Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Getaran banyak dipakai sebagai alat untuk melakukan analisis terhadap
mesin-mesin, baik gerak rotasi maupun translasi. Pengetahuan akan getaran dan
data-data yang dihasilkan sangat penting untuk perawatan maupun
troubleshooting. Kemampuan ini bisa membantu perusahaan mereduksi
terjadinya down time dan dapat meningkatkan keuntungan baik dari segi produksi
maupun dari umur mesin (yang lebih panjang).
2.1. Analisa Getaran
2.1.1. Getaran
Getaran secara teknik didefenisikan sebagai gerak osilasi dari suatu objek
terhadap posisi awalnya Pain (2005), karakteristik getaran adalah:
1. Frekuensi, digunakan untuk menggambarkan getaran.
2. Perpindahan, mengindikasikan berapa jauh suatu objek bergetar.
3. Kecepatan, mengindikasikan berapa cepat objek bergetar.
4. Percepatan, mengindikasikan suatu objek bergetar terkait dengan gaya
penyebabnya.
5. Phase, mengindikasikan suatu bagian bergetar relatif terhadap bagian
yang lain.
Tingkat getaran dan jenis persoalan secara analisis:
1. Tingkat getaran secara menyeluruh dapat berubah dengan beban dan
kecepatan, sehingga dapat memberikan gambaran yang salah tentang
kondisi mesin. Analisis spektrum getaran akan mengarahkan kepada
Universitas Sumatera Utara
pengambilan kesimpulan tentang terjadinya persoalan serius, sehingga
tindakan yang tepat terhadap mesin dapat dilakukan.
2. Dalam operasionalnya tidak mudah menghentikan suatu mesin tanpa
mengganggu proses produksi. Oleh karena itu sangatlah penting untuk
mengetahui parah tidaknya suatu persoalan. Analisis dapat menentukan
apakah suatu mesin dapat tetap dijalankan sampai jadwal pemberhentian
pabrik berikutnya.
3. Dengan analisis getaran waktu perbaikan dapat diperkecil karena jenis
permasalahannya telah diketahui. Suku cadang dapat dibeli atau
disediakan sebelum mesin dibongkar.
Analisa getaran merupakan cara yang paling handal untuk mendeteksi
awal gejala kerusakan mekanik, elektrikal pada peralatan, sehingga analisa
getaran saat ini menjadi pilihan teknologi predictive maintenance yang paling
sering digunakan (Scheffer, 2004).
Suatu peralatan yang berputar sebaiknya memiliki suatu nilai getaran
standar (ASTM D3580-95) dan batasan getaran yang diperbolehkan (dibuat oleh
pabrik) sehingga apabila nilai getaran yang terjadi diluar batasan yang diizinkan
maka peralatan tersebut harus menjalani tindakan perawatan.
Semua mesin memiliki tiga sifat fundamental yang berhubungan untuk
menentukan bagaimana mesin akan bereaksi terhadap kekuatan-kekuatan yang
menyebabkan getaran-getaran, seperti sistem pegas-massa yaitu:
1. Massa (m): merupakan inersia untuk tetap dalam keadaan semula
atau gerak. Sebuah gaya mencoba untuk membawa perubahan dalam
keadaan istirahat atau gerak, yang ditentang oleh massa dan satuannya
dalam kg.
2. Kekakuan/stiffness (k): ada kekuatan tertentu yang dipersyaratkan
membengkokkan atau membelokkan struktur dengan jarak tertentu. Ini
Universitas Sumatera Utara
mengukur gaya yang diperlukan untuk memperoleh defleksi tertentu
disebut kekakuan, satuannya dalam N / m.
3. Damping/redaman (c): setelah memaksa set bagian atau struktur ke dalam
gerakan, bagian atau struktur akan memiliki mekanisme inherent untuk
memperlambat gerak (kecepatan). Karakteristik ini untuk mengurangi
kecepatan gerakan disebut redaman, satuannya dalam N /(m/s).
