. Macromolecular Materials and Engineering, 292 (2), 128- 146. (2007). [7]. Syarief. R. S. Santausa dan Isyana. Teknologi Pengemasan Pangan, PAU Pangan dan Gizi, IPB Bogor. 1989. [8]. Theresia, V. Aplikasi dan Karakterisasi Sifat Fisik- Mekanik Plastik Biodegradable dari Campuran LLDPE dan Tapioka. Skripsi. Fateta, IPB,Bogor. 2003. [9]. Umam,K., Nur H.A., dan Nurmawati. Struktur dan Sifat Polimer. http://www.scribd.com/doc/6646895/TugasMaterial-Polimer. 2007. [10]. Willey, J., Suns. Fisika jilid1 edisi ketiga. Erlangga: Jakarta. 1978


114

PENGUJIAN PENGARUH VARIASI PUTARAN MESIN TERHADAP PERFORMANSI SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PADA KENDARAAN PENUMPANG 1.500 cc Suadi Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Jakarta Email: [email protected] Abstrak -- Kompresor yang merupakan komponen utama memiliki peranan penting dalam mensirkulasikan dan mengkompresikan aliran refrigeran di dalam sistem pengkondisian udara. Dalam pengoperasiannya, kompresor diputar dengan crankshaft pulley mesin melalui sabuk (drive belt). Semakin tinggi putaran mesin, maka semakin tinggi pula putaran kompresor, begitu juga sebaliknya. Dapat dikatakan bahwa perubahan putaran mesin akan mempengaruhi kerja kompresor, yang pada akhirnya akan mempengaruhi performansi sistem pengkondisian udara pada kendaraan. Pengujian dilakukan dengan variasi putaran mesin mulai dari 788 rpm sampai dengan 3.288 rpm. Data-data awal yang didapat berupa tekanan rendah (low pressure) pada selang masuk kompresor dan tekanan tinggi (high pressure) pada pipa keluar kondensor. Berdasarkan kedua tekanan tersebut dapat diketahui properti refrigeran R-134a dengan menggunakan program miniREFPROP. Dari hasil pengujian pengaruh variasi putaran mesin terhadap performansi sistem pengkondisian udara yang pada kendaraan, dapat disimpulkan bahwa seiring meningkatnya putaran mesin, menyebabkan daya yang diperlukan kompresor semakin meningkat. Energi panas yang dilepaskan refrigeran di kondensor dan energi panas yang diserap refrigeran di evaporator (kapasitas pendinginan) juga mengalami peningkatan, sedangkan koefisien prestasi mengalami penurunan. Pada putaran mesin 788 rpm, koefisien prestasi yang dihasilkan sebesar 2,91. Pada kenaikan putaran mesin berikutnya koefisien prestasi mengalami penurunan sampai pada putaran mesin 3.288 rpm, koefisien prestasi yang dihasilkan sebesar 1,16. Kata kunci: putaran mesin, kompresor, refrigeran R-134a, performa . 1. PENDAHULUAN kerja kompresor, yang pada akhirnya akan mempengaruhi performansi sistem pengkondisian Definisi dari Air Conditioning (AC) adalah suatu udara pada kendaraan. Sementara itu, sistem proses pengkondisian udara dimana udara itu pengkondisian udara sendiri harus stabil dalam didinginkan, dikeringkan, dibersihkan dan berbagai variasi putaran mesin, baik itu saat disirkulasikan yang selanjutnya jumlah dan putaran langsam, putaran rendah maupun kualitas dari udara yang dikondisikan tersebut putaran tinggi untuk menjaga agar kenyamanan dikontrol. Pemakaian sistem AC pada kendaraan dalam kabin kendaraan dapat terpenuhi. bertujuan untuk mempertahankan temperatur Berdasarkan uraian di atas, dilakukan udara di kabin berada pada kondisi yang nyaman pengujian pengaruh variasi putaran mesin baik itu bagi pengemudi maupun penumpang. terhadap performansi sistem pengkondisian Dalam melakukan fungsinya secara kontinyu udara pada sebuah kendaraan penumpang 1.500 mesin pengkondisian udara memerlukan sumber cc yang diproduksi tahun 2013. Parameter energi untuk menggerakkan kompresor agar performansi sistem pengkondisian udara meliputi dapat mengkompresikan aliran refrigeran yang daya yang diperlukan kompresor, energi panas berasal dari evaporator agar mencapai tingkat yang dilepaskan dari kondensor, energi panas keadaan tertentu sehingga kemudian mampu yang diserap di evaporator (kapasitas melepaskan energi panasnya pada saat pendinginan), serta koefisien prestasi (COP). mengalami proses kondensasi di kondensor. Pada kendaraan, kebutuhan energi untuk 2. METODE PENELITIAN menggerakkan kompresor umumnya disuplai oleh mesin penggerak yang berupa motor bakar 2.1 Alat Tambahan (Additional Instruments) (mesin kendaraan). Kompresor yang merupakan komponen utama memiliki peranan penting dalam Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini mensirkulasikan dan mengkompresikan aliran antara lain: refrigeran di dalam sistem pengkondisian udara.  Refrigerant recovery, recycle, vacuum and Dalam pengoperasiannya, kompresor diputar charger HR-371 Speed Cool dengan crankshaft pulley mesin melalui sabuk  Digital thermometer (drive belt). Semakin tinggi putaran mesin, maka  Engine analyzer semakin tinggi pula putaran kompresor, begitu juga sebaliknya. Dapat dikatakan bahwa 2.2 Prosedur Pengujian perubahan putaran mesin akan mempengaruhi ISSN 2089 - 7235

