Kajian Eksperimental Susunan Pompa Secara Pararel Terhadap Karakteristik Vibrasi Pompa Sentrifugal Satu Tingkat

KAJIAN EKSPERIMENTAL SUSUNAN POMPA SECARA

PARALEL TERHADAP KARAKTERISTIK VIBRASI

POMPA SENTRIFUGAL SATU TINGKAT

TESIS

Oleh

SURIADY SIHOMBING 047015015/TM

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

MEDAN

2008

Judul Tesis : KAJIAN EKSPERIMENTAL SUSUNAN POMPA SECARA PARALEL TERHADAP KARAKTERISTIK VIBRASI POMPA SENTRIFUGAL SATU TINGKAT Nama Mahasiswa : Suriady Sihombing

Nomor Pokok : 047015015 Program Studi : Teknik Mesin

Menyetujui Komisi pembimbing

( Dr.Ing.Ikhwansyah Isranuri ) Ketua

( Ir. Tugiman ,MT ) ( Ir A.Halim Nasution,M.Sc ) Anggota Anggota

Ketua Program Studi, Direktur,

( Prof.Dr.Ir.Bustami Syam,MSME ) ( Prof.Dr.Ir.T Chairun Nisa B,MSc.)

Telah diuji pada

Tanggal 03 Maret 2008

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Dr.Ing.Ikhwansyah Isranuri Anggota : 1. Ir.Tugiman, MT

2. Ir. A. Halim Nasution, M.Sc 3. Prof.Dr.Ir. Bustami Syam, MSME 4. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D

ABSTRAK

Tesis ini adalah merupakan laporan hasil penelitian eksperiment tentang pengaruh gaya beban yang diberikan dinamometer terhadap perilaku pompa sentrifugal satu tingkat yang tersusun secara parallel. Latar belakang tesis disebabkan beberapa gejala kegagalan pada unit Pompa yang diprediksi akibat getaran, temperatur dan keausan peralatan. Tujuannya untuk mendapatkan besar getaran yang terjadi pada pompa Sentrifugal yang disusun secara parallel dengan metode batas stabilitas getaran. Pompa yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah jenis sentrifugal dengan head maksimum 30 m, kapasitas maksimum 5 liter/dt dan daya 1850 Watt. Pipa isap menggunakan pipa PVC, diameter pipa isap 2 inchi dengan panjang 0,86 m dan dilengkapi dengan katup dan manometer. Diameter pipa tekan 3 inchi dengan panjang 3,78 m yang dilengkapi dengan katup. manometer, dan flowmeter. Head static dari sistem 0,77 m dan head total sistem 3,9 m. Pengujian perilaku getaran dimulai dari pemberian beban gaya 2 kg, 2,2 kg, 2,4 kg, 2,6 kg, 2,8 kg dan diukur getaran yang timbul dengan vibrometer digital Hand HeldVibration meter 908 B. Titik pengukuran diambil delapan titik : pada landasan P-01, P-02, P-03, P-04, pada pompa 05, P-06, pada electromotor P-07, P-08, serta diukur dari arah aksial, vertikal dan horizontal. Dari hasil pengujian diperoleh bahwa getaran yang paling rendah terdapat pada Pompa titik P-06 dengan harga simpangan 27,5 x 10-6 m dan tertinggi pada electromotor titik P-07 dengan harga simpangan 170 x 10-6 m. Dari standartd ISO 10816-3 untuk velocity pada Pompa dengan harga rata-rata aksial 2,64 m/s; vertikal 0,795 m/s dan arah horizontal 1,39 m/s dikategorikan pada zona A berwarna hijau muda, getaran dari mesin baik dan dapat dioperasikan tanpa larangan. Semakin kecil head harga frekuensi semakin besar dan untuk kapasitas yang semakin besar maka harga frekuensi semakin besar.

Kata-kata kunci : Pompa sentrifugal paralel, Manometer, getaran, Dinamometer, Tachometer, Elektromotor dan landasan.

ABSTRACT

This research concerns about the result experimental of load force to give of dynamometer toward single stage centrifugal pump to in parallel operation. Centrifugal pump is used in this research with maximum head 30 m, maximum capacity 5 liter/sec and 1850 watt power. PVC pipes are used at suction pipes and discharge pipes. Diameter is 2 in and 0.86 m long, it is equipped with valve and manometer. Diameter of discharge pipes is 2 in with 3.78 m long, it is equipped with valve, manometer, and flowmeter. Static head is 0.77 m and 3.9 m total head of system. Vibration characteristic testing is started from force 2 kg, 2.2 kg, 2.4 kg, 2.6 kg, 2.8 kg. and responding of vibration is measured by vibrometer digital Hand Held Vibration meter 908B . Measured point are eight points : at base plate P-01, P-02, P-03, P-04 , at pump P-05, P-06, at electromotor P-07, P-08, and measured from axial, vertical and horizontal direction. The result of the research is found out that increase to give of load and head made increase vibration emerge. The highest displacement occurs in electromotor at P-07 point with displacement value 170 μm, and the lower displacement occurs in pump at P-06 point with displacement value 27.5 μm. The highest velocity occurs in base plate at P-04 point with velocity value 4.85 m/sec, the lower velocity occurs in pump at P-06 point with velocity value 0.10 m/sec. the highest acceleration occurs in base plate at P-04 point with acceleration value 6.85 m/sec2, the lower acceleration occurs in electromotor at P-08 point with acceleration Value 1.55 m/sec2. The smaller head is the higher value frequency and the higher capacity is the higher value frequency.

Keys words : Centrifugal parallel pump , Manometer, Vibration, Dynamometer Tachometer, Electromotor and Base plate.

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa,dengan berkat limpahan rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan judul KAJI EKSPERIMENTAL KARAKTERISTIK VIBRASI POMPA PARALEL TERHADAP POMPA SENTRIFUGAL SATU TINGKAT .

Tesis ini dilakukan pada Pusat Riset Noise and Control Vibration departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU dan Laboratorium Pengujian Mesin Universitas HKBP Nommensen Medan. Penulisan tesis ini terlaksana berkat bimbingan dan arahan dari berbagai pihak terutama komisi pembimbing yang telah banyak memberikan masukan dan saran demi kesempurnaan pelaksanaan penelitian.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang setinggi tingginya kepada Dr-Ing Ikhwansyah Isranuri dan Ir Tugiman ,MT serta Ir. A Halim Nasution ,M.Sc selaku komisi pembimbing yang telah memberikan petunjuk dalam menentukan langkah penelitian.

Ucapan terima kasih dan penghargaan juga ditujukan penulis kepada Prof.Dr. Ir.Chairun Nisa B, M.Sc selaku direktur sekolah pascasarjana, Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku ketua program studi Magister Teknik Mesin SPs- USU yang memberikan kesempatan dan fasilitas dalam menyelesaikan pendidikan pada program studi Magister Teknik Mesin SPs-USU serta seluruh dosen dan staf administrasi Program Studi Magister Teknik Mesin SPs – USU dan rekan rekan yang telah memberikan tanggapan dan saran-saran perbaikan.

Penulis menyadari masih banyak ketidaksempurnaan dari penulisan proposal tesis ini,oleh karena itu sangat diharapkan adanya kritik dan saran yang sifatnya membangun.