Sebagaimana disebutkan di atas, efek gabungan untuk menahan pengaruh
kekuatan karena massa, kekakuan dan redaman menentukan bagaimana suatu
sistem akan merespon yang diberikan kekuatan eksternal. Sederhananya, cacat
dalam mesin membawa gerakan getaran. Massa, kekakuan dan redaman
mencoba untuk melawan getaran yang disebabkan oleh cacat. Jika getaran akibat
cacat jauh lebih besar daripada tiga karakteristik tersebut maka getaran yang
dihasilkan akan lebih tinggi dan cacat dapat terdeteksi, seperti Gambar 2.1.
berikut ini:
Gambar 2.1. Kerusakan akibat getaran
2.1.2. Karakteristik Getaran
Getaran secara teknik didefenisikan sebagai gerak osilasi dari suatu objek
terhadap posisi objek awal/diam, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Keausan Bantalan
poros
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2. Sistem Getaran Sederhana (Mobley, 2008)
Kondisi suatu mesin dan masalah-masalah mekanik yang terjadi dapat diketahui
dengan mengukur karakteristik getaran pada mesin tersebut.
Karakteristik getaran yang penting antara lain adalah (Pain, 2005):
1. Frekuensi adalah karakteristik dasar yang digunakan untuk mengukur dan
menggambarkan getaran.
2. Perpindahan mengindikasikan berapa jauh suatu objek bergetar.
3. Kecepatan mengindikasikan berapa cepat objek bergetar.
4. Percepatan mengindikasikan suatu objek bergetar terkait dengan gaya
penyebab getaran.
5. Phase mengindikasikan bagaimana suatu bagian bergetar relatif terhadap
bagian yang lain, atau untuk menentukan posisi suatu bagian yang
bergetar pada suatu saat, terhadap suatu referensi atau terhadap bagian
lain yang bergetar dengan frekuensi yang sama.
Dengan mengacu pada gerakan pegas, kita dapat mempelajari
karakteristik suatu getaran dengan memetakan gerakan dari pegas tersebut
terhadap fungsi waktu. Gerakan bandul pegas dari posisi netral ke batas atas dan
kembali lagi ke posisi netral dan dilanjutkan ke batas bawah dan kembali lagi ke
posisi netral, disebut satu siklus getaran (satu periode). Setiap karakteristik ini
menggambarkan tingkat getaran, hubungan karakteristik ini dapat dilihat pada
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 dan 2.4. Sedangkan satuan untuk tiap karaktristik dapat dilihat pada
Tabel 2.1.
Gambar 2.3. Hubungan Antara Perpindahan, Kecepatan dan Percepatan Getaran
(Mobley, 2008)
Gambar 2.4. Skematik Phase Getaran (Mobley, 2008)
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1. Satuan yang digunakan Tiap Karakteristik
Karateristik Getaran
Satuan
Metrik British
Perpindahan
microns peak to peak
( 1 µm = 0.001 mm )
mils peak to peak
(0.001 in )
Kecepatan mm/s in/s
Tabel 2.1. Lanjutan
Karateristik Getaran
Satuan
Metrik British
Percepatan
G
( lg = 980 cm/s2 )
G
( lg = 5386 in/s2 )
Frekuensi cpm, cps, Hz cpm, cps, Hz
Pase derajat derajat
(Sumber : Maintenance Engineering Handbook, Mobley, 2008)
2.1.3. Gerak Harmonik
Getaran dari sebuah mesin merupakan resultan dari sejumlah getaran
individu komponen yang muncul dari gerak atau gaya pada komponen
mekanikal, proses pada mesin ataupun sistem yang saling terkait. Setiap
komponen individu yang bergetar ini memiliki gerak periodik. Gerakan akan
berulang pada periode waktu tertentu. Waktu pengulangan T dimana getaran
berulang disebut perioda osilasi biasanya diukur dalam satuan waktu yaitu detik
dan kebalikannya adalah frekuensi (Scheffer, 2004).
Setiap frekuensi komponen mesin dapat dihitung dengan rumus berikut ini:
1f ...................................................................................... (2.1.)
Universitas Sumatera Utara
dan frekuensi lingkaran atau kecepatan sudut dapat dihitung dengan rumus:
f
21
2 ....................................................................... (2.2.)
Besaran ω biasanya diukur dalam radian per detik atau rps. Bentuk sederhana
dari gerak periodik adalah gerak harmonik, pada gerak harmonik, hubungan
antara perpindahan maksimum dan waktu dapat dinyatakan oleh:
tAx sin ...................................................................... ....... (2.3.)