115


Prosedur pengujian yang dilakukan sebagai berikut: 1) Kendaraan pada posisi berhenti dan kap mesin dibuka. 2) Pemasangan cover set pada kendaraan bertujuan untuk melindungi bagian kendaraan dari benda tajam atau bendabenda lainnya yang dapat menyebabkan kerusakan pada bagian interior maupun exterior kendaraan. 3) Pemasangan alat ukur pada kendaraan. 4) Pemeriksaan jumlah refrigeran yang ada di dalam sistem. Jumlah refrigeran dipastikan dalam keadaan sesuai spesifikasi, untuk itu dilakukan terlebih dahulu proses recovery, recycling, vacuum dan charging refrigeran. 5) Hidupkan mesin hingga mencapai temperatur kerja, operasikan sistem pengkondisian udara selama kurang lebih 10 menit sebelum pengujian dilakukan. 6) Pengaturan temperatur AC pada panel pengontrol diposisikan pada pendinginan maksimal. 7) Pengaturan kecepatan blower motor posisi kecepatan maksimal. 8) Distribusi aliran udara dalam kabin pada posisi arah muka (ventilator mode). 9) Sirkulasi udara dalam kabin pada posisi recirculation mode. 10) Jumlah orang di dalam kabin hanya 1 orang. 11) Pintu kendaraan dalam keadaan tertutup, sedangkan kaca mobil dan kap mesin dalam keadaan terbuka. 12) Jenis refrigeran yang digunakan pada sistem adalah R-134a. 13) Pembacaan data pada thermometer mengenai temperatur di luar kabin (ambient temperature). 14) Pembacaan data pada Engine Analyzer (CONSULT III+) mengenai putaran mesin (engine speed) yang tampil pada layar data monitor. Variasikan putaran mesin mulai dari 788 rpm sampai 3.288 rpm. Pastikan putaran mesin pada kondisi stasioner (tidak berubahubah). 15) Pembacaan data pada pressure gauge yang terdapat pada recovery, recycling and recharging equipment. Pembacaan data mengenai tekanan rendah (low pressure) pada selang masuk kompresor, dan tekanan tinggi (high pressure) pada pipa keluar kondensor yang terjadi pada berbagai variasi putaran mesin. Pastikan tekanan yang didapat pada kondisi stasioner (tidak berubah-ubah). 2.3 Metode Pengolahan Data 

Perhitungan daya yang diperlukan kompresor

ISSN 2089 - 7235



Besarnya kerja yang diperlukan kompresor sebenarnya



Besarnya kerja isentropik atau teoritis yang diperlukan kompresor



Besarnya energi panas yang dilepaskan refrigeran di kondensor



Laju aliran massa refrigeran



Laju aliran volume refrigeran



Besarnya energi panas yang diserap refrigeran di evaporator (kapasitas pendinginan)



Koefisien prestasi performance (COP)

atau

coefficient

of

3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Data Hasil Pengukuran Tekanan Pengukuran tekanan pada sistem pengkondisian udara telah dilakukan di sebuah bengkel resmi kendaraan Nissan. Berikut ini merupakan tabel data yang didapat dari ratarata hasil pengukuran yang telah dilakukan beberapa kali. Tabel 3.1 Data hasil pengukuran tekanan

Pada tabel 3.1 di atas terlihat bahwa seiring meningkatnya putaran mesin, yang berarti meningkat pula putaran kompresor menyebabkan perubahan pada kedua sisi tekanan. Tekanan rendah yang masuk ke kompresor mengalami penurunan, sedangkan tekanan tinggi yang keluar kondensor mengalami peningkatan. Perubahan kedua tekanan tersebut akan dianalisa dan dilakukan perhitungan untuk mengetahui


dampaknya terhadap performansi sistem pengkondisian udara yang ada pada kendaraan. 3.2 Ringkasan Perhitungan Performansi pada Variasi Putaran Mesin Berikut ini merupakan tabel ringkasan dari hasil perhitungan performansi pada berbagai variasi putaran mesin. Tabel 3.2 Ringkasan perhitungan performansi pada variasi putaran mesin 788 rpm - 1.788 rpm

116

Pada Gambar 3.1, terlihat bahwa dengan meningkatnya putaran mesin, yang berarti meningkat pula putaran kompresor menyebabkan daya yang diperlukan kompresor semakin meningkat. Pada putaran mesin 788 rpm, daya yang diperlukan kompresor sebesar 0,715 kW. Pada kenaikan putaran mesin berikutnya, daya yang diperlukan kompresor terus meningkat signifikan sampai pada putaran mesin 3.288 rpm, daya yang diperlukan kompresor sebesar 2,196 kW. Jika dipersentasekan, daya yang diperlukan kompresor mulai dari putaran mesin 788 rpm hingga 3.288 rpm, mengalami peningkatan yang sangat signifikan yaitu sekitar 207%. 3.4 Pengaruh Putaran Energi Panas yang Kondensor

Mesin Terhadap Dilepaskan dari

Berdasarkan data yang ada pada Tabel 3.2 dan tabel 3.3, maka hubungan putaran mesin terhadap laju pelepasan energi panas dari refrigeran selama berlangsungnya proses kondensasi di dalam kondensor (panas kondensasi) dapat dilihat pada grafik berikut ini. Tabel 3.3 Ringkasan perhitungan performansi pada variasi putaran mesin 2.110 rpm - 3.288 rpm

Gambar 3.2 Grafik hubungan putaran mesin terhadap panas kondensasi 3.3 Pengaruh Putaran Mesin Terhadap Daya Kompresor

Gambar 3.1 Grafik hubungan putaran mesin terhadap daya kompresor

Pada Gambar 3.2, terlihat bahwa dengan meningkatnya putaran mesin, maka laju pelepasan energi panas dari refrigeran di dalam kondensor semakin meningkat. Pada putaran mesin 788 rpm, energi panas yang dilepaskan oleh aliran refrigeran selama berlangsungnya proses kondensasi di dalam kondensor sebesar 2,795 kW. Pada kenaikan putaran mesin berikutnya energi panas yang dilepaskan oleh aliran refrigeran terus meningkat secara perlahanlahan sampai pada putaran mesin 3.288 rpm, energi panas yang dilepaskan oleh aliran refrigeran sebesar 4,754 kW. Jika dipersentasekan, besarnya energi panas yang dilepaskan oleh aliran refrigeran di dalam kondensor mulai dari putaran mesin 788 rpm

ISSN 2089 - 7235

117


hingga 3.288 rpm, mengalami peningkatan yang cukup signifikan yaitu sekitar 70%. 3.5 Pengaruh Putaran Mesin Terhadap Energi Panas yang Diserap di Evaporator Berdasarkan data yang ada pada tabel 3.2 dan tabel 3.3, maka hubungan putaran mesin terhadap energi panas yang diserap oleh refrigeran di dalam evaporator (kapasitas pendinginan) dapat dilihat pada grafik berikut ini.