Medan,10 Januari 2008 Penulis

Suriady Sihombing

RIWAYAT HIDUP

Data Pribadi

1. Nama : Suriady Sihombing

2. Tempat/Tgl lahir : P.Siantar, 30 Januari 1964

3. Pekerjaan : Dosen

4. Pangkat : IV-A

5. Jabatan : Kepala Laboratorium

6. Instansi : Univ. HKBP Nommensen

7. Alamat : Jl.Turi Gg. Parulian NO.156 Medan 20210

Telp. (061)7866695 HP. 08163137059

Pendidikan

Tahun

Masuk Tamat

Jenjang Pendidikan

1970 1976 Sekolah Dasar (SD) Taman Siswa P.Siantar

1976 1979 Sekolah Menegah Pertama (SMP) Taman.Siswa

P.Siantar

1979 1982 Sekolah Menegah Atas (SMA) Negeri 2 P.Siantar

1982 1987 Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Univ. HKBP

Nommensen

2005 2008 Sekolah Pascasarjana USU Prog.Magister Teknik Mesin

Riwayat Pekerjaan

No Pekerjaan Tahun

1 Kepala Lab. Metalurgi 1988-1992

2 Kepala Lab. Pengujian Mesin 1993-1995

3 Kepala Lab. Teknologi Mekanik 1996-1999

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK … ………. i

ABSTRACT ……….. ii

KATA PENGANTAR ………... iii

RIWAYAT HIDUP ……… v

DAFTAR ISI ………. vi

DAFTAR TABEL ………. viii

DAFTAR GAMBAR ………. x

DAFTAR LAMPIRAN ……….. xiv

DAFTAR ISTILAH ……… xv

BAB 1 PENDAHULUAN ……… …… 1

1.1 Latar Belakang ……… 1

1.2 Perumusan Masalah ………... 4

1.3 Tujuan Penelitian ……… 5

1.4 Manfaat Penelitian ………... 7

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ……… 8

2.1 Vibrasi .. ……… …… 9

2.2 Pompa ……… …… 18

2.3 Kerangka Konsep ………. …… 23

BAB 3 METODE PENELITIAN ………. 26

3.1 Tempat Dan Waktu ……… … …….. 26

3.2 Bahan Peralatan Dan Metode ………... 26

3.3 Variabel yang Diamati ………... 29

3.4 Teknik Pengukuran,Pengolahan Dan Analisa Data ………... 29

3.5 Pelaksanaan Penelitian ……… …….. 30

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ……… 31

4.1 Pendahuluan ……… ……… 31

4.2 Pengukuran respon getaran pompa parallel pada gaya dinamometer 33

4.3 Perhitungan getaran pompa ………… 73

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ……… …. 111

DAFTAR PUSTAKA ……… . … 113

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

4.1 Hasil Pengukuran Respon Getaran pada Landasan dengan F = 2 kg Pada P-01 ……… 32 4.2 Amplitudo pada F = 2 kg; P-01 ……… 35

4.3 Hasil Pengukuran Respon Getaran pada Landasan dengan F = 2 kg Pada P-02 ……… 39 4.4 Amplitudo pada F = 2 kg; P-02 ……… 40

4.5 Hasil Pengukuran Respon Getaran pada Landasan dengan F = 2 kg Pada P-03 ……… 43 4.6 Amplitudo pada F = 2 kg; P-03 ……… 44

4.7 Hasil Pengukuran Respon Getaran pada Landasan dengan F = 2 kg Pada P-04 ……… 47

4.8 Amplitudo pada F = 2 kg; P-04 ……… 48

4.9 Hasil Pengukuran Respon Getaran pada Pompa dengan F = 2 kg Pada P-05 ………. 51

4.10 Amplitudo pada F = 2 kg; P-05 ………. 52

4.11 Hasil Pengukuran Respon Getaran pada Pompa dengan F = 2 kg Pada P-06 ………. 54 4.12 Amplitudo pada F = 2 kg; P-06 ……….. 55

4.13 Hasil Pengukuran Respon Getaran pada Electromotor pd F = 2 kg; P-07.. 57 4.14 Amplitudo pada F = 2 kg; P-07 ……….. 58

4.15 Hasil Pengukuran Respon Getaran pada Electromotor pd F = 2 kg;P-08.. 60

4.16 Amplitudo pada F = 2 kg; P-08 ……….. 60

4.17 Spesifikasi Pompa ……… 73

4.19 Hasil Pengukuran pada Landasan dengan Gaya F = 2 kg pada P-02 … 84

4.20 Hubungan Head, Kapasitas, dan Putaran ……….. 94

4.21 Hasil Pengolahan Data Getaran untuk Base Plate (landasan) Mesin Pompa Sentrifugal pd Titik P-01, P-02, P-03, P-04 Kondisi Domain. .. 102 4.22 Hasil Perhitungan Kecepatan Sudut dan Amplitude Landasan Pompa Sentrifugal pada Frekuensi Domain . ……… 103 4.23 Hubungan Simpangan vs Frekuensi pada Titik P-01 ……..………… 104

4.24 Hubungan Kecepatan vs Frekuensi pada Titik P-01 ……….. 105

4.25 Hubungan Percepatan vs Frekuensi pada Titik P-01 ………. 106

4.26 Hasil Rata-Rata Rekapitulasi Data Perhitungan toori dari Empat titik pada Landasan Kondisi Frekuensi Domain …………. 107 4.27 Hasil Rata-Rata Rekapitulasi Data Pengukuran Empat titik di Landasan Pada Kondisi Frekuensi Domain ……… 107

4.28 Perubahan persentase hasil pengukuran dengan perhitungasn teori … 108

4.29 Hubungan Head, Kapasitas terhadap Displacement, Velocity,

Acceleration pada Pompa P-05 dan Pompa P-06. ………. 109

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

1.1 Kurva-Kurva Tinggi Tekan-Kapasitas Pompa-Pompa yang

Beroperasi Secara Paralel ……….. 4 1.2 Standart ISO 10816-3 untuk getaran ……… 5

2.1 Gerak Harmonik sebagai Proyeksi suatu Titik yang Bergerak

pada Lingkaran ……….. 10 2.2 Gerak Periodek dengan Periode τ ………. 10

2.3 Sistem Pegas Massa dari Diagram Benda Bebas ……… 11

2.4 Sistem yang Teredam Karena Kekentalan dengan Eksitasi

Harmonik .……… 12 2.5 Model Pendekatan Getaran ………. 14 2.6 Karakteristik Sinyal Statik dan Dinamik ……… 17

2.7 Hubungan Data Time Domain dan Frekuensi Domain ………. 18

2.8 Kurva Head dan Kapasitas ……… 20 2.9 Hubungan Pompa Paralel ……….. 21 2.10 Kerangka konsep ………. 25 3.1 Konstruksi Pompa Sentrifugal ……….. 26

3.2 Setting Eksperiment dan Alat Uji ……….. 27

3.3 Konstruksi Pompa Sentrifugal ……….. 27

3.4 Pelaksanaan penelitian ……….. 30

4.1 Hubungan Amplitudo dengan Waktu pada F = 2 kg, P-01 ….…………. 36

4.2 Hubungan Simpangan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-01 …..………… 36

4.3 Hubungan Kecepatan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-01 ………….…. 37

4.4 Hubungan Percepatan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-01 …..………... 38

4.5 Hubungan Simpangan dengan Frekuensi pada F = 2 kg, P-01 …..…….. 38

4.6 Hubungan Amplitudo dengan Waktu pada F = 2 kg, P-02 ………….. 40

4.7 Hubungan Simpangan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-02 …………. 41

4.8 Hubungan Kecepatan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-02 ………….. 41

4.9 Hubungan Percepatan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-02 ………… 42

4.10 Hubungan Simpangan dengan Frekuensi pada F = 2 kg, P-02 ………… 43

4.11 Hubungan Amplitude dengan Waktu pada F = 2 kg, P-03 ………. 44

4.12 Hubungan Simpangan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-03 ………. 45

4.13 Hubungan Kecepatan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-03 ………. 45

4.14 Hubungan Percepatan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-03 ……… 46

4.15 Hubungan Simpangan dengan Frekuensi pada F = 2 kg, P-03 ………… 47

4.16 Hubungan Amplitude dengan Waktu pada F = 2 kg, P-04 ………. 48

4.17 Hubungan Simpangan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-04 …………. 49

4.18 Hubungan Kecepatan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-04 ………… 49

4.19 Hubungan Percepatan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-04 ……… 50

4.20 Hubungan Simpangan dengan Frekuensi pada F = 2 kg, P-04 ……….. 51

4.21 Hubungan Amplitudo dengan Waktu pada F = 2 kg, P-05 ………….. 52

4.22 Hubungan Simpangan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-05 …………. 53

4.23 Hubungan Kecepatan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-05 ………….. 53 4.24 Hubungan Amplitudo dengan Waktu pada F = 2 kg, P-06 ……… 55

