Jurnal
e-Dinamis, Volume. 6, No.2 September 2013
ISSN 2338-1035
ANALISA KERUSAKAN POMPA VERTIKAL TIPE TAIT MODEL 15 BCH-3 DENGAN KAPASITAS 150 L/S DI PDAM TIRTANADI SUNGGAL Henri M Baringbing1, Mulfi Hazwi2 Email:
[email protected] 1,2, Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 Medan Indonesia ABSTRAK Pemeliharaan pompa dilakukan dalam upaya menjaga kelancaran proses untuk mendistribusikan air keseluruh masyarakat yang berada di sekitar PDAM Tirtanadi Sunggal. Dalam penulisan ini tujuannya adalah untuk mengetahui seberapa besar kerusakan dan biaya pemelihan pada pompa vertikal vertikal tipe tait model 15 BCH-3 dengan kapasitas 150 l/s di PDAM Tirtanadi Sunggal. oleh karena itu penulis melakukan penelitian yaitu pada 1 unit pompa vertikal tipe tait model 15 BCH-3 dengan kapasitas 150 l/s di PDAM Tirtanadi Sunggal yang diambil dengan mengambil survey ke lapangan dimana putarannya 1470 rpm dan dari data sfesifikasi pompa tersebut dapat dihitung kerusakan dan biaya pada pompa. Maka dapat disimpulkan bahwa pada pompa vertikal besarnya head total yang harus dilayani pompa adalah 0,034 meter. Sedangkan NPSH pada pompa adalah 7,38 m.. Dari segi kontruksi dan kemampuan kerja dari pompa ini sangat cocok digunakan untuk memompakan air baku ke unit pengolahan dengan kapasitas yang cukup besar, dari segi kontruksi, pemasangan dan penempatan juga sangat bagus untuk digunakan karena bukan dari segi kemampuan saja, tapi dari segi perawatan dan biaya yang sangat efisien. Kata kunci : pompa, kavitasi, keausan, dan biaya
1. Pendahuluan Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Tirtanadi menggunakan mesin pompa yang banyak sekali untuk keperluan proses pengolahan air minum dan pendistribusiannya kesetiap masyarakat yang akan membutuhkannya. Penggunaan pompa ini sangatlah penting mengingat pemindahan jenis fluida dan kondisi fluida dan kondisi kerja yang sangat bermacam-macam. Pada pabrik pengolahan air baku menjadi air bersih dan air minum di PDAM Tirtanadi, yang menggunakan peralatan-peralatan dan bahan campuran yang sesuai dengan kualitas dan tingkat kejernihan yang sudah teruji. Sistem pengolahan air baku ini dilakukan secara bertahap, dengan perkataan lain suatu proses tidak dapat berlangsung jika proses sebelumnya belum berjalan. Pompa merupakan
jenis mesin fluida yang digunakan untuk memindahkan fluida melalui pipa dari satu tempat ke tempat lain. Dalam menjalankan fungsinya tersebut, pompa mengubah energi gerak poros untuk menggerakkan sudu-sudu menjadi energi tekanan pada fluida. Mengingat pompa merupakan jenis fluida yang dingunakan untuk memindahkan fluida dalam suatu instalasi, maka kesinambungannya perlu dijaga dan dirawat setiap saat. Kegagalan suatu komponen pompa akan berakibat pada berhentinya suatu proses dan kinerja. Untuk menghindari hal tersebut, maka pengoperasian dan pemeliharaan pompa harus tepat. Supaya proses suatu produksi tetap berjalan dengan baik. Pompa adalah suatu peralatan yang dipergunakan untuk memindahkan zat cair dari suatu tempat ke tempat yang lain, disini terjadi perubahan energy mekanik menjadi
56
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 6, No.2 September 2013