Gambar 3.3 Grafik hubungan putaran mesin terhadap kapasitas pendinginan Pada Gambar 3.3, terlihat bahwa dengan meningkatnya putaran mesin, maka energi panas yang diserap oleh refrigeran di dalam evaporator semakin meningkat. Pada putaran mesin 788 rpm, energi panas yang diserap oleh refrigeran di dalam evaporator sebesar 2,08 kW. Pada kenaikan putaran mesin berikutnya energi panas yang diserap oleh refrigeran meningkat secara perlahan-lahan sampai pada putaran mesin 3.288 rpm, energi panas yang diserap oleh refrigeran di dalam evaporator sebesar 2,558 kW. Jika dipersentasekan, besarnya energi panas yang diserap oleh refrigeran di dalam evaporator (kapasitas pendinginan) mulai dari putaran mesin 788 rpm hingga 3.288 rpm, mengalami peningkatan yang tidak begitu signifikan yaitu hanya sekitar 23%. 3.6 Pengaruh Putaran Koefisien Prestasi

Mesin

Terhadap

Berdasarkan data yang ada pada Tabel 3.2 dan Tabel 3.3, maka hubungan putaran mesin terhadap koefisien prestasi (coefficient of performance) sistem pengkondisian udara dapat dilihat pada grafik berikut ini. Pada Gambar 3.4, terlihat bahwa semakin tinggi putaran mesin, maka koefisien prestasi yang dihasilkan semakin menurun. Hal ini disebabkan karena daya yang diperlukan kompresor meningkat sangat signifikan, sedangkan energi panas yang diserap oleh ISSN 2089 - 7235

refrigeran di dalam evaporator (kapasitas pendinginan) mengalami peningkatan yang tidak begitu signifikan. Pada putaran mesin 788 rpm, koefisien prestasi yang didapat sebesar 2,91. Pada kenaikan putaran mesin berikutnya koefisien prestasi mengalami penurunan sampai pada putaran mesin 3.288 rpm, koefisien prestasi yang dihasilkan sebesar 1,16. Jika dipersentasekan, besarnya koefisien prestasi mulai dari putaran mesin 788 rpm hingga 3.288 rpm, mengalami penurunan cukup signifikan yaitu sekitar 151%.

Gambar 3.4 Grafik hubungan putaran mesin terhadap koefisien prestasi 4. KESIMPULAN Dari hasil pengujian pengaruh variasi putaran mesin terhadap performansi sistem pengkondisian udara yang pada kendaraan, dapat disimpulkan bahwa seiring meningkatnya putaran mesin, yang berarti meningkat pula putaran kompresor menyebabkan daya yang diperlukan kompresor semakin meningkat. Energi panas yang dilepaskan refrigeran di kondensor dan energi panas yang diserap refrigeran di evaporator (kapasitas pendinginan) juga mengalami peningkatan, sedangkan koefisien prestasi mengalami penurunan. Berdasarkan hasil perhitungan koefisien prestasi yang didapat, menggambarkan bahwa karakteristik kinerja sistem pengkondisian udara kendaraan masih dalam keadaan yang baik pada variasi putaran mesin 788 rpm sampai 3.288 rpm tersebut, karena koefisien prestasi yang dihasilkan berada di atas 1 yaitu pada kisaran 2,91 dan terus menurun sampai 1,16. Namun demikian, semakin rendah putaran mesin maka koefisien prestasi yang dihasilkan semakin tinggi yang berarti pula kinerja sistem pengkondisian udara kendaraan semakin baik. Begitu juga sebaliknya, semakin tinggi putaran mesin maka koefisien prestasi yang dihasilkan semakin kecil yang berarti pula kinerja sistem pengkondisian udara kendaraan semakin menurun.


DAFTAR PUSTAKA [1]. Arismunandar, W., & Saito, H. 2005. [7]. Penyegaran Udara. Edisi ketujuh. Pradnya Paramita. Jakarta. [2]. Anonim. (n.d). Air Conditioning Ana Heating. [8]. Retrieved Jan, 22, 2016 from Rowleystires & Automotive Service, inc., website: http://www.rowleystires.com/index.php/aircon ditioning. [3]. Anonim. 2010. Buku Panduan Training [9]. NSTEP 2 Electrical. Nissan Motor Indonesia. Jakarta. [4]. Djojodihardjo, Harijono. 1985. DasarDasar [10]. Termodinamika Teknik. Gramedia. Jakarta. [5]. Hansen, E., & Aartun, I. 1999. R-134 Pressure-Enthalpy Diagram. Retrieved Jan, [11]. 17, 2016 from Norwegian University of Science Ana Technology website: http://www.nt.ntnu.no/users/skoge/bookcep/diagrams/additional_diagrams/R134a%c [12]. ol_common_refridgrant_without_CI.pdf. [6]. Moran, Michael J., & Shapiro, Howard N. 2004. Termodinamika Teknik. Jilid II. Edisi keempat. Diterjemahkan oleh: Yulianto

118

Sulistyo N., & Adi Surjosatyo. Penerbit Erlangga. Jakarta. Anonim. 2013. Nissan Model L11 Series Service Manual. Nissan Motor Corp., Ltd. Kanagawa. Saptana, E. 2013. Analisa Pengaruh Beban Mesin Terhadap Pengkondisian Udara Pada Kendaraan Honda Freed 1500cc Tahun 2010. Skripsi, Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana, Jakarta. Anonim. 1996. Service Manual Air Conditioner (Teori Dasar). Zexel Training Center Indonesia. Purwakarta. Soekardi, Chandrasa. 2015. Termodinamika Dasar Mesin Konversi Energi. Andi. Yogyakarta. Stoecker, Wilbert F., & Jones, Jerold W. 1982. Refrigerasi dan Pengkondisian Udara. Edisi kedua. Diterjemahkan oleh: Supratman Hara. Penerbit Erlangga. Jakarta. Suarnadwipa, & Astawa. 2010. Pengaruh Variasi Putaran Kompresor Terhadap Performansi Sistem Mobile Air Conditioning. Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM). 13- 15 Oktober 2010, Palembang, Indonesia. Hal. 1 -4.