4.25 Hubungan Simpangan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-06 ………….. 56

4.26 Hubungan Kecepatan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-06 ……… 56

4.28 Hubungan Simpangan dengan Frekuensi pada F = 2 kg, P-07 ………… 59

4.29 Hubungan Amplitudo dengan Waktu pada F = 2 kg, P-08 ………. 61

4.30 Hubungan Simpangan dengan Waktu pada F = 2 kg, P-08 ………….. 61

4.31 Hubungan Simpangan dengan frekuensi pada F = 2 kg, P-08 …………. 62

4.32 Hubungan Simpangan dengan Waktu arah aksial pada

Landasan dengan F = 2 kg s/d 2,8 kg di P-01, P-02, P-03, P-04 ………. 63 4.33 Hubungan Simpangan dengan Waktu arah vertical pada

Landasan dengan F = 2 kg s/d 2,8 kg di P-01, P-02, P-03, P-04 …….. 65 4.34 Hubungan Simpangan dengan Waktu arah horizontalb pada Landasan dengan F = 2 kg s/d 2,8 kg di P-01, P-02, P-03, P-04 ……… 66 4.35 Hubungan Simpangan dengan Waktu arah aksial pada

Pompa dengan F = 2 kg s/d 2,8 kg di P-05,dan P-06 ……….. 67 4.36 Hubungan Simpangan dengan Waktu arah vertikal pada

Pompa dengan F = 2 kg s/d 2,8 kg di P-05,dan P-06 ……… 68 4.37 Hubungan Simpangan dengan Waktu arah horizontal pada Pompa dengan F = 2 kg s/d 2,8 kg di P-05,dan P-06 ……… 69 4.38 Hubungan Simpangan dengan Waktu arah aksial pada

Electromotor dengan F = 2 kg s/d 2,8 kg di P-05,dan P-06 …………. 70

4.39 Hubungan Simpangan dengan Waktu arah vertikalpada

Electromotor dengan F = 2 kg s/d 2,8 kg di P-05,dan P-06 ………….. 71 4.40 Hubungan Simpangan dengan Waktu arah horizontalpada

Electromotor dengan F = 2 kg s/d 2,8 kg di P-05,dan P-06 …………... 72 4.41 Sistem yang Bergerak ……… 74

4.42 Impeller Pompa ……….. 76

4.43 Poros Pompa ……… 79

4.44 Pembebanan pada Poros Pompa ……….. 80

4.45 Gaya pada Poros Pompa ……….. 81

4.46 Grafik Hubungan Head dan Kapasitas ………. 93

4.47 Hubungan Putaran dan Kapasitas ……….. 94

4.48 Hubungan Putaran dan Head ……….. 95

4,49 Batang Landasan Mesin Profil U 680 x 60 x 80 ………. 98

4,50 Batang Landasan Mesin Profil U 500 x 60 x 80 ……….... 99

4.51 Hubungan Simpangan dengan Frekuensi di Titik P-01 ……….. 104

4.52 Hubungan Kecepatan dengan Frekuensi di Titik P-01 ……… 104

4.53 Hubungan Percepatan dengan Frekuensi di Titik P-01 ………. 105

4.54 Hubungan Head dengan Simpangan, Kecepatan, percepatan

Pada Pompa P-05, P-06. ………. 108 4.55 Hubungan Kapasitas dengan Frekuensi pada Pompa

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

1 Set Up Pengukuran Pompa Sentrifugal ……… 115

2 Alat Uji Pengukuran Getaran ……… 116

3 Laser Tachometer ……….. 117

4 Digital Amperemeter ……… 118

5 Gambar Sket Pompa Sentrifugal ……… 119

6 Gambar Pompa Sentrifugal ……… 120

7 Manometer ……….. 121

8 Spesifikasi Alat-Alat ……… 122

9 Alat Ukur Timbangan ………. 123

DAFTAR ISTILAH

Simbol Besaran Satuan

A Luas penampang mm2

Amplitudo m ;rad

Α

d Diameter mm

E Modulus Elastisitas N/m2

f Frekuensi Hz fn Frekuensi natural Hz G Modulus elastisitas geser N/m2

g Gaya gravitasi m/dt2

H Head m Hl Head losses m Ip Momen inersia polar kg.m2

Jo Momen inersia m4

K Kekakuan Nm/rad L Panjang m

m Massa N n Putaran rpm p Daya KW

T Torsi mekanik Nm vc Volume m3

W Berat N x Vektor Simpangan arah x m

.

x Vektor Kecepatan arah x m/dt ..

x Vektor Percepatan arah x m/dt2 y Vektor Simpangan arah y m

.

y Vektor Kecepatan arah y m/dt ..

y Vektor Percepatan arah y m/dt2 z Vektor Simpangan arah z m

.

z Vektor Kecepatan arah z m/dt ..

z _{Vektor Percepatan arah z m/dt}2 τ Periode osilasi dt σ t Tegangan tarik N/mm2 ρ Kerapatan massa kg/m3 θ Beda fasa antara gaya-gaya perpindahan rad ζ ratio redaman - X Vektor Amplitudo m

ω

k Frekuensi pribadi teredam rad/dt

ω

n Frekuensi pribadi tak teredam rad/dt

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Pompa sentrifugal adalah salah satu jenis pompa yang sangat banyak dipakai oleh dunia industri terutama industri pengolahan dan pendistribusian air. Ada beberapa keunggulan pompa sentrifugal yaitu :

1. Konstruksinya sederhana dan mudah pemasangannya. 2. Perawatan, kapasitas dan head yang tinggi.

3. Harga relatif murah, tetapi kehandalannya tinggi.

Walaupun banyak terdapat kelebihan dan kehandalan dari pompa sentrifugal ini tetapi masih sering dijumpai kegagalan pengoperasian yang terjadi dilapangan, hal ini terutama terjadi yang disebabkan oleh kesalahan waktu pemasangan dan pengoperasian, seperti penyetelan sambungan pada pompa dan motor, pondasi pompa, penggunaan bentuk maupun bahan rangka pompa, getaran pada pipa tekan dan kavitasi.

Kelemahan lainnya adalah kesalahan perencanaan yang mengakibatkan timbulnya getaran yang tinggi pada pengoperasian pompa. Disamping itu , pemberhentian pompa juga memberikan getaran yang besar pada pompa, dimana pompa dioperasikan dalam kondisi katup tertutup. Selain beberapa keunggulan serta

kelemahan secara paralel dengan pengoperasian , masih diperlukan penelitian yang

gaya dan kapasitas sehingga pompa dapat beroperasi dalam keadaan getaran yang rendah dan getaran itu dapat menjadi indikator kinerja dari pompa.

Pengujian dan penyelidikan getaran pada pompa yang disusun secara paralel telah dilakukan oleh beberapa peneliti dan balai pengujian dengan mengkaji beberapa aspek yang berbeda.

Getaran yang terjadi akibat pengoperasian pompa sentrifugal yang disusun paralel adalah getaran relative antara satu pompa dengan pompa yang lain.

Getaran ini disebabkan :

1. Ketidak homogenan material pompa

2. Ketidak sempurnaan sistem penggerak pompa

3. Fluktuasi gaya

4. Fenomena kavitasi

5. Getaran luar yang ditransmisikan melalui pondasi

Getaran akibat sistem operasi pompa termasuk getaran eksitasi sendiri yang energi eksitasinya termasuk dari dalam pompa itu sendiri, sedangkan tiga penyebab getaran yang lain termasuk eksitasi luar yang menimbulkan getaran paksa.