Amplitudo getaran dapat dinyatakan dalam tiga istilah dasar yaitu perpindahan,
kecepatan, dan percepatan. Kecepatan dalam gerak harmonik berdasarkan
persamaan (2.3) dapat diperoleh dari hasil diferensial perpindahan terhadap
waktu, yaitu:
tAxdt
dx cos ....................................................................
(2.4.)
Sedangkan percepatan harmonik dapat diturunkan dari persamaan (2.4) sehingga:
tAxdt
xd sin2
2
2
............................................................
(2.5.)
2.1.4. Gerak Periodik
Gerak yang berulang dalam selang waktu yang sama disebut gerak
periodik. Gerak periodik ini selalu dapat dinyatakan dalam fungsi sinus atau
cosinus, oleh sebab itu gerak periodik disebut gerak harmonik. Jika gerak yang
periodik ini bergerak bolak-balik melalui lintasan yang sama disebut getaran atau
osilasi. Getaran mesin pada umumnya memiliki beberapa frekuensi yang muncul
bersama-sama. Gerak periodik dapat dihasilkan oleh getaran bebas sistem dengan
banyak derajat kebebasan, dimana getaran pada tiap frekuensi natural memberi
sumbangan. Getaran semacam ini menghasilkan bentuk gelombang komplek
yang diulang secara periodik seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5. Gerak Periodik Gelombang Sinyal Segi empat dan
Gelombang
Pembentukannya Dalam Domain Waktu (Scheffer, 2004)
Dari Gambar 2.5. diatas dapat dijelaskan bahwa:
1. Gelombang pertama yang harus kita amati adalah gelombang (1). Hal ini
diwakili oleh satu siklus. Sebagai skala waktu adalah 1 s yang memiliki
frekuensi 1 Hz.
2. Gelombang berikutnya untuk dipertimbangkan adalah gelombang (3). Hal
ini dapat dilihat bahwa gelombang tersebut memiliki tiga siklus pada
periode yang sama dari gelombang pertama. Jadi gelombang tersebut
memiliki frekuensi 3 Hz.
3. Ketiga adalah gelombang (5). Berikut lima siklus dapat ditelusuri, dan
tentunya memiliki frekuensi dari 5 Hz.
4. Berikutnya adalah gelombang (7) dan gelombang tersebut memiliki tujuh
siklus dan karena itu frekuensi 7 Hz.
Universitas Sumatera Utara
5. Gelombang (9) adalah berikutnya dengan sembilan siklus dan akan
memiliki frekuensi 9 Hz.
Gerak periodik pada Gambar 2.5. dapat dinyatakan dalam deretan sinus dan
cosinus yang dihubungkan secara harmonik. Jika x(t) adalah fungsi periodik
dengan periode τ, maka fungsi ini dapat dinyatakan oleh deret Fourier (Pain,
2005) sebagai:
tbtbtataatx nnnn sin....sincos.....cos2
1)( 11110 ... (2.6)
Dimana:
21 ; 12 n
Pada gelombang segiempat berlaku x(t) = ±A pada t = 0, dan t = τ, dan
seterusnya. Deret ini menunjukkan nilai rata-rata dari fungsi yang diskontinu.
2.1.5. Getaran Bebas (Free Vibration)
Dalam gerak translasi, perpindahan didefinisikan sebagai jarak linier,
dalam gerak rotasi, perpindahan didefinisikan sebagai gerakan sudut (Harris dan
Piersol, 2002), seperti terlihat pada Gambar 2.6. di bawah ini:
Gambar 2.6. Pegas Linier (Harris dan Piersol, 2002)
Pada Gambar 2.6 menunjukan perubahan panjang pegas proporsional dengan
gaya yang bekerja sepanjang-panjangnya, atau:
)( uxkF ............................................................................ (2.7)
Pegas dianggap tidak memiliki massa, sehingga gaya yang bekerja pada salah
satu ujungnya sama dan berlawanan dengan gaya yang bekerja pada ujung yang
k F -F
x U
Universitas Sumatera Utara
lain sehingga konstanta proporsional adalah konstan. Benda Tegar dan Regangan
dapat dilihat pada Gambar 2.7. dan 2.8. berikut:
Gambar 2.7 Benda Tegar (Harris dan Piersol, 2002)
Massa adalah benda tegar (Gambar 2.7) dengan percepatan �̈�, menurut
hukum kedua Newton sebanding dengan resultan semua gaya yang bekerja pada
massa.