ISSN 2089 - 7235

119


ANALISA KEBUTUHAN JENIS DAN SPESIFIKASI POMPA UNTUK SUPLAI AIR BERSIH DI GEDUNG KANTIN BERLANTAI 3 PT ASTRA DAIHATSU MOTOR Ubaedilah Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jakarta Email: [email protected] Abstrak -- Pada Gedung kantin berlantai 3 di PT Astra Daihatsu Motor, terdapat sistem pemipaan dan pompa air yang digunakan untuk mensuplai air bersih untuk kebutuhan sehari-hari. Berdasarkan kenyataan di lapangan dimana tidak ada data-data sekunder untuk menentukan spesifikasi pompa tersebut. Tujuan analisa ini adalah untuk mendapatkan kapasitas pompa yang sesuai dengan sistem pemipaan yang terpasang di gedung kantin berlantai 3. Dengan menggunakan metode studi lapangan dan wawancara serta penerapan rumus-rumus yang berhubungan dengan sistem pemipaan dan mencakup perhitungan pompa. Sistem pemipaan yang dihitung adalah sistem pemipaan dari tangki air di dasar lantai menuju ke tangki air yang di atas gedung. Dalam menentukan jenis dan spesifikasi pompa yang akan digunakan pada gedung tersebut meliputi debit air yang dibutuhkan, menentukan kapasitas komponen–komponen yang akan digunakan seperti diameter pipa, kapasitas tangki air di lantai dasar dan di atap gedung dan head total pada sistem pemipaan. Berdasarkan hasil perhitungan, debit air yang dibutuhkan 0,0296874 m3/min dan head total yang terjadi sebesar 15,9438 m. Maka spesifikasi pompa yang diperlukan adalah 40 x 32A2 – 50,75. Spesifikasi pompa tersebut tidak jauh berbeda dengan yang sudah diterapkan di lapangan. Pompa tersebut tidak mengalami kavitasi karena NPSHa (14,119 m) > NPSHr (0,478314 m). Kata kunci: sistem pemipaan, pompa sentrifugal, aliran fluida, head pompa, spesifikasi pompa 1. PENDAHULUAN Air merupakan salah satu sumber kehidupan makhluk hidup di Dunia ini. Sifat alami aliran air adalah mengalir dari tempat tinggi ke tempat rendah. Untuk mengoptimalkan aliran air agar memenuhi kebutuhan yang diinginkan, maka diperlukan sistem pemipaan dan pompa yang sesuai dan effisien dalam men-suplai air tersebut. Berdasarkan kenyataan di lapangan, dimana tidak terdapat data-data sekunder yang bisa mendukung proses maintenance, juga untuk mengetahui sejauh mana kenyataan effisiensi sistem pemompaan yang terpasang, serta kebutuhan air bersih yang diperlukan oleh Gedung kantin berlantai 3 di PT Astra Daihatsu Motor. Sistem yang akan dianalisa melingkupi reservoir (Ground tank), sistem pemipaannya sampai ke tangki penampungan air yang berada di atap. 1.1 Sistem Pemipaan Sistem pemipaan adalah suatu sistem jaringan pipa yang terpasang pada suatu rangkaian yang mempunyai fungsi untuk menyalurkan fluida. Komponen dalam system pemipaan meliputi pipa, flange, fitting, pembautan, gasket, valve, dan bagian-bagian dari komponen pemipaan lainnya. Ini juga termasuk gantungan pipa dan suport dan item lainnya yang diperlukan untuk mencegah tekanan dan tegangan berlebih dari komponenkomponen yang bertekanan. Berikut komponen sistem pemipaan: a) Pipa ISSN 2089 - 7235

Pipa yaitu didefinisikan sebagai lingkaran panjang dari, logam, metal, kayu dan seterusnya, yang berfungsi untuk mengalirkan fluida (air, gas, minyak dan cairan lain) dari suatu tempat ke tempat lain sesuai dengan kebutuhan yang dikehendaki. b) Nominal Pipe Size (NPS) Nominal Pipe Size (NPS) adalah penanda ukuran pipa berdimensi. Hal ini menunjukkan standar ukuran pipa bila diikuti dengan jumlah penunjukan ukuran tertentu tanpa simbol inch. Diameter Nominal (DN) juga merupakan penanda ukuran pipa berdimensi dalam satuan metric. Tabel 1. Pipe size designators: NPS and DN


120

c) Flange Flange adalah sebuah mekanisme, yang menyambungkan antar element pemipaan. Fungsinya flange, agar element tersebut lebih mudah di bongkar pasang tanpa mengurangi kegunaan untuk mengalirkan fluida pada pressure yang tinggi. d) Valve Katup atau valve, adalah sebuah alat untuk mengatur aliran suatu fluida dengan menutup, membuka atau menghambat laju aliran fluida, contoh katup adalah keran air. e) Fitting Fitting adalah salah satu komponen pemipaan yang memiliki fungsi untuk merubah, menyebarkan, membesar atau mengecilkan aliran. Fitting merupakan salah satu pemain utama dalam pemipaan. Fitting bukanlah Nama untuk individu, melainkan Nama yang digunakan untuk pengelompokan. Adapun Jenis Fitting antara lain: Elbow, Cross (Silang), Reducer, Tee, Cap (Penutup), Elbowlet.

Gambar 2. Klasifikasi Pompa 1.4 Pompa Sentrifugal (Centrifugal Pump) Pompa Sentrifugal merupakan pompa non positive displacement yang menggunakan gaya sentrifugal untuk menghasilkan head untuk memindahkan zat cair.

Gambar 3. Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal memiliki konstruksi yang membuat aliran fluida yang keluar dari impeller akan melalui sebuah bidang tegak lurus poros pompa. 1.5 Sifat Aliran Fluida Pada Pipa Gambar 1. Fitting 1.2 Pompa Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara mengalirkan fluida. Kenaikan tekanan cairan tersebut dibutuhkan untuk mengatasi hambatan-hambatan selama pengaliran. Satu sumber umum mengenai terminology, definisi, hukum dan standar pompa adalah Hydraulic Institute Standards dan telah disetujui oleh American National Standards Institute (ANSI) sebagai standar internasional. 1.3 Klasifikasi Pompa Klasifikasi pompa berdasarkan tipe didefiniskan oleh Hydraulic Institute.

 Aliran Laminer Aliran fluida jenis ini akan terjadi apabila kecepatan fluida yang mengalir melalui pipa rendah, maka gerakan alirannya akan konstan (steady) baik besarnya maupun arahnya pada sembarang titik. Aliran laminer dapat diketahui dari perhitungan Reynold Number.

Re 

 .V .D 

dimana:   Density fluida (

)

V  Kecepatan aliran fluida ( )

D  Diameter dalam pipa (m)

  Viskositas dinamik ( v

Viskositas kinematik (

) )

ISSN 2089 - 7235

121


Tabel 2. Sifat-sifat Fisik Air

Suatu instalasi pipa suction dimana permukaan fluida terletak dibawah sumbu pompa. Besarnya elevation head adalah:

Ha  Hd  Hs

(a) Suction Lift (b) Suction Head Gambar 4. Instalasi Pada Pipa Suction  Head Dinamis Head dynamis merupakan head pompa yang terdiri dari:  Aliran Turbulen Aliran ini terjadi apabila kecepatan fluida tinggi, aliran tidak lagi steady namun bervariasi baik besar maupun arahnya pada sembarang titik. Aliran akan bersifat turbulent jika hasil perhitungan Reynold Number (Re) diatas 4000 (Re > 4000, aliran turbulen).  Head Instalasi Head pompa adalah energi per satuan berat fluida yang diberikan oleh pompa sehingga fluida tersebut dapat mengalir dari suction ke discharge. Head pompa disini meliputi: 

Head Statis. Head Statis Meliputi : o Pressure Head: Merupakan energi yang terdapat pada fluida akibat perbedaan tekanan antara suction reservoir dengan discharge reservoir. o Elevation Head: Merupakan head yang disebabkan oleh adanya perbedaan ketinggian dari permukaan fluida di suction reservoir dengan permukaan fluida di discharge reservoir dengan sumbu pompa sebagai acuannya. Ada dua macam instalasi pada pipa suction, yaitu: Suction Head. Suatu instalasi pipa suction dimana permukaan fluida terletak diatas sumbu pompa. Bersarnya elevation head adalah:

Ha  Hd  Hs dimana: Hd = Head discharge (m) Hs = Head suction (m)

o Velocity Head Merupakan head yang disebabkan oleh adanya perbedaan kecepatan fluida di suction reservoir dengan di discharge reservoir. o Head Loss Head Loss adalah sutu kerugian aliran yang terjadi sepanjang saluran pipa, baik itu pipa lurus, belokan, saringan, katup dan sebagainya. Head Loss dapat digolongkan menjadi dua, yaitu: i. Head Loss Mayor Merupakan suatu kerugian aliran yang disebabkan oleh adanya gesekan antara fluida dengan dinding saluran pipa lurus. Besarnya head loss mayor dapat dihitung menggunakan persamaan Darcy-Weysbah sebagai berikut: L V2 Hl  f . . D 2. g dimana: f = koefisien kerugian gesek L = Panjang pipa (m) D = Diameter dalam pipa (m) V = kecepatan aliran fluida ( ) g = Percepatan gravitasi ( ) Besarnya koefisien gesek (f) dapat diketahui dari jenis aliran yang terjadi. Untuk aliran laminer, besarnya koefisien gesek (f) dapat dihitung dengan persamaan:

f  o

Suction Lift

ISSN 2089 - 7235

64 Re


Untuk aliran turbulen, besarnya koefisien gesek (f) dapat dihitung dengan persamaan Darcy. Rumus ini berlaku atas dasar kerugian head untuk panjang pipa ratusan meter. 0,0005 f  0,020  D Dimana: D = diameter dalam pipa ( ) dapat juga dicari melalui Moody Diagram dengan

menarik

garis

harga Re diplotkan

harga Relative Roughness    .

122

dan getaran, serta rusaknya pompa merupakan kerugian-kerugian dari timbulnya kavitasi. 1.7 Net Positive Suction Head (NPSH) Head isap positif net (NPSH) merupakan ukuran dari head suction terendah yang memungkinkan bagi cairan untuk tidak mengalami kavitasi. Ada dua macam NPSH, yaitu: a) Net Positive Suction Head Available (NPSHA) NPSHA dapat dirumuskan:

 D

ii. Head Loss Minor Kerugian aliran yang disebabkan oleh adanya gesekan yang terjadi pada komponen tambahan (asesoris) seperti elbow, katup, fitting dan lain sebagainya sepanjang jalur perpipaan. Besarnya head loss minor tergantung dari koefisien tahanan (f) asesoris yang digunakan.

hsv 

Pa





Pv



 hs   H L s

dimana:

hsv 

NPSH yang tersedia pada instalasi ( m

dimana: f  Koefisien kerugian gesek

kolom air). Pa  Tekanan absolut diatas permukaan cairan  pada suction reservoir ( m kolom air). Pv  Tekanan uap cairan yang dipompa pada  temperatur pemompaan ( m kolom air).

V  Kecepatan aliran fluida

hs 

g  Percepatan gravitasi

H

H  f.

V2 2. g

( )

 Head Total Instalasi Merupakan pejumlahan dari head statis dengan head dynamis. Head ini menyatakan besarnya kerugian yang harus diatasi oleh pompa dari seluruh komponen-komponen yang ada. Head total instalasi dapat dinyatakan dalam persamaan berikut: = ℎ + ℎ +ℎ +

2 dimana: Htot : Head total pompa (m) ha : Head Statis total (m) hp : Perbedaan tekanan yang bekerja pada kedua permukaan air (m) hl : Berbagai kerugian head pipa, katup, belokan, sambungan, dll (m) V2/2g : Head kecepatan keluar (m) g : Percepatan gravitasi 9,81(m/s2) 1.6 Kavitasi Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang mengalir, karena tekanannya berkurang sampai dibawah tekanan uap jenuhnya sehingga akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair. Jika pompa dijalankan terus-menerus dalam keadaan kavitasi, akan menyebabkan kerusakan terhadap area impeler, sehingga pada akhirnya terjadi erosi. Turunnya performance, timbulnya suara

Head isap statis (m kolom air). L

s  Head loss pada pipa isap (m kolom air).

b) Net Positive Suction Head Require (NPSHR) NPSHR dapat dirumuskan: Hsvn = σ x Hn dimana : Hsvn : NPSH yang dibutuhkan (m) σ : Koefisien kavitasi Hn : Head total (m) Agar pompa tidak mengalami kavitasi NPSHA harus lebih besar dari NPSHR. 1.7 Kapasitas Aliran Air Jumlah air yang mengalir dalam satuan volume perwaktu. Besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik (m³/s). Dalam penggunaan setiap hari, konsumsi standr perjam untuk perencanaan dapat dihitung dari konsumsi harianmaksimum perorang dibagi 24 (jam/hari) dan ditambah 50%. Harga tersebut diperlukan untuk menentukan distribusi air standar. Tujuan dari Penelitian ini yaitu memilih spesifikasi pompa yang effisien untuk suplai air bersih pada gedung kantin berlantai 3 di PT Astra Daihatsu Motor. Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini mengetahui kapasitas pompa yang sesuai untuk gedung kantin berlantai 3 dan dapat merancang sistem pemipaan yang digunakan untuk gedung berlantai 3. ISSN 2089 - 7235

123


2. METODE PENELITIAN



Sistematika penelitian ini digambarkan dalam diagram alir berikut:

2.3 Analisa Data

Waktu: September2015–Desember2016

Analisa data yang dipakai mengunakan metode sebagai berikut: a) Perhitungan teoristis b) Perhitungan teoristis dibandingkan dengan actual di lapangan. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Perhitungan Kapasitas Aliran Air Berdasarkan acuan dari hasil pengkajian Puslitbang Permukiman Dep. Kimpraswil tahun 2010 dan Permen Kesehatan RI No.: 986/Menkes/Per/XI/1992, maka cara perhitungan total kapasitas aliran dapat dihitung berdasarkan standar tabel kebutuhan air per orang per hari: Tabel 3. Kebutuhan Air Per Orang Per Hari Gambar 5. Diagram alir 2.1 Teknik Pengumpulan Data Teknik yang dilakukan untuk melakukan penelitian ini adalah: a) Penelitian Kepustakaan (Library Research) Mempelajari berbagai buku yang menjadi referensi khususnya dalam sistem pemipaan dan analisa pemilihan pompa, baik yang ada dalam perusahaan maupun mata kuliah sehingga diperoleh teori-teori pendukung yang digunakan untuk menyelesaikan tugas akir ini. b) Penelitian Lapangan (Field Research) Kegiatan ini dimaksudkan untuk mengetahui kondisi sebenarnya perencanaan instalasi serta peralatan yang akan digunakan. Dengan didampingi pembimbing lapangan, diharapkan ada komunikasi dua arah yang dapat memberikan gambaran secara jelas dan terperinci dalam memperoleh data-data yang diperlukan untuk melakukan analisa perhitungan. c) Diskusi Metode ini dimaksudkan untuk mengarahkan dalam menyelesaikan laporan dan memberikan masukan dalam menentukan langkah-langkah untuk melakukan analisa. Metode ini dilakukan bersama pembimbing dan rekan-rekan penulis supaya mencapai hasil yang maksimal. 2.2 Tempat Pengambilan Data Tempat yang dan waktu penelitian dilakukan pada:  Tempat: PT Astra Daihatsu Motor, Gedung Kantin Assembly Plant. ISSN 2089 - 7235