Getaran akibat susunan parallel timbul bilamana kapasitas, putaran, kavitasi, ketidak sempurnaan sistem penggerak pompa menimbulkan ketidak stabilan dan amplitude getarannya membesar dimana frekuensi eksitasinya mendekati frekuensi pribadi[24] Secara garis besar banyak factor yang berpengaruh terhadap getaran pada sistem operasi paralel yaitu :

jenis fluida, bentuk impeller, jumlah sudu, bentuk sudu dan viskositas fluida.

2. Aspek struktur pompa diantaranya kekakuan statik, redaman, frekuensi

pribadi dan massa getar.

Dengan semakin majunya teknik perawatan peralatan mesin yang ditandai

dengan digunakannya teknik predictive maintenance yang berdasarkan kepada

perhitungan kondisi mesin ketika beroperasi. Teknik ini bergantung kepada kenyataan bahwa sebahagian besar mesin akan memberikan peringatan sebelum terjadi kerusakan atau kegagalan. Beberapa gejala kegagalan pada mesin tersebut dapat diprediksi dari beberapa analisa seperti analisa vibrasi, analisa temperatur serta analisa keausan peralatan juga usia dari mesin itu sendiri, dimana mesin pompa sentrifugal ini telah berusia ± 25 tahun apakah masih layak dipergunakan sebagai alat percobaan dilaboratorium

Dari latar belakang keadaan diataslah maka dipandang perlu kiranya dilakukan suatu penelitian eksperimen tentang pengaruh susunan pompa paralel terhadap karakteristik vibrasi pompa sentrifugal satu tingkat (Single stage).

Bila kebutuhan pemompaan bervariasi, adalah lebih ekonomis untuk memasang beberapa unit pompa yang kecil secara paralel dibandingkan dengan pemasangan satu unit pompa yang berkapasitas besar. Untuk unit-unit yang bekerja dengan baik , pompa-pompa ini haruslah bekerja pada daerah yang stabil kurva–kurva karakteristiknya. Hal tersebut dapat kita lihat pada Gambar 1.1 .[9]

Sumber :Church,A,H Pompa dan Blower Sentrifugal , Penerbit Erlangga , 1986

Gambar 1.1 . Kurva–kurva tinggi tekan- kapasitas pompa-pompa Yang beroperasi secara paralel

1.2Perumusan Masalah

Penggunaan respon vibrasi dari aspek mekanis sebagai indikator perawatan memberikan kemudahan pengujian dan titik pengujian tepat pada gaya penggerak , serta informasi maksimum dan pengujian dilakukan tanpa menyambung dan menggangu operasi peralatan mekanik.

Dengan kemajuan teknologi perawatan peralatan mekanik sistem predictive maintenance sebagai manajemen perawatan peralatan mekanik, maka Pengujian getaran mekanik vibrasi sangat diperlukan sebagai indikator perawatan.[4]

Walaupun pembuatan pompa sentrifugal semakin maju namun sampai saat ini sangat sulit untuk mencari standard vibrasi untuk pompa sentrifugal yang disusun secara paralel, bahkan pabrik pembuat pompa tidak memberikan standard vibrasi dari

pompa buatannya. Standart ISO 10816-3 untuk standart getaran dapat dilihat pada Gambar 1.2

Gambar 1.2 Standart ISO 10816-3 untuk getaran. [9]

Dari Gambar 1.2 dapat dilihat bahwa sesuai standart ISO 10816-3 untuk getaran dikategorikan kepada 4 zona yaitu :

1. Zona A berwarna hijau, getaran dari mesin sangat baik dan dibawah

getaran yang diijinkan.

2. Zona B berwarna hijau muda, getaran dari mesin baik dan dapat

3. Zona C berwarna kuning, getaran dari mesin dalam batas toleransi dan hanya dioperasikan dalam waktu terbatas.

4. Zona D berwarna merah, getaran dari mesin dalam batas berbahaya dan

dapat terjadi kerusakan sewaktu-waktu. Batasan masalah yang dilakukan meliputi :

1. Pengukuran vibrasi pada pompa yang disusun secara paralel.

2. Pengukuran putaran operasi dengan tachometer.

3. Variasi beban gaya yang diberikan dinamometer pada pompa susunan paralel

4. Pembuatan operasional dinamometer untuk mengukur daya mekanis.

1.3 Tujuan Penelitian

1.3.1. Tujuan Umum

Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan kajian eksperimental susunan Pompa secara parallel terhadap karakteristik vibrasi pompa Sentrifugal satu tingkat

1.3.2. Tujuan Khusus

Tujuan khusus adalah :

1. Mendapatkan besarnya vibrasi pompa sentrifugal satu tingkat pada susunan

paralel variasi beban gaya dan kapasitas berupa data :

a. Simpangan b. Kecepatan c. percepatan

2. Mendapatkan vibrasi masing – masing pompa yang disusun paralel.

4. Mendapatkan frekuensi natural sistem (teoritis).

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini merupakan suatu upaya nyata dari pihak perguruan tinggi dalam memberikan informasi kepada dunia industri tentang hubungan pompa sentrifugal yang dihubungkan secara paralel terhadap vibrasi yang timbul.

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Memberikan informasi tentang pengujian getaran pada pompa sentrifugal yang

diberi beban gaya dan dihubungkan secara Paralel

2. Memberikan informasi kepada dunia industri yang menggunakan pompa

sentrifugal susunan paralel tentang pemanfaatan sinyal vibrasi sebagai indikator perawatan atau maintenance.

3. Memberikan masukan kepada pembuat pompa untuk memberikan data vibrasi

dari pompa yang diproduksi khususnya pompa yang disusun secara paralel sebagai acuan perawatan pompa

4. Untuk mengetahui apakah alat pompa sentrifugal ini masih layak

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Pompa adalah salah satu dari jenis mesin – mesin fluida yang berguna untuk memindahkan suatu fluida cair dari suatu tempat ketempat lain. Pompa sentrifugal adalah salah satu jenis pompa yang sangat banyak dipergunakan. Dalam dunia industri biasanya pompa sentrifugal dapat beroperasi dengan maksimal dan tahan dioperasikan dalam waktu yang cukup lama, hal ini tidak terlepas dari jenis pompa apa yang kita pergunakan, pemasangan serta pengoperasian yang tepat sehingga akan bekerja sesuai dengan kegunaannya. Untuk menentukan apakah suatu peralatan bekerja sesuai dengan kondisi terbaiknya diperlukan indikator-indikator yang dapat bekerja dengan cepat dan efisien.

Vibrasi adalah salah satu indikator yang baik untuk menentukan apakah suatu peralatan beroperasi dalam keadaan baik. Semakin kecil nilai suatu vibrasi maka akan menjadi semakin baiklah peralatan itu, dan sebaliknya apabila suatu peralatan yang beroperasi mempunyai getaran yang besar atau tinggi, maka kondisi peralatan tersebut perlu diadakan pemeriksaan kembali. Oleh karena itu suatu peralatan yang beroperasi sebaiknya memiliki suatu nilai getaran standart dan batasan getaran yang diperbolehkan sesuai dengan standar dari pabrik pembuatnya, sehingga apabila nilai getaran yang terjadi diluar batasan yang diizinkan maka peralatan tersebut harus menjalani tindakan perawatan (maintenance).

2.1. Vibrasi

2.1.1. Gerak Harmonik

Gerak osilasi dapat berulang secara teratur, jika gerak itu berulang dalam selang waktu yang sama, maka geraknya disebut dengan gerak periodik. Sedangkan

waktu pengulangannya disebut dengan periode osilasi dan kebalikannya yaitu f = 1/k

disebut frekwensi. Jika gerak dinyatakan dalam fungsi waktu x(t), maka setiap gerak

periodik harus memenuhi hubungan (t) = x (t + k). Secara umum gerak harmonik

dapat dinyatakan dengan persamaan : [24]

x = A sin 2ヾ t / k (2.1)

dimana : A adalah amplitudo osilasi yang diukur dari posisi setimbang massa.

k adalah priode dimana gerak diulang pada t = k.