energi hidrolis yang berupa head atau tinggi kenaikan air. Pemindahan fluida dari suatu tempat ke tempat yang lain tersebut dapat mengalami hambatanhambatan akibat belokan-belokan, katub, sambungan maupun adanya gesekan antara fluida yang dialirkan dengan pipa-pipa penghantarnya. Dalam proses pemindahan fluida dari suatu tempat ke tempat lain yang digunakan mesin fluida atau pompa, jenis pompa yang dingunakan sangatlah banyak mengingat proses pengolahan air mulai dari bendungan hingga stasiun reservoir yang akan didistribusikan kepada masyarakat sangat besar.bakar tersebut. 2. Tinjauan Pustaka Pompa vertikal adalah merupakan salah satu desain diffuser jenis tunggal atau multistage yang terdiri dari beberapa buah impeller yang disusun secara seri yang dapat menghasilkan head yang tinggi yang dapat dingunakan untuk memindahkan air[1]. Suatu pompa vertikal pada dasarnya terdiri dari satu impeler atau lebih yang dilengkapi dengan sudusudu, yang dipasangkan pada poros yang berputar dan diselubungi dengan/oleh sebuah rumah (casing). Fluida mamasuki impeler secara aksial di dekat poros dan mempunyai energi potensial, yang diberikan padanya oleh sudu-sudu. Begitu fluida meninggalkan impeler pada kecepatan yang relatif tinggi , fluida itu dikumpulkan didalam ‘volute’ atau suatu seri lluan diffuser yang mentransformasikan energi kenetik menjadi tekanan. Ini tentu saja diikuti oleh pengurangan kecepatan. Sesudah konversi diselesaikan, fluida kemudian dikeluarkan dari mesin tersebut. Aksi itu sama untuk pompa-pompa dengan kekecualian bahwa volume gas adalah berkurang begitu gas-gas tersebut melewati blower, sementara volume fluida secara praktis adalah tetap begitu fluida tersebut melewati pompa. Pompapompa vertikal pada dasarnya adalah mesin-mesin berkecepatan tinggi (dibandingkan dengan jenis-jenis torak, rotary, atau pepindahan).Perkembangan
ISSN 2338-1035
akhir-akhir ini pada turbin-turbin uap, dan motor-motor listrik dan disain-disain sistem gigi kecepatan tinggi telah memperbesar pemakaian dan penggunan pompa-pompa vertikal, seharusnya dapat bersaing dengan unitunit torak yang ada. Garis-garis effesiensi adalah garis yang menyatakan effesiensi yang sama untuk hubungan head dengan kapasitas ataudaya dapat di tentukan batasan putaran maksimum dan minimum dengan kata lain untuk mendapatkan daerah operasi yang terbaik jika dilihat dari segi putaran pompa. Dalam pompa vertikal turbin juga tersedia berbagai konfigurasi, konstruksi dan bahan untuk memenuhi kebutuhan aplikasi. Di antaranya adalah sebagai berikut : a.Terbuka atau tertutup lineshaft konstruksi b.Impeller tertutup atau semi-terbuka c.Memakai cincin impeller Bowl dan tertutup d.Cast besi atau baja fabrikasi kepala debit e.Penyegelan konfigurasi untuk konstruksi lineshaft terbuka f.Dikemas dengan kemasan kotak grafit fleksibel g.Tunggal atau ganda mekanik segel pada pompa terdapat kerusakan yaitu pada kavitasi dan keausan. Kavitasi adalah fenomena perubahan fase uap dari zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang hingga di bawah tekanan uap jenuhnya. [2].Pada pompa bagian yang sering mengalami kavitasi adalah sisi hisap pompa. Misalnya, air pada tekanan 1 atm akan mendidih dan menjadi uap pada suhu 100 derajat celcius. Tetapi jika tekanan direndahkan maka air akan bisa mendidih pada temperatur yang lebih rendah bahkan jika tekanannya cukup rendah maka air bisa mendidih pada suhu kamar. Apabila zat cair mendidih, maka akan timbul gelembunggelembung uap zat cair. Hal ini dapat terjadi pada zat cair yang sedang mengalir di dalam pompa maupun didalam pipa. Tempat-tempat yang bertekanan rendah dan/atau yang berkecepatan tinggi di dalam aliran,