Perencanaan sistem pemipaan ini ditujukan pada gedung Restoran dengan jumlah kursi orang. Sesuai dengan buku acuan dari Sularso maka untuk perhitungan kebutuhan air per jam harus dibagi 24 dan kemudian ditambah 50%, sehingga didapat debit air sebagai berikut: 1900 ( =

) 15

/ℎ 24 = 1.781,25 (ltr/jam) = 0,00049479 (m³/s)

1,5

3.2 Perhitungan Reservoir Perhitungan reservoir bawah menggunakan perencanaan agar mampu menyediakan kebutuhan air dalam 1(satu) hari dan ditambahkan faktor safety 0.25, sehingga didapat: a) Volume Reservoir Bawah Vb = Q x 24 jam x 1,25 = 0,00049479 = 53,4373 m3

x3600secx24x1,25


Desain reservoir bawah yang sudah dibuat untuk gedung tersebut terdiri dari 3 buah Reservoir total kapasitasnya 350 m3 sehingga reservoir bawah ini mencukupi untuk kebutuhan air bersih. Sedangkan untuk volume reservoir yang ada di atap gedung beban puncak yang terjadi selama 60 menit, sehingga tangki atap harus mampu menyediakan air selama 60 menit : b) Volume Reservoir Atas Va= Q x 1 jam = 0,00049479 x 3600 sec = 1,7810 m3 = 1781 ltr Menyesuaikan ukuran tangki yang ada dipasaran maka dipilih tangki dengan kapasitas 2000 ltr dan diberikan cadangan 2 buah tangki lagi. Reservoir atas mencukupi untuk sistem tersebut. 3.3 Perhitungan Pemipaan

Desain

Instalasi

Sistem

Desain instalasi pipa ini adalah desian sistem pemipaan dari tempat penampungan air di lantai dasar menuju ketempat reservoir yang ada di atap gedung.

124

17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

6 12 8 12,5 0,2 1 0,2 18 12 6,5 12,5 0,3 12,5 4 12,5 16 0,2 12 12 12 0,3 12,5 12,5 12,5 12 0,2 6 8 3 335,7

1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2

Gambar 6. Lay Out Sistem Pemipaan Ukuran pipa yang terpasang di sistem pemipaan. Tabel 4. Total Panjang Pipa NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

PANJANG PIPA (m) 1 1,5 1 1 1 3 2 11 0,5 10,5 12,5 6 18,5 12,5 0,3 16

UKURAN (ø) inch 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 3 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2

Gambar 7. Rancangan Sistem Pemipaan Gedung Kantin Berlantai 3 3.4 Perencanaan dan Perhitungan Diameter Pipa Air Perencanaan diameter pipa ini, untuk kecepatan aliran V, asumsi kecepatan aliran V = 1.0 m/s, sehingga didapat Diameter pipa sebagai berikut: =

ISSN 2089 - 7235

125


dimana: D = Diameter dalam pipa (m) Q = Kapasitas aliran (m3/s) V = Kecepatan aliran (m/s) Sehingga: =

4 0,00049479 3,14 1.0 = 0,99

Dengan menyesuaikan pipa yang terpasang, maka diameter nominal (DN) pipa yang digunakan = 1 ½ inch dan ukuran nominal pipa (NPS) = 40 dengan inside diameter (ID) = 40,9 mm = 0,0409 m (Standard Pipe Schedule 40 ASTM A53). Maka kecepatan aliran dalam pipa sebenarnya adalah: = 0,0251059

=

4

=

4 0,00049479 = 0,377 0,0409

ℎ

Tabel 5. Perhitungan Head Loss Pipa Hisap (Suction Pipe)

Tabel 6. Perhitungan Head Loss Pipa Buang (Discharge Pipe)

3.5 Perhitungan dan Pemilihan Pompa a) Head Total

ISSN 2089 - 7235

Untuk menghitung head total pompa digunakan rumus sebagai berikut:


=ℎ + ℎ +ℎ +

126

2

b) Head Statis Total (Suction Head)

Gambar 8. Head Total Pompa ha = hd + hs = 17,4 + (-3,5) = 13,9 m hp = 0 (Reservoir bawah dan Reservoir atas tekanan air-nya sama) c) Head Loss Pada sistem pemipaan di Gedung Kantin berlantai 3 Head Loss yang diukur sebagai berikut: 1. Head Kerugian Dalam Pipa 2. Head Kerugian Pembesaran & Pengecilan Pipa 3. Head Kerugian Pada Belokan 4. Head Kerugian Pada Percabangan Tee Head Kerugian Pada Valve (Gate, Check) 5. Head Kerugian Pada Strainer Berrdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan maka Head Total yang terjadi: =ℎ + ℎ +ℎ +

2

= 13,9 + 0 + 2,036539 +

0,377 2 9,81

= 15,9438 d) Pemilihan Pompa diketahui: Q = 0,00049479 m3/s = 0,0296874 m3/min Htot = 15,9438 m Berdasarkan Diagram Pemilihan Pompa Standard maka didapat Pompa dengan spesifikasi seperti ditunjukkan pada Gambar 9. Pompa yang dipilih adalah: 40 x 32A2 – 5 0,75. Arti dari kode tersebut adalah:  40 = Diameter isap (40 mm)  32 = Diameter buang (32 mm)  A = Type rumah  Jumlah katub = 2, katubnya 2 dan 3000rpm  5 = Frekuensi (50 Hz)  Daya motor = 0,75 kW (= 1,0058 HP)