Gerak harmonik sering dinyatakan sebagai proyeksi suatu titik yang bergerak melingkar dengan kecepatan yang tetap pada suatu garis lurus seperti terlihat pada Gambar 2.1 dengan kecepatan sudut garis OP sebesar , maka perpindahan simpangan x dapat dituliskan sebagai : x = A sin t (2.2) Besarnya biasanya diukur dalam radian perdetik dan disebut frekwensi lingkaran.

Oleh karena itu gerak berulang dalam 2 ヾ radian, maka didapat hubungan :

= 2 ヾ / t = 2 ヾ . f (2.3)

Dengan k dan f adalah periode dan frekwensi gerak harmonik berturut turut dan

biasanya diukur dalam detik dan siklus perdetik.

Kecepatan dan percepatan gerak harmonik dapat diperoleh dengan mudah baik secara diferensiasi simpangan gerak harmonik.

Dengan menggunakan notasi titik untuk turunannya, maka didapat :

= A cos t = A sin ( t + ヾ/2) ( 2.4) .

x

= - A sin t = 2 A sin ( t + ヾ) (2.5) ..

x

xx _X

Gambar.2.1. Gerak harmonik sebagai proyeksi suatu titik yang bergerak

pada Lingkaran

2.1.2. Gerak Periodik

Pada getaran biasanya beberapa frekwensi yang berbeda ada secara bersama-sama. Sebagai contoh, getaran dawai biola terdiri dari frekwensi dasar f dan semua harmoniknya 2f, 3f dan seterusnya.. Contoh lain adalah getaran bebas sistem dengan banyak derajat kebebasan, dimana getaran pada tiap frekwensi natural memberi sumbangannya. Getaran semacam ini menghasilkan bentuk gelombang kompleks yang diulang secara periodik seperti gambar berikut:

X(t)

t

τ

2.1.3. Getaran Bebas (Free Vibration)

Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent) dan apabila tidak ada gaya luar yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergetar pada satu atau lebih frekwensi naturalnya yang merupakan sifat dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan

kekakuannya.

m Δ

peregangan tanpa

Posisi

gan kesetimban Posisi

statik X)

( k Δ+ Δ

k x

w

.

X

..

X

Gambar 2.3. Sistem pegas-massa dari diagram benda bebas

Hukum Newton kedua adalah dasar pertama untuk meneliti gerak sistem, pada Gambar 2.3 terlihat perubahan bentuk pegas pada posisi kesetimbangan adalah dan gaya pegas adalah k yang sama dengan gaya gravitasi yang bekerja pada massa m. K = w = mg (2.6) Hukum Newton kedua untuk gerak diterapkan pada massa m :

m = F = w - k ( + x) (2.7) ..

x

Dan karena k = w, maka diperoleh :

m = - kx (2.8) ..

x

2 0

..

= + x

x

ω

_n (2.9) Sehingga persamaan umum persamaan differensial linier orde kedua yang homogen :

x= A sin n t + cos n t (2.10)

Periode natural osilasi dibentuk dari nk = 2ヾ atau

k = 2ヾ m/k (2.11) dan frekwensi natural adalah :

fn = 1 / k = 1/2 ヾ k/m ( 2.12)

2.1.4 Getaran Paksa (Forced Vibration)

Eksitasi harmonik sering dihadapi dalam sistem rekayasa yang biasanya dihasilkan oleh ketidakseimbangan pada mesin –mesin yang berputar. Eksitasi harmonik dapat berbentuk gaya atau simpangan beberapa titik dalam sistem.

Getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar disebut getaran paksa.

Gambar 2.4. Sistem yang teredam karena kekentalan dengan eksitasi harmonik

Persamaan differensialnya adalah [24]

.m x+cx+kx= Fo Sinωt (2.13) .

.. .

Solusi khusus persamaan keadaan tunak (steady state) dengan frekwensi yang sama dengan frekwensi eksitasi dapat diasumsikan berbentuk :

x = X sin ( t - Φ) ( 2.14)

Dengan x adalah amplitude osilasi dan l adalah perbedaan fase simpangan terhadap

gaya eksitasi, sehingga diperoleh :

x =

2 2 2 ) ( )

(k m

ω

cω

fo

+

− (2.15)

dan

l = tan-1 .

ω

ω 2 m k c

− (2.16)

Dengan membagi pembilang dan penyebut persamaan (2.15) dan (2.16) dengan k, akan diperoleh :

x =

2 2 2 ) / ( ) / 1 ( / k cw k mw k Fo +

− (2.17)

tan l =

k mw k cw / 1 /

− (2.18)

Persamaan-persamaan selanjutnya dapat dinyatakan dalam besaran-besaran sebagai

berikut : n = k/m = frekwensi osilasi tanpa redaman.

Cc = 2 m n = redaman kritis.

= C/ Ce = factor redaman

C / k = C/ Ce = Ce /k = 2 = n

ϖ ϖ

Fo Xk

= 1/ (1 ( )

n

ϖ ϖ

− 2

)2 + (2 (

n

ϖ ϖ

))2 (2.19)

tan l =

) / ( 1

) / ( 2

n n

ϖ ϖ

ϖ ϖ ς

− 2

2.1.5. Landasan Teori Pengujian Getaran Mesin

Getaran yang timbul pada pompa dikarenakan oleh putaran motor melalui koupling dan impeller sehingga dapat dianalisa sesuai dengan gerak yang timbul.

Dalam kondisi ini dapat diasumsikan bahwa akan terjadi torsi yang dihasilkan motor melalui mekanisme koupling. Untuk memudahkan analisa gerak, maka Gambar 2.5 dapat disederhanakan menjadi:

:

. model fisis system diidealisasi Gambar 2.5 Model pendekatan getaran Persamaan pada kondisi normal sesuai dengan hukum Newton yaitu

M = J (2.20) ..

θ

(J01 + J02 ) + kt = T0 sin t (2.21)

..

θ

Untuk gerak harmonik maka berlaku :

θ = A sin t ( 2.22)

= A cos t (2.23) .

θ

= - 2 A sin t (2.24) ..

θ

Sehingga (J01 + J02) (- 2 A sin k) + Kt (Asin k) = T 0 Sin k

(Kt - (J01 + J02) 2 ) A = T0

amplitudo getarannya adalah :

A =

) ) (

(Kt J₀₁ J₀₂ ϖ2

To

+

− (2.25)

Besarnya frekwensi pribadi system adalah

n = K1/(J01+J02) (2.26) Kekakuan yang terjadi pada poros (K ) adalah

K = I p L G

(Nm / rad) (2.27)

Dimana I p adalah momen inersia polar penampang melintang poros (m4)

I p =

32 4

d

π

maka K =

L G d

32 4

π

Massa momen inersia impeller dan kopling (Jo)

Untuk menghitung momen inersia pada impeller dan kopling dapat dihitung dari persamaan : Vp = d t 2p p / 4

Maka :

8 . . 8

. 2

0 2

0

d v j atau g

d w

j = c = c ρ

(2.28)

Torsi yang bekerja pada sistem (T) dianggap mengalami torsi harmonik sehingga T(t) = To sin t ini diasumsikan bahwa torsi maksimum bekerja pada keadaan sin t = 1, maka akan berlaku :

T(t) = To : To =

n xP

π

2 60

(2.29)

2.1.6. Pengolahan Data Vibrasi

2.1.6.1. Data Domain Waktu (Time Domain)

Pengolahan data time domain melibatkan data hasil pengukuran objek pemantauan sinyal getaran, tekanan fluida kerja, temperatur fluida kerja maupun aliran fluida kerja. Pada perakteknya pengukuran tekanan dengan menggunakan

sensor tekanan tipe piezoelektrik memungkinkan mengukur sifat tekanan yang

dinamik, sehingga dapat diamati perubahan tekanan dalam ruang bakar suatu mesin Diesel atau perubahan tekanan fluida kerja yang mengalir dalam pipa. Dalam kasus pengukuran temperatur dengan termometer yang konvensional karena karakteristik alat ukurnya, maka tidak dapat dilakukan pengukuran temperatur secara dinamik. Demikian pula halnya dengan pengukuran aliran fluida kerja, sehingga untuk memungkinkan pengukuran objek pemantauan berupa sinyal dinamik, maka diperlukan sensor yang memiliki karakteristik dinamik tertentu.

a. Sinyal statik, yaitu sinyal yang karakteristiknya (misalkan amplitudo, arah kerja) yang tidak berubah terhadap waktu.

b. Sinyal dinamik, yaitu sinyal yang karakteristiknya berubah terhadap waktu

sehingga tidak konstan.