57
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 6, No.2 September 2013
maka akan sangat rawan mengalami kavitasi. Misalnya pada pompa maka bagian yang akan mudah mengalami kavitasi adalah pada sisi isapnya. Sedangkan keausan (wear) didefinisikan perpindahan material dari permukaan suatu objek melalui kontak dengan permukaan objek lain yang bergerak relatif satu sama lain. Keausan dapat dibagi dua kategori; keausan yang didominasi oleh sifat mekanik bahan, dan keausan yang didominasi oleh sifat kimia bahan. Tipe keausan yang terjadi pada bantalan luncur ini adalah interaksi antara satu permukaan meluncur relatif terhadap permukaan lainnya pada suatu jarak tertentu. Mekanisme aus (wear) untuk luncuran kering tergantung pada beberapa variabel; kehalusan permukaan, geometri permukaan, orientrasi, kecepatan luncur, kekerasan relatif antar permukaan, mikrostruktur bahan dan lain-lain. Jadi laju keausan yang terjadi tidak murni karena sifat-sifat bahan saja dan tidak selalu terjadi secara merata.Jenis keausan yang terjadi ialah keausan abrasif yaitu karena adanya gesekan antara material yang keras (poros) dan material yang lunak (bantalan). Untuk lebih mempermudah kita mengerti tentang terjadinya gesekan dan keausan pada bantalan luncur atau yang biasa disebutkan sebagai mekanisme tribology yaitu friction,wear dan lubrication. Terjadinya gesekan antara kedua permukaan tersebut dapat menyebabkan terjadinya perpindahan material yang aus (chips) yang terjadi diantara kedua permukaan material yang bersentuhan. 3. Metodologi Penelitian Memberikan uraian dari pelaksanaan penelitian yang dilakukan penulis untuk mengetahui kerusakan dan sistem pemeliharaan yang dilakukan oleh perusahaan a)Spesifikasi Motor Penggerak Tipe : Tait Model 15 BCH-3 Type impeller : Tertutup Jenis pompa : Vertikal Penggerak pompa : Motor listrik Power Input : 110 KW
ISSN 2338-1035
Putaran : 1470 rpm b)Spesifikasi Pompa Head : 50 m Puataran : 1470 rpm Capasitas : 150 l/s c).Pipa 1.Diameter 600 mm dengan panjang 70 m 2.Diameter 250 mm dengan panjang 20 m d)Data fluida Jenis fluida : Air Temperature : 300C
Gambar1 Pompa vertikal 4. Hasil dan Pembahasan Dalam memaksimalkan performance pompa, pemeliharaan harus tetap dilakukan, namun peristiwa kerusakan tentu akan terjadi, namun dengan langkah preventivekerusakan dapat diprediksi agar dapat direncanakan perbaikan kapan dan tidak terjadi kerusakan yang lebih fatal. Kerusakan pada pompa umumya terjadi pada bagian packing, bearing, impeller, dan shaft[3]. 1. Impeller Tanda-tanda kerusakan pada impeller adalah: a. debit air yang dihasilkan berkurang. b. Pada impeller juga sering terjadi kavitasi atau keropos
58
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 6, No.2 September 2013
ISSN 2338-1035
4. Packing Tanda-tanda bahwa Gland peacking itu sudah rusak adalah pompa kurang hisap karena terlalu banyak udara di dalam pompa dan kadang-kadang air mengalir deras di sela-sela pompa. Gambar 2 Impeller yang mengalami kerusakan Cara penanggulangannya adalah dengan cara memperhatikan keperluan dan kapasitas penggunaan pompa dan memilih spesifikasi pompa yang tepat. 2) Bearing Tanda-tanda kerusakan pada bearing adalah: a. Getarannya tinggi dan dapat diukur dengan vibrator meter b. Suaranya kasar c. Bahan pelumas yang tidak sesuai akibatnya akan terjadi korosi atau pengumpalan pelumas yang dapat menghambat berputarnya bantalan.