Gambar 9. Diagram Pemilihan Pompa Standar (Buku Solarso Pompa & Kompresor hal.52 ) Pompa yang terpasang pada sistem pemipaan gedung tersebut adalah Pompa Sentrifugal:  Merk: EBARA  Kapasitas: 100 Ltr/min  Power: 3HP / 50Hz / 3Phase / 2870Rpm / 380 V  Head: 30 m Jumlah pompa yang terpasang pada sistem total ada 2 unit (1 pompa utama, dan yang 1 pompa cadangan). e) Perhitungan NPSH NPSH dihitung untuk mengetahui kinerja pompa untuk problem kavitasi. Syarat kerja Pompa tidak mengalami kavitasi adalah NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan. Hsv (NPSH yang tersedia) Pa H = + − ℎ −ℎ dimana: Hsv : NPSH yang tersedia (m) Pa : Tekanan pada permukaan cairan (1 atm = 10332,274 kgf/m²) Pv : Tekanan uap jenuh (25oC = 322,85 kgf/m²) γ : Berat jenis air (1000 kgf/m³) hs : Head isap statis ( -3,5 m) hls : Kerugian head dalam pipa isap (0,03653 m) 10332,275 kgf/ 322,85 / H = + 1000 / 1000 / − (−3,5) − 0,03653 = 14,119 m Hsvn ( NPSH yang diperlukan) Hsvn = σ x Hn ISSN 2089 - 7235

127


Q = Kapasitas 0,00049479 m³/s = 0,0296874 m³/min =

, ,

= 2870

,

, ,

,

= 61,9064 Nilai besaran σ (koefisien kavitasi) Karena ns = 61,97404 < 100, maka σ = 0,03

Jumlah katub = 2 (berarti katubnya 2 dan 3000 rpm)  Frekuensi = 50 Hz  Daya motor = 0,75kW (=1,0058 HP)  Pompa yang terpasang adalah Pompa centrifugal merk “EBARA” kapasitas 100 ltr/min, Power 3HP / 50 Hz / 2870 rpm / 380 V, dan Head sebesar 30 m. e) Head total hasil perhitungan sebesar 15,94 m. Sedangkan pompa yang terpasang berjumlah 2 unit. Sehingga pompa tersebut dapat memenuhi kebutuhan pada sistem. f) NPSHa yang tersedia (14,119 m) > NPSHr yang dibutuhkan (0,47763 m) Sehingga pompa bekerja tanpa mengalami kavitasi. 

4.2 Saran

Gambar 10. Grafik ns & Koefisien Kavitasi (Sularso, hal.46) Hsvn = 0,03 x 15,9438 m = 0,478314 m NPSHa ( 14,119 m ) > NPSHr ( 0,478314 m) Sehingga pompa tersebut dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi. 4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dari sistem pemipaan air bersih yang ada di gedung kantin lantai 3 PT Astra Daihatsu Motor maka, dapat disimpulkan sebagai berikut: a) Untuk memenuhi kebutuhan air bersih pada gedung kantin lantai 3 yang berisi 1.900 pegawai, debit air yang dibutuhkan adalah 0,0296874 m³/min. b) Kebutuhan reservoir atas 1.781 ltr dan reservoir bawah 53.437,3 ltr, sedangkan reservoir atas yang tersedia 2 unit dengan ukuran masing – masing 2.000 ltr dan reservoir bawah ada 3 unit dengan total 350.000 ltr. c) Total head loss yang terjadi pada sistem pemipaan tersebut sebesar 2,0136539 m. d) Berdasarkan hasil perhitungan, spesifikasi pompa yang sesuai untuk sistem pemipaan pada gedung tersebut adalah 40 x 32 A2 – 5 0,75. Yang berarti sebagai berikut:  Diameter isap = 40 mm  Diameter buang = 32 mm  Type rumah = A ISSN 2089 - 7235

Berdasarkan hasil dari perhitungan sistem dan pompa yang sudah tersedia, penulis memberikan saran bahwa: a) Untuk pemeliharaan pompa pada gedung kantin berlantai 3, apabila terjadi kerusakan dan harus dilakukan penggantian, maka pompa dapat diganti menggunakan pompa tipe 40 x 32A2 – 5 0,75. b) Dalam pemilihan pompa air bersih, harus memperhitungkan Debit air yang dibutuhkan, perencanaan sitem pemipaan, kerugian yang terjadi pada setiap komponen, sehingga dapat mengetahui head total pompa yang dibutuhkan. c) Dengan hasil laporan tugas akhir ini, diharapkan bisa menjadikan referensi untuk mendesign sistem pemipaan dan memilih pompa air bersih untuk gedung berlantai 3. DAFTAR PUSTAKA [1]. Tahara, Haruo., dan Sularso. 2000. Pompa dan Kompresor. Jakarta: PT. Pradaya Paramita. [2]. Dietzel, Fritz. 1996. Turbin Pompa dan Kompresor. Aih Bahasa Dakso Sriyono. Jakarta: Erlangga. [3]. Hertanto, Teguh Puji Ir. 2013. Sistem Pemipaan. Jakarta: Universitas Mercubuana Fakultas Teknik. [4]. Sirawan, Yudi. 2008. Sistem Pemipaan. Surabaya: Universitas Negeri Surabaya. [5]. Selecting Centrifugal Pump. 2005. Frankenthal, Germany: KSB Aktiengesellschaft. [6]. Kusuma, Yuriadi Ir. 2014. Perancangan Sistem Plumbing, Jakarta: Universitas Mercu Buana. [7]. SNI 03-7065-2005 Tata Cara Perencanaan Sistem Plambing [8]. ASTM A53 Grade A and B Standard Pipe Schedule 40.


PANDUAN PENULISAN JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN Penulis1, Penulis2, dan Penulis3 Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jakarta Email: [email protected]; [email protected], [email protected]

1,2,3Program

Abstrak -- (intisari) memuat inti permasalahan, metodologi pemecahannya dan hasil yang diperoleh. Abstrak ditulis dalam Bahasa Indonesia dan Bahasa Inggris, disertai kata kunci (keyword) di bawahnya. Tulisan asli berupa softcopy yang dikirim penulis akan langsung dicetak sebagai isi JURNAL TEKNIK MESIN apabila telah memenuhi panduan penulisan. Untuk menjamin keseragaman dan kelancaran proses pencetakan, serta format tulisan maka dibuat panduan penulisan. Panduan ini sebagai acuan yang diperlukan untuk penulisan dan pengiriman tulisan JURNAL TEKNIK MESIN. Panduan ini ditulis sebagai format baku JURNAL TEKNIK MESIN dan untuk kemudahan panduan dalam bentuk softcopy ini dapat langsung dijadikan template bagi penulis. Kata kunci: panduan, tulisan, format, judul Abstract -- contains the main of the problems, the solution of methodology and the results obtained. Abstract written in Indonesian and English, accompanied by keywords (keywords) below. The original text in the form of soft copy sent direct writer will be printed as JURNAL TEKNIK MESIN contents if it has met the writing guide. To ensure uniformity and smoothness of the printing process, as well as the format of the writing made the posting. This guide as a reference is required for the writing and delivery of writings JURNAL TEKNIK MESIN. This guide is written as a standard format for ease JURNAL TEKNIK MESIN and guidelines in softcopy format can be directly used as a template for writers. Keywords: guidance, writing, format, title