xmF ................................................................................... (2.8)
Gambar 2.8 Redaman (Harris dan Piersol, 2002)
Konstanta c adalah koefisien redaman, redaman yang ideal dianggap tidak
memiliki massa sehingga besarnya gaya pada kedua ujungnya sama namun
arahnya berlawanan, sehingga dapat dirumuskan:
)( uxcF .......................................................................... (2.9)
Free vibration tanpa redaman dapat dilihat pada Gambar 2.9. di bawah ini:
m F
x
x u
F c
-F
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.9. Sistem 1 DOF Tanpa Redaman (Harris dan Piersol, 2002)
Persamaan Newton untuk massa. Gaya 𝑚�̈� yang diberikan oleh massa
dan pegas massa yang berlawanan dengan gaya 𝑘𝑥 diterapkan oleh pegas pada
massa.
0 kxxm ............................................................................. (2.10)
dimana x = 0 karena posisi kesetimbangan massa. Sehingga solusi untuk
penyelesaian diatas adalah:
tm
kBt
m
kAx cossin ...................................................... (2.11)
dimana m
k adalah sudut frekuensi natural.
sec/radm
kn .................................................................. (2.12)
Osilasi sinusoida massa berulang terus menerus, dan interval waktu untuk
menyelesaikan satu siklus periode:
n
T
2 .................................................................................. (2.13)
Dan kebalikan periode adalah frekuensi natural.
W
kg
m
k
Tf n
n
2
1
2
1
2
1 ....................................... (2.14)
Sedangkan free vibration dengan redaman dapat dilihat seperti Gambar 2.10. di
bawah ini:
x
m
k
X X
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10. Sistem Pegas Massa dan Diagram Benda Bebas
(Harris dan Piersol, 2002)
Hukum Newton kedua adalah dasar untuk meneliti gerak sistem, pada
Gambar 2.10 perubahan bentuk pegas pada posisi kesetimbangan adalah Δ dan
gaya pegas kΔ adalah sama dengan gaya gravitasi w yang bekerja pada massa m.
mgwk .......................................................................... (2.15)
Hukum Newton kedua untuk gerak diterapkan pada massa m:
)( xkwFxm .......................................................... (2.16)
dan karena kΔ = w, diperoleh:
kxxm ................................................................................. (2.17)
frekuensi lingkaran m
k2 ; sehingga persamaan dapat ditulis:
02 xx .............................................................................. (2.18)
sehingga persamaan umum dari persamaan diferensial linier orde kedua yang
homogen:
0cossin tBtAx ....................................................... (2.19)
Perioda natural osilasi dibentuk dari 𝜔𝑛𝜏 = 2𝜋; atau
Universitas Sumatera Utara
k
m 2 ............................................................................. (2.20)
dan frekuensi natural adalah:
k
mfn
2
1 .................................................................... (2.21)
Persamaan homogen untuk Gambar 2.9 adalah:
0 kxxcxm ..................................................................... (2.22)
dan koefisien redaman kritis adalah:
mkmCc 22 ........................................................... (2.23)
sehingga rasio redaman adalah:
cC
c .................................................................................... (2.24)
Sehingga:
m
C
m
c c
22 .............................................................. (2.25)
2.1.6 Getaran paksa (Force vibration)
Force vibration tanpa redaman dapat dilihat pada Gambar 2.11. berikut:
Gambar 2.11. Sistem Teraksitasi Akibat Gaya Tanpa Redaman
(Harris dan Piersol 2002)
m
F
k
x
Universitas Sumatera Utara
Getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar disebut getaran paksa
seperti pada Gambar 2.11. Eksitasi ini biasanya dihasilkan oleh ketidak
seimbangan pada mesin-mesin yang berputar.