Gambar 3; Bearing Cara menanggulanginya adalah dengan cara memberikan pelumasan yang cukup agar putaran poros pada bearing tetap balance dan tidak menimbulkan gesekan yang berlebihan. 3) Poros (shaft) Pada bagian ini terjadi beban puntir yang berlebihan akan mengakibatkan poros akan patah. Shaft merupakan tempat bertumpunya bearing. Kita harus menjaga bearing berputar pada porosnya agar shaft terjaga dengan baikcdan tahan lama
Gambar 4 Packing Untuk mencari NPSH pompa Untuk mencari P uap jenuh air pada 250c adalah Pu = Patm A ɤ ( hA) = 1,412 kgf/m2.0,02 m2. 955 kg/m2 (11,8 . 0,2) = 63,65 kgf/m2 Pa= 1 atm = 1,033 kg/cm2 = 10330 kg/m2 NPSH = Pa/ɤ - hs - htot - Pv/ɤ NPSH = 10332/995-1–1,6– 63,65/995 = 10,38 – 1 – 1,6 – 0,06 =7,76 m NPSH yang tersedia adalah 20,5 m, maka NPSH yang tersedia lebih besar dari pada NPSH yang diperlukan, jadi aman terhadap kavitasi. Volume keausan bantalan tanpa pelumas dapat dihitung dengan rumus: Wr = K.s.W (T.A, Stolarski,1990) Dimana: s = sliding distance m W = beban N K = koefisien keausan per satuan beban per jarak sliding Maka: laju keausan : Wr = (0,2505x10-12 m3/Nm).( 1.756,6 m).(203,2N) = 89.413,75 x 10-12 m3 = 89,41375 mm3 Jadi laju keausan bantalan untuk stiap kali jalan adalah 89,41375 mm3 Dari hasil pengukuran terhadap bantalan setelah beroperasi, diperoleh
59
Jurnal
e-Dinamis, Volume. 6, No.2 September 2013
diameter dalam bantalan arah vertikal adalah 58 mm. Jadi diameter dalam bertambah sebesar 8 mm. Hal ini berarti bantalan telah beroperasi selama: ( 8)/(0,038 ) = 210,5 hari Maka umur bantalan dapat diketahui selama operasi yaitu 210,5 hari. Evaluasi biaya dengan preventive maintenance dan mengunakan Breakdown maintenance Pada PDAM Tirtanadi Sunggal memiliki pompa vertikal sebanyak 14 unit pada Finish Water Pump (FWP),sampel yang dingunakan untuk penelitian adalah satu unit pompa vertikal, dimana biaya yang dikeluarkan oleh perusahaan untuk biaya pompa (CP) per unitnya adalah Rp 41.000.000 dan biaya rata-rata perbaikan setelah rusak (CR) adalah Rp 123.000.000, maka probabilitas kerusakan dan biaya alternative Preventive Maintenance pada pompa adalah :
ISSN 2338-1035
5. Kesimpulan dan Saran Besarnya kavitasi atau kerusakan yang terjadi karena gelembung-gelembung uap zat cair pada pompa adalah 7,38 m Besarnya keausan yang terjadi karena gesekan antara material keras (poros) dan material lunak (bantalan) pada pompa adalah 89,41375 mm3 Hubungan Man Power, Man hour, Material, Tool dan Cosumble adalah berbanding lurus dengan biaya. Semakin besar tingkat kesulitan dari pekerjaan Preventive Maintenace makalcdf semakin besar biaya yang harus dikeluarkan oleh perusahaan tersebut. Pemakaian sistem Preventive Maintenance pada suatu perusahaan akan lebih menguntungkan dari pada menggunakan sistem Breakdown Maintenace. Untuk mendapatkan kinerja kondisi oprasi yang bagus dan efisien, pemilihan pompa sangat memegang peranan penting dapat proses produksi yang mengalirkan fluida cair, jadi pemilihan pompa harus ditinjau dari banyak aspek bukan dari kapasitas atau dari daya saja, tapi dari segi kontruksinya juga harus diperhatikan. Daftar Pustaka [1].Fritz Dietzel, Dakso Sriyono, "Turbin Pompa dan Kompresor", Penerbit Erlangga. Cetakan keempat, Jakarta, 1993.
Gambar 5 Grafik Hasil Analisa dengan Preventive Maintenance dan Breakdown Maintenance Dari grafik di atas kita dapat melihat perbedaan antara preventive maintenance dan dengan breakdownmaintenance , dimana pada biaya yang sama, umur pakai (lifetime) pompa lebih lama[4]. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan preventive lebih menguntungkan baik dari segi biaya dan umur pakai mesin pompa tersebut.
[2].Sularso, Haruo Tahara, Pompa dan Kompressor : Pemilihan, Pemakaian dan Perawatan. PT. Pradnya Paramita, Jakarta 2000. [3].Setiawan, F.D, 2008. Perawatan Mekanikal Mesin Produksi, Maximus, Yogyakarta. [4].Tampubolon, P. Manahan, 2004, Manajemen Operasional, edisi pertama, Ghalia
60