1. PENGIRIMAN TULISAN Tulisan asli yang dikirim ke Redaksi JURNAL TEKNIK MESIN harus dalam bentuk softcopy siap cetak yang dicopy-kan langsung kepada Redaksi atau dikirimkan via email dalam format *.doc atau *.docx dengan dilampiri pernyataan bahwa tulisan tersebut belum diterbitkan dan tidak sedang menunggu untuk diterbitkan di media mana pun. Penulis juga diminta untuk melampirkan biografi ringkas, afisiliasi dan alamat lengkap, termasuk alamat email. 2. TULISAN Tulisan akan dicetak dengan tinta hitam pada satu muka kertas HVS putih ukuran A4. Setiap halaman diberi nomor dan panjang tulisan maksimal 8 (delapan) halaman. Untuk menjamin keseragaman format, tulisan hendaknya mempunyai marjin minimum sebagai berikut: a. Marjin atas 2.5 cm, kiri 3 cm, bawah dan kanan 2 cm. b. Badan tulisan ditulis dalam dua kolom dengan jarak antar kolom 0.5 cm. 2.1 Huruf dan Spasi Tulisan menggunakan huruf Arial 10 dengan

jarak antar baris satu spasi, kecuali judul. Judul menggunakan huruf besar Arial 12 yang dicetak tebal (bold), dan abstrak ditulis miring (Italic) dengan huruf Arial 10. 2.2

Judul

Judul Tulisan: Judul tulisan dicetak tebal dengan huruf besar (12) dan diletakkan di tengah halaman. Judul tulisan diikuti nama dan afisiliasi penulis serta abstrak, seperti pada panduan ini. Judul Bagian: Judul bagian dicetak tebal (bold) dengan huruf besar dan diberi nomor. Judul Subbagian: judul sub-bagian dicetak tebal, dengan gabungan huruf besar dan kecil, dimulai dari sisi kiri kolom. Jarak Tabs dalam paragraf adalah 0.6 cm. 2.3 Bahasa, Satuan dan Persamaan Bahasa yang digunakan adalah bahasa Indonesia yang baik dan benar. Penggunaan bahasa dan istilah asing sedapat mungkin dihindari, kecuali untuk “abstrak”. Penggunaan singkatan dan tanda-tanda diusahakan untuk mengikuti aturan nasional atau internasional. Satuan yang digunakan hendaknya mengikuti sistem satuan internasional (SI). Persamaan atau hubungan matematik harus dicetak dan diberi nomor seperti ini: ISSN 2089 - 7235


=2

(2.1)

Di dalam teks, persamaan 1 dinyatakan dengan “Pers. (1)” atau “Persamaan (1)”. 2.4

Tabel

Tabel yang rapi dan jelas disertakan dalam teks serta harus dirujuk pada teks. Keterangan tabel ditulis di atas tabel sebagai berikut: “Tabel 2.1”. Di dalam teks, t abel tersebut dinyatakan dengan “Tabel 2.1”. Tabel 2.1 Contoh nomor dan judul tabel Symbol

Quantity



magnetic flux

4M m

magnetization magnetic moment

m

magnetic moment

B

magnetic flux density, magnetic induction magnetic field strength magnetization magnetic moment

H 4M m

M

magnetization

4M 4M 4M 

magnetization magnetization magnetization specific magnetization magnetic moment

m

4M j

2.5

magnetization magnetic dipole moment

Conversion from Gaussian and CGS EMU to SI a 1 Mx  108 Wb = 108 V·s 1 G  103/(4) A/m 1 erg/G = 1 emu  103 A·m2 = 103 J/T 1 erg/G = 1 emu  103 A·m2 = 103 J/T 1 G  104 T = 104 Wb/m2

APT = Available Production Time Cmax = Maximum Consumption DT = Design Time KD = Design Coefficient

1 Oe  103/(4) A/m

Di dalam teks, persamaan 1 dinyatakan dengan “Pers. (1)” atau “Persamaan (1)”.

1 G  103/(4) A/m 1 erg/G = 1 emu  103 A·m2 = 103 J/T 1 erg/(G·cm3) = 1 emu/cm3  103 A/m 1 G  103/(4) A/m 1 G  103/(4) A/m 1 G  103/(4) A/m 1 erg/(G·g) = 1 emu/g  1 A·m2/kg 1 erg/G = 1 emu  103 A·m2 = 103 J/T 1 G  103/(4) A/m 1 erg/G = 1 emu  4  1010 Wb·m

Gambar

Gambar dituliskan menggunakan format rata tengah. Setiap gambar haruslah diberi nomor dan judul serta diacu pada tulisan. Nomor dan judul gambar diletakkan di bawah gambar, seperti terlihat pada Gambar 1.

ISSN 2089 - 7235

Gambar 2.1 Penulisan nomor dan judul gambar 2.6

Nomenclature

Simbol dan Definisi kosa kata sebaiknya dikumpulkan dan di tulis disini (sebelum Daftar Pustaka). Sebagai contoh:

3.

DAFTAR PUSTAKA

Penyitiran pustaka dilakukan dengan menyebutkan sumber penulis dan tahun, contoh: (Chapman, 2008). Daftar Pustaka hanya memuat pustaka yang secara langsung menjadi sumber kutipan. Penulisan Daftar Pustaka dilakukan dengan pengurutan berdasarkan nama belakang penulis, dicantumkan pada bagian akhir tulisan. Berikut adalah beberapa contoh penulisan daftar pustaka. [1]. Casadei D, Serra G, Tani K. Implementation of a Direct Control Algorithm on Discrete Space Vector Modulation. IEEE Transactions on Power Electronics. 2007; 15(4): 769-777. [2]. Calero C, Piatiini M, Pascual C, Serrano MA. Towards Data Warehouse Quality Metrics. Proceedings of the 3rd Int’l. Workshop on Design and Management. Interlaken. 2009; 39: 2-11. [3]. Ward J, Peppard J. Strategic planning for Information Systems. Fourth Edition. West Susse: John Willey & Sons Ltd. 2007: 102104.

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA Jl. Meruya Selatan, Kembangan, Jakarta Barat 11650 Telp: 021-5840816 (Hunting), Pesawat: 5200 Fax: 021-5871335

JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING JURNAL TEKNIK MESIN ISSN

Recommend Documents