tFkxxm sin0 ................................................................. (2.26)
Sedangkan untuk force vibration dengan redaman dapat dilihat pada Gambar
2.12. di bawah ini:
Gambar 2.12. Sistem Teraksitasi Akibat Gaya dengan Redaman (Harris dan
Piersol,
2002)
Gambar 2.12 diatas sistem yang teredam karena kekentalan dengan eksitasi
harmonik, persamaan diferensial geraknya adalah:
tFkxxcxm sin0 .......................................................... (2.27)
Solusi khusus persamaan diatas adalah keadaan tunak (steady state) dengan
frekuensi ω yang sama dengan frekuensi eksitasi, sehingga dapat diasumsikan
menjadi:
)sin( tAx ...................................................................... (2.28)
tBtAx cossin ............................................................. (2.29)
dengan A adalah amplitudo osilasi dan ф adalah beda fase simpangan terhadap
gaya eksitasi, maka diperoleh:
m F
k
x
c
Universitas Sumatera Utara
222
0
)()( cmk
FA
.................................................... (2.30)
dan
2
1tan
mk
c
................................................................. (2.31)
Dengan membagi pembilang dan penyebut persamaan (2.30) dan (2.31) dengan k,
diperoleh:
222
0
1
k
c
k
m
k
F
A
....................................................... (2.32)
k
m
k
c
2
1
tan
................................................................ (2.33)
2.1.7. Penentuan Indikator
Proses penentuan indikator tranduser yang akan digunakan harus
mempertimbangkan parameter apa yang kita inginkan untuk diukur. Biasanya
parameter-parameter tersebut adalah perpindahan, kecepatan dan percepatan.
Untuk pemilihan parameter pengukuran dapat dilakukan dengan melihat panduan
seperti yang tercantum dalam Tabel 2.2. di bawah ini:
Tabel 2.2. Panduan Pemilihan Parameter Pengukuran
Parameter Faktor pemilihan
Perpindahan
(displacement)
a) frekuensi rendah, dibawah 600 cpm
b) pengukuran getaran shaft pada mesin berat dengan rotor yang
relatif ringan.
c) menggunakan transduser velocity dan tranduser acceleration.
Universitas Sumatera Utara
d) transduser velocity, untuk mengukur displacement dengan
rang
Tabel 2.2. Lanjutan
Parameter Faktor pemilihan
kaian single integrator.
e) transduser accelerometer, dapat digunakan untuk mengukur
diplacement getaran dengan rangkaian double integrator.
Kecepatan
(velocity)
a) range frekuensi antara 600 – 100.000 cpm
b) pengukuran over all level getaran mesin
c) untuk melakukan prosedur analisa secara umum
Percepatan
(acceleration)
a) pengukuran pada frekuensi tinggi/ultrasonic sampai 600000
cpm atau lebih
b) untuk pengukuran spike energy pada roll bearing, ball
bearing, gear, dan sumber getaran aerodinamis dengan
frekuensi tinggi
2.1.8 Standard Pengukuran Getaran
Nilai efektif kecepatan getaran digunakan untuk menilai kondisi mesin.
Nilai ini dapat ditentukan oleh hampir semua pengukuran perangkat getaran
konvensional. Standard yang digunakan untuk pengukuran getaran antara lain
ASTM D3580-95 (Standard Test Methods For Vibration), ANSI S3.40
(Mechanical Vibration and Shock), DIN 31692-3 (Vibration Monitoring) dan
Universitas Sumatera Utara
ISO 10816-3 (Gambar 2.13) dengan perincian sebagai berikut
(www.mantenimientoplanificado.com):
ISO 10816-1: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin oleh non-rotating bagian
umum.
ISO 10816-2: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian base
turbin uap dan generator yang melebihi 50 MW dengan operasi
kecepatan 1500 rpm, 1800 rpm, 3000 rpm, 3600 rpm.
ISO 10816-3: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian
industri mesin dengan daya nominal di atas 15 kW dan nominal
kecepatan antara 120 rpm dan 15 rpm.
ISO 10816-4: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian
turbin gas didorong tidak termasuk pesawat dan turunannya.
ISO 10816-5: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian
mesin hydraulic power generating dan pompa.
ISO 10816-6: Mesin reciprocating dengan rating daya 100 kW.
Gambar 2.13 ISO 10816-3 Vibration
Zona A: Hijau, vibrasi dari mesin sangat baik dan dibawah vibrasi yang
diizinkan.
Universitas Sumatera Utara
Zona B: Kuning, vibrasi dari mesin baik dan dapat dioperasikan karena masih
dalam batas yang diizinkan.
Zona C: Orange, vibrasi dari mesin dalam batas toleransi dan hanya dioperasikan
dalam waktu terbatas.
Zona D: Merah, vibrasi dari mesin dalam batas berbahaya dan kerusakan dapat
terjadi pada mesin.