Sinyal dinamik yang sering ditemui dalam perakteknya berasal dari sinyal getaran, baik yang diukur menggunakan accelerometer, vibrometer, maupun sensor simpangan getaran .

A A

Statik Dinamik

+ +

0 _ waktu 0 _ waktu

Gambar 2.6 Karakteristik Sinyal Statik dan Dinamik

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).[24]

2.1.6.2. Data Domain Frekwensi (Frekwensi Domain)

Pengolahan data frekwensi domain umumnya dilakukan dengan tujuan :

1. Untuk memeriksa apakah amplitudo suatu frekwensi domain dalam batas yang

2. Untuk memeriksa apakah amplitudo untuk rentang frekwensi tertentu masih berada dalam batas yang diizinkan.

3. Untuk tujuan keperluan diagnosis.

Dalam prakteknya proses konversi ini dilakukan dengan menggunakan

proses Transformasi Fourier Cepat ( Fast Fourier Transformation , FFT).

Time Domain

Gambar 2.7 Hubungan Data Time Domain dengan Frequency Domain

Data domain waktu merupakan respon total sinyal getaran, sehingga karakteristik masing-masing sinyal getaran tidak terlihat jelas. Dengan bantuan

konsep deret fourier, maka sinyal getaran ini dapat dipilih-pilih menjadi komponen

dalam bentuk sinyal sinus yang frekwensinya merupakan frekwensi-frekwensi dasar dan harmonik.

2.2. Pompa

2.2.1. Teori Dan Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Pompa adalah suatu mesin fluida yang berfungsi untuk mengalirkan fluida dari tempat yang energinya lebih rendah ketempat yang energinya lebih tinggi. Oleh

Frequency Domain

F F T

F F T

karena itu pompa merupakan suatu mesin kerja, dimana pada saat sekarang ini penggunaannya sangat luas dalam kehidupan untuk mengalirkan fluida cair

Pada umumnya pompa memiliki satu atau lebih impeller dengan sudu-sudu

yang dipasang pada impeller tersebut dan diselubungi oleh rumah pompa (casing). Fluida memasuki impeller secara aksial dengan kecepatan tertentu yang mempunyai energi kinetis dan energi potensial oleh sudu-sudu impeller yang berputar dengan kecepatan tinggi. Fluida dikumpulkan di rumah volute yang merupakan energi kinetis menjadi energi tekanan yang disebabkan karena adanya perubahan momen, maka fluida yang terdapat di antara sudu-sudu menerima gaya sentrifugal sehingga cairan dilemparkan keluar dengan kecepatan tinggi.[5]

2.2.2 Pengoperasian Pompa

Dalam pengoperasiaanya pompa harus memenuhi head dan kapasitas yang diinginkan, kemampuan pompa dalam hal ini dapat dilihat pada kurva karakteristik pompa. Besarnya head pompa dalam sistem pemipaan merupakan head yang dibutuhkan untuk mengalirkan fluida melalui instalasi pemipaan, yang terdiri dari head statis. Head statis adalah beda ketinggian permukaan dan tekanan pada kedua permukaan. Head sistem pemipaan ini dapat digambarkan sebagai kurva head kapasitas yang merupakan kurva static pemipaan seperti terlihat pada Gambar kurva.2.8 .

Head (H)

Kurva karakteristik pompa

H ap Titik operasi

Kurva Karakteristik pipa HStatis

Kapasitas (Q)

Gambar 2.8 Kurva Head dan Kapasitas

Pada Gambar 2.8 titik operasi pompa pada titik ini head yang diperlukan oleh sistem pemipaan sama dengan head yang diberikan pompa pada kapasitas aliran yang sama Kurva head kapasitas pada sistem pemipaan dapat berubah seperti pada head statis atau tahanan sistem pemipaan berubah.

2.2.3. Hubungan Pompa Paralel

Pada hubungan paralel dua buah pompa dihubungkan pada saluran keluar yang sama terlihat pada Gambar 2.9., untuk mencegah jangan sampai sebuah pompa mengalirkan kembali zat cair kedalam saluran isap pompa lain, umpamanya bila pompa yang terakhir ini tidak bekerja, maka perlu memasang sebuah katup dibelakang setiap pompa. Dua buah pompa yang sejenis pada tinggi tekan secara manometer yang sama akan menghasilkan kuantitas zat cair yang sama besar. Jadi aliran volume dari kedua buah pompa ini pada tinggi tekan yang sama besar menjadi dua kali lebih besar dari pada satu pompa.[21]

• Tekan tekan

Isap

Gambar 2.9. Hubungan pompa parallel

2.2.4. Penyebab Vibrasi dari berbagai aspek Pada Pompa Sentrifugal

Setiap benda yang terbuat dari material yang elastic (termasuk didalamnya metal) umumnya mempunyai periode vibrasi. Hal ini terjadi karena komponen pompa tidaklah mutlak seragam terhadap garis tengah dari poros pompa.

Ada beberapa penyebab vibrasi pada pompa :[24] A Vibrasi yang ditinjau dari aspek mekanis pada pompa

1. Tidak balansnya komponen pompa yang berputar (impeller atau shaft)

2. Bengkoknya shaft

2 Tegangan pada pipa

3 Kerusakan pada bearing

4 Mengendurnya ikatan baut

B Vibrasi yang disebabkan aspek hidrolis

1. Pengoperasian dibawah best effisiensi point pompa

2. Kavitasi

3. Vane impeller berputar terlalu dekat dengan pengarah air pompa

4. Masuknya udara pada pompa

5. Terjadinya turbulence

6. Water hammer

C Vibrasi yang disebabkan lainnya

1. Terjadinya harmonic akibat vibrasi peralatan didekatnya

2. Pengoperasian pompa pada putaran kritis

3. Kerusakan pada seal

2.2.5 Aspek mekanis pada pompa

Tidak balansnya komponen pompa yang berputar dan bengkoknya impeller dapat menyebabkan getaran yang besar . Bantalan yang dipergunakan pada pompa satu tingkat umumnya adalah bantalan luncur dan bantalan peluru / ball bearing yang mempunyai beban bantalan yang besar dan kecepatan pergerakan yang besar. Untuk mendapatkan effisiensi yang tinggi pada pompa, permukaan impeller haruslah dibuat sehalus mungkin, baik didalam laluan sudu maupun bagian luar impeller tersebut. Pemipaan untuk pompa dikategorikan atas tiga bagian yaitu jaringan hisap, buang dan bantu. Tinggi tekan yang harus dihasilkan pada prinsipnya merupakan fungsi tahanan

pipa. Pondasi juga memegang peranan penting dalam menimbulkan getaran serta mengendurnya ikatan baut dapat mengakibatkan getaran besar.[26]

2.2.6 Aspek hidrolis pada pompa

Dari aspek hidrolis di dapat bahwa NPSH yang tidak cukup, ketidakstabilan hidrolik dengan pembentukan pusaran (Vortex) yang cenderung untuk menimbulkan getaran, kebisingan, kavitasi dan keausan bantalan yang berlebihan merupakan sebagian dari gangguan - gangguan yang dialami dengan pemipaan sisi hisap yang tidak didesain dengan baik.Yang lainnya antara lain kapasitas yang berkurang, palu air (water hammer), pemanasan lebih (Overheating) pompa dan umur bagian yang beroperasi yang lebih singkat. Untuk mencegah pemindahan getaran kerumah pompa, baik pemipaan hisap maupun buang haruslah ditopang secara sendiri–sendiri.