Analisis data dimulai dengan pembahasan informasi hasil pengukuran
dalam domain waktu. Data ini merupakan data awal yang cukup penting karena
perilaku sinyal mencerminkan kondisi mesin dan data ini merupakan data paling
hulu. Data ini dapat diolah lebih lanjut menjadi data dalam domain frekuensi.
Data ini dapat dihubungkan dengan putaran yang terjadi pada poros pompa
tersebut. Untuk keperluan diagnosis digunakan berbagai teknik pengolahan data
lanjutan misalnya: peta spectrum frekuensi dan order-tracking.
Masalah resonansi bisa dipahami lebih baik bila frekuensi pribadi suatu
struktur dapat diketahui. Salah satu cara untuk mengetahui frekuensi pribadi
tersebut adalah dengan melakukan pengukuran fungsi respon frekuensinya.
Pengukuran ini melibatkan beberapa aspek penunjang diantaranya adalah teknik
eksitasi getaran yang dikenakan pada struktur.
2.2 Kopling Flens Sabuk
2.2.1 Kopling
Kopling adalah suatu elemen yang berfungsi sebagai penerus putaran dan
daya dari poros penggerak keporos yang digerakkan tanpa terjadi slip, dan
kedudukan kedua sumbu poros dalam satu garis atau boleh berbeda sedikit.
Kopling dapat dibedakan menurut sifat penyambungan kedua porosnya, yaitu
kopling tetap dan kopling tidak tetap. Kopling tetap selalu dalam keadaan
terhubung, sedangkan kopling tidak tetap dapat dilepaskan bila diperlukan
(Suryanto, 1995).
Kopling harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
1. Mudah dihubungkan atau dilepaskan.
2. Mampu meneruskan daya dan putaran sepenuhnya tanpa slip.
3. Kuat terpasang pada porosnya.
4. Tak terdapat bagian yang mudah lepas.
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Modifikasi kopling sabuk
Kopling ini dimodifikasi untuk meneruskan momen dengan perantaraan
flens sabuk yang diikat dengan menggunakan baut dan mur. Dengan demikian
pembebanan yang berlebihan pada poros penggerak pada waktu dihubungkan,
dapat dihindari dengan adanya sabuk yang terbuat dari bahan yang fleksibel,
maka kopling menjadi tidak kaku, dapat dilihat pada Gambar 2.14.
Gambar 2.14 Kopling dan sabuk
2.3 Pompa
Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu fluida
dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut.
Standard pompa sesuai dengan API 610, ISO 5199, DIN 24256.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15 Pompa Sentrifugal
Gambar 2.16 Komponen Pompa Sentrifugal
Gambar 2.17 Poros pompa
Komponen pompa dapat dilihat pada Gambar 2.15 dan 2.16 antara lain:
1. Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana
poros pompa menembus casing.
2. Packing digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari
casing pompa melalui poros yang bahannya terbuat dari asbes atau teflon.
poros
Universitas Sumatera Utara
3. Shaft/poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak
selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian
berputar lainnya.
4. Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan
keausan pada stuffing box.
5. Vane sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.
6. Casing merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai
pelindung elemen yang berputar.
7. Eye of Impeller bagian sisi masuk pada arah isap impeller.
8. Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi
energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga
cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi
kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.
9. Casing wear ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang
melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller,
dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.
10. Bearing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari
poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial.
Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar
dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.
11. Discharge nozzle merupakan nosel pada sisi keluar.
2.3.1 Karakteristik Pompa
Universitas Sumatera Utara
Karakteristik pompa adalah prestasi pompa dalam bentuk grafik
hubungan antara head (H), daya (N) dan efisiensi (η) terhadap debit (Q) seperti
terlihat pada Gambar 2.18.
Gambar 2.18. Kurva Karakteristik Pompa Sentrifugal
Head pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk
mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi
pompa, atau tekanan untuk mengalirkan sejumlah zat cair yang dinyatakan dalam
satuan panjang.