Pada satu tempat yang dekat dengan flens–flens hisap dan buang. Water hammer

di dalam sistem pemipaan yang tertutup terjadi sewaktu kecepatan cairan berubah dengan tiba–tiba akibat pengoperasian , penghentian atau perubahan kepesatan pompa yang tiba–tiba.

2.3. Kerangka Konsep

Hasil yang diperoleh dalam suatu penelitian dipengaruhi oleh variable-variabel penelitian itu sendiri. Pada dasarnya kerangka konsep dalam penelitian ini dapat dilihat seperti pada Gambar 2.10, dimana dapat dilihat bahwa permasalahannya adalah susunan pompa secara paralel terhadap karakteristik vibrasi pompa sentrifugal

satu tingkat. Variabel bebas yang diatur sebagai input pada pompa sentrifugal yang menjadi subjek penelitian ini adalah variasi beban gaya dan kapasitas. Pengukuran yang dilakukan pada subjek ini meliputi karakteristik getaran yang timbul pada pompa akibat perubahan variasi beban gaya dan kapasitas dengan mempertahankan daya dan putaran pompa. Hasil yang diperoleh meliputi respon vibrasi dari pompa

berupa simpangan (diplacement), kecepatan (velocity), percepatan (acceleration).

Frekwensi untuk setiap variasi beban gaya serta putaran dan daya pompa dianggap konstan walaupun dalam penelitian ini dilakukan pengukuran sebagai kontrol.

Permasalahan:

Perubahan karakteristik vibrasi akibat pengaruh susunan pompa secara paralel.

Variabel bebas: • Beban gaya • Kapasitas

Pompa sentrifugal:

• Titik pengukuran vibrasi • Arah pengukuran vibrasi • Time dan Frequency

domain.

• Daya dan putaran.

Hasil yang diperoleh:

•Simpangan,kecepatan,

percepatan,frekuensi

•Hubungan gaya beban,

Kapasitas dan vibrasinya.

•Verifikasi pengukuran dan

Perhitungan teoritis.

Kesimpulan

Selesai

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat Dan Waktu

Penelitian ini akan dilaksanakan sejak tanggal disetujuinya usulan penelitian ini oleh pengelola program sampai dinyatakan selesai. Tempat penelitian direncanakan di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas HKBP Nommensen Medan dan USU Medan.

3.2.Bahan Peralatan Dan Metode 3.2.1. Bahan

Dalam penelitian ini subjek penelitian adalah berupa pompa sentrifugal satu tingkat yang tersusun secara paralel seperti terlihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.2 Setting Eksperiment dan Alat Uji

Keterangan gambar :

1. Elektromotor 8. Katup cegah (Check valve)

2. Kopling 9. Kotak Switch kapasitas dan putaran

3. Dinamometer 10. Flowmeter

4. Pompa sentrifugal 11. Pipa Isap

5. Bantalan 12. Pipa Tekan

6. Katup Buka (Gate valve) 13. Landasan

7. Manometer 14. Reservoir (Tangki Air)

3.2.2. Peralatan Dan Metode

1 Vibrometer

Untuk melakukan pengukuran terhadap tingkat vibrasi yang terjadi pada

pompa digunakan instrumen pengukur sinyal vibrasi, yaitu vibrometer digital

Handheld 908B. Setting instrumen pengukur vibrasi ini dilakukan pada saat akan melakukan pengukuran sinyal vibrasi.

Spesifikasi vibrometer Handheld 908B adalah sebagai berikut :

Specifikasi :

• Amplitude Ranges

Displacement 0,1 – 1999 μm ( or 200 mil) peak-peak

Velocity 0,1 – 199.9 mm/s ( or 20 in/s ) true RMS

Acceleration 0,1 – 199.9 m/s2 ( or 20 g ) peak

• Overall Accurary ± 5 %

• Temperature range 0 – 40 oC

• Frequency Response

Velocity 10 – 1000 HZ

Acceleration 10 – 1000 HZ ( Inner acceleration 908 B )

10 – 10000 HZ ( Depending on external accelerometer model ) * Battery 9V 6F22. 25 hours of continuous operation

* Dimensions 13 x 6 x 2,3 cm ; Weight : 200 g

3.3. Variabel Yang Diamati

Adapun variable yang akan diamati dalam penelitian ini adalah :

1. Displacement atau simpangan dari delapan titik dan tiga arah pengukuran.

2. Velocity atau kecepatan dari delapan titik dan tiga arah pengukuran.

3. Acceleration atau percepatan dari delapan titik dan tiga arah pengukuran

4. Frekwensi natural dari sistem pompa sentrifugal susunan paralel.

5. Kapasitas dari pompa sesuai dengan variasi beban yang diberikan

dinamometer..

3.4. Teknik Pengukuran, Pengolahan Dan Analisa Data 3.4.1. Teknik Pengukuran

Penyelidikan sinyal vibrasi yang timbul akibat perubahan susunan pompa secara paralel dilakukan pada pompa dengan titik pengukuran searah sumbu vertikal, horizontal dan aksial. Pengukuran dilakukan pada titik yang telah ditentukan dengan pengambilan data berdasarkan time domain dan frekwensi domain.

Pengukuran ketiga arah tadi dikarenakan sistem pengujian diasumsikan mempunyai 3 derajat kebebasan.

30

3.4.2. Pengolahan Dan Analisa Data

Vibrasi yang terjadi pada pompa dengan variasi data yang diperoleh akibat perubahan beban gaya dan kapasitas susunan pompa secara paralel diolah dan dianalisa serta dibahas untuk memperoleh perilaku vibrasinya.

3.5. Pelaksanaan Penelitian Mulai

Secara garis besar pelaksanaan penelitian ini akan dilaksanakan berurutan dan sistematis, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4. Pelaksanaan Penelitian Mulai

Pengujian untuk susunan paralel: • Pengukuran gaya beban • Pengukuran kapasitas. • Pengukuran putaran motor. • Pengukuran vibrasi.

Penggantian gaya beban dan kapasitas. • Variasi gaya beban.

• Kapasitas

Hasil dan analisa.

Kesimpulan

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pendahuluan

Pada penelitian ini sebuah pompa sentrifugal yang berhubungan secara

paralel dilengkapi dengan sebuah dinamometer. Dinamometer yang diletakkan pada sisi kopling dipergunakan untuk memberi gaya beban terhadap poros pompa. Adapun pemberian gaya pada roda dinamometer berfungsi untuk mengurangi kecepatan putar poros pompa. Dengan mengukur pengaruh putaran dan getaran mekanis yang terjadi pada pompa , dapat diketahui berapa besar getaran yang timbul, apakah masih sesuai dengan batas-batas vibrasi mesin yang baik ataukah masih dalam batas-batas toleransi Ketika roda diberikan gaya beban ,maka terjadi gaya gesek kinetik antara kampas rem dengan bidang geseknya dan menimbulkan gaya reaksi yang sebanding dengan perputaran poros.