Menurut Bernoully ada tiga macam energi (head) fluida yaitu energi
tekanan, energi kinetik dan energi potensial. Hal ini dinyatakan pada persamaan
(2.34) sebagai berikut (Sularso, 2006):
Zg
VPH
2
2
.................................................................... (2.34)
dimana :
H : head total pompa (m)
𝑃
𝛾 : head tekanan (m)
𝑉2
2𝑔 : head kecepatan (m)
Z : head statis total (m)
Selain ketiga head tersebut pada instalasi terjadi losses yang disebut head
losses. Head losses akibat adanya perlengkapan pipa disebut head minor
sedangkan akibat turbulensi dan gesekan disebut head mayor. Kerugian head
minor dapat dicari dengan persamaan (2.35).
g
Vfhm
2
2
............................................................................... (2.35)
dimana:
Universitas Sumatera Utara
ℎ𝑚 : head loss minor (m)
𝑓 : koefisien kerugian dari perlengkapan pipa
Head losses mayor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Darcy-
Weisbach pada persamaan (2.36).
g
V
D
Lfh f
2
2
............................................................................ (2.36)
dimana:
ℎ𝑓 : head loss mayor (m)
L : panjang pipa (m)
D : diameter dalam pipa (m)
V : kecepatan aliran (m/s)
g : percepatan gravitasi (m/s2)
Koefisien untuk pipa licin adalah:
21Re
316,0f .............................................................................. (2.37)
Sedangkan total losses adalah penjumlahan loss mayor dan loss minor yang
dinyatakan pada persamaan (2.38).
mf hhh .............................................................................. (2.38)
2.4. Pengolahan Data Vibrasi
2.4.1. Time Domain
Pengolahan data secara time domain melibatkan data hasil pengukuran objek
pemantauan respon getaran, tekanan fluida kerja, temperatur fluida kerja maupun
aliran fluida kerja. Dalam kasus pengukuran temperatur dengan thermometer
yang konvensional karena karakteristik alat ukurnya, maka tidak dapat dilakukan
pengukuran temperatur secara dinamik. Demikian pula halnya dengan
pengukuran aliran fluida kerja, sehingga untuk memungkinkan pengukuran objek
Universitas Sumatera Utara
pemantauan berupa sinyal dinamik, maka diperlukan sensor yang memiliki
karakteristik dinamik tertentu.
Gambar 2.19. Karakteristik Sinyal Statik dan Dinamik
Hasil pengukuran objek pemantauan dalam domain waktu seperti Gambar 2.19
dapat berupa sinyal:
1. Sinyal statik, yaitu sinyal yang karakteristiknya (misal: amplitudo, arah
kerjanya) tidak berubah terhadap waktu.
2. Sinyal dinamik, yaitu sinyal yang karakteristiknya berubah terhadap
waktu, sehingga tidak konstan.
Sinyal dinamik yang sering ditemui dalam praktek berasal dari sinyal getaran,
baik yang diukur menggunakan accelerometer, vibrometer, maupun sensor
simpangan getaran. Untuk keperluan pengolahan sinyal getaran dalam time
domain, perlu diperhatikan karakteristik sinyal getaran yang dideteksi oleh
masing-masing sensor percepatan, kecepatan, dan simpangan getaran
(displacement).
Universitas Sumatera Utara
2.4.2. Frekuensi Domain
Pengolahan data frekuensi domain umumnya dilakukan dengan tujuan:
1. Untuk memeriksa apakah amplitudo suatu frekuensi domain dalam batas
yang diizinkan oleh standar.
2. Untuk memeriksa apakah amplitudo untuk rentang frekuensi tertentu
masih berada dalam batas yang diizinkan oleh standar.
3. Untuk tujuan keperluan diagnosis.
Secara konseptual, pengolahan frekuensi domain dilakukan dengan
mengkonversikan data time domain ke dalam frekuensi domain. Dalam
praktiknya proses konversi ini dilakukan menggunakan proses FFT (Fast Fourier
Transfer) atau Transformasi Fourier Cepat seperti terlihat pada Gambar 2.20.
Gambar 2.20. Hubungan Time Domain dengan Frekuesi Domain
Data domain waktu merupakan respon total sinyal getaran, sehingga karakteristik
masing-masing sinyal getarannya tidak terlihat jelas. Dengan bantuan konsep
deret Fourier, maka sinyal getaran ini dapat dipilah-pilah menjadi komponen
dalam bentuk sinyal sinus yang frekuensinya merupakan frekuensi-frekuensi
dasar dan harmoniknya.
Time Domain
Frekuensi Domain
F
F
T
F
F
T
Universitas Sumatera Utara