Dalam pengambilan data sistem pengujian yang dilakukan adalah mengukur seberapa besar respon getaran pompa yang timbul pada pemberian gaya beban 2 kg, 2.2 kg , 2.4 kg, 2.6 kg, 2.8 kg . Data yang diambil dari variasi gaya ini diukur pada delapan titik pengukuran yaitu pada landasan dititik P-01, P-02, P-03, P-04 ; pada kedua pompa dititik P-05 , P-06 dan kedua elektromotor pada titik P-07, P-08 berdasarkan frequensi domain dan time domain . Pengambilan data respon getaran pompa sentrifugal yang dihubungkan secara paralel ini dengan mengoperasikan pompa serta mengatur variasi gaya beban pada dinamometer.

4.2 Pengukuran respon getaran pompa paralel pada gaya dinamometer

Pengukuran respon getaran pada pompa dengan dinamometer sebagai variasi gaya yang dimulai 2 kg, 2.2 kg, 2.4 kg, 2.6 kg, 2.8 kg , Adapun tujuan pengukuran ini adalah untuk menemukan karakteristik respon getaran dari pompa sentrifugal yang dihubungkan secara paralel.

4.2.1 Pengukuran respon getaran pompa paralel dengan dinamometer pada gaya 2 kg 4.2.1.1 Pengukuran respon getaran pada landasan di F = 2 kg di titik P-01.

Pengukuran respon getaran dimbil pada gaya 2 kg dititik P-01 dilakukan dengan mengambil displacement (simpangan) , velocity ( kecepatan ), Acceleration ( Percepatan ) untuk arah aksial, vertikal, horizontal, data pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil pengukuran respon getaran pada landasan dengan gaya F = 2 kg pada P-01

Aksial Vertikal Horizontal

N o

Waktu (detik ) Dis

(um)

Vel (cm/s)

Acc (cm/s2)

Dis Vel Acc Dis Vel Acc

1 12 44.5 0.935 2.00 43.0 1.250 2.15 40.5 0.950 2.030

2 16 45.0 0.920 2.15 44.0 1.100 2.18 40.0 1.050 2.075

3 20 46.5 1.015 2.20 48.0 1.150 2.25 42.0 1.035 2.110

4 24 47.0 0.990 2.20 50.5 1.035 2.30 42.5 1.020 2.230

5 28 48.0 0.925 2.30 52.5 1.050 2.35 41.5 1.020 2.330

6 32 50.0 0.925 2.43 51.0 1.050 2.45 40.5 1.275 2.425

7 36 50.5 1.005 2.57 51.0 1.400 2.40 42.0 1.005 2.475

8 40 51.5 1.005 2.67 48.0 1.400 2.54 45.5 1.035 2.475

9 44 50.5 1.035 2.71 52.0 1.350 2.60 47.5 1.135 2.580

10 48 49.0 1.155 2.90 52.0 1.350 2.75 49.5 1.190 2.630

Harga respon getaran pada Tabel 4.1 adalah penjumlahan harga rata–rata yang didapat dari pengukuran langsung simpangan,kecepatan dan percepatan dibagi jumlah pengujian.

Berdasarkan analisa perhitungan getaran didapat berdasarkan : Simpangan : x = A . Sin ϖt

A =

t Sin

x

ϖ (4.1) Kecepatan : x=ϖ ACosϖt

.

A =

t Cos

x

ϖ ϖ

.

(4.2)

Percepatan : x

ϖ

2ASinϖt

..

− =

A =

t Sin x

ϖ

ϖ

2

..

− (4.3)

Disubsitusikan persamaan 4.1 ke pers. 4.3 akan didapat :

ϖ

2 ..

x

x= − (4.4) Adapun tanda negative menyatakan bahwa arah percepatan berlawanan dengan arah simpanganya .[24]

Sehingga didapat frekuensi dalam bentuk kecepatan sudut :

x x

.. − =

Untuk A sebagai harga simpangan maksimum mempunyai harga yang sama pada

simpangan (displacement), Kecepatan (velocity), dan percepatan (acceleration), sehingga berlaku hubungan : A1 = A2 = A3 (4.6)

Sehingga didapat :

t Sin x t Cos x t Sin x ϖ ϖ ϖ

ϖ

_ϖ

2

.. .

=

=

Sehingga :

t Cos t Sin x x ϖ ϖ ϖ = . Maka : . tan . x x arc t ϖ

ϖ = (4.7) Kecepatan sudut untuk masing-masing arah dapat dihitung dari Tabel 4.1 yaitu :

Arah aksial

Kecepatan sudutnya : = =

x x

..

ϖ 499.48

10 25 . 48 10 41 . 2 6 2 = − − x x

= 22,349 rad/s

2 6 . 10 991 , 0 35 , 22 10 25 . 48 tan tan . ₋ − = = x x x arc x x arc t ϖ ϖ

= arc.tan 0,1088 = 6,209 rad Sehingga diperoleh perioda :

t = ϖ ϖt = 35 , 22 209 . 6

Amplitudo adalah A =

t Sin

x

ϖ A =

278 , 0 35 , 22

10 25 ,

48 6

x Sin

x −

= 4,56 x 10-4 m

Dengan cara yang sama dalam perhitungan kecepatan sudut,perioda, dan amplitudo

untuk arah vertikal dan horizontal dapat dicari dan ditabelkan sebagai Tabel 4.2 . Tabel 4.2 Amplitudo pada F = 2 kg ; P-01

Arah

Aksial Vertikal Horizontal

ϖ (rad/s) 22,349 22,4966 23,3007

t

ϖ (rad) 6,209 5,226 5,0394

t (s) 0,278 0,2323 0,2161

A (m) 4,56 x 10-4 5,535 x 10-4 5,042 x 10-4

Dari Tabel 4.2 diatas dapat diperoleh simpangan dari rumus : Arah aksial : x = A Sin ϖτ = 4,56 x 10-4 Sin 22,349 τ

= A Cos

.

x ϖτ = 1,02 x10−2 Cos 22,349τ

ϖ2 ϖ τ 2,28 10 1 22,349τ ..

Sin x

Sin A

x = − =− −

Arah vertical : y = A Sin ϖτ = 5,535 x 10-4 Sin 22,4966 τ

= A Cos

.

y ϖτ = 1,245 x10−2 Cos 22,4966τ

ϖ2 ϖ τ 2,8 10 1 22,4966τ ..

Sin x

Sin A

Arah horizontal : Z = A Sin ϖτ = 5,042 x 10-4 Sin 23,3007 τ

= A Cos

.

Z ϖτ = 1,17 x10−2 Cos 23,3007τ

ϖ2 ϖ τ 2,74 10 1 23,3007τ ..

Sin x

Sin A

Z = − = − −

Dari rumus diatas dapat digambarkan hubungan simpangan dengan waktu seperti Gambar 4.1 :

Grafik amplitudo dan waktu pada F = 2 kg ,P-01

-0.001

-0.00050 0.0005 0.

Amp. (m)

001

0 20 40 60

Waktu (S)

Axial Vertikal Horizontal

Gambar 4.1 Hubungan Amplitudo dengan Waktu pada F = 2 kg , P-01

Dari hasil pengukuran respon getaran yang diukur pada titik P-01 dengan

gaya 2 kg maka diperoleh data simpangan yang dapat ditampilkan pada Gambar 4.2:

Grafik simpangan vs waktu pada gaya F= 2 kg P-01

0 20 40 60

0 20 40 60

Waktu (s)

S

im

pangan (

u

m

)

Aksial Vertikal Horizontal

Dari Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa simpangan pada arah vertikal

merupakan angka tertinggi dengan harga 52.5 x 10-6 m, sedangkan simpangan pada arah aksial 50.5 x 10-6 m dan arah horizontal 49.5 x 10-6 m.

Pengukuran kecepatan untuk titik P-01 dengan gaya F= 2 kg dapat digambarkan sebagai Gambar 4.3 :

Grafik kecepatan Vs Waktu pada Gaya F = 2 kg ,P-01

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

0 20 40 60

Waktu (s)

K

ecepat

an

(

m

/s)

Aksial Vertikal Horizontal

Gambar 4.3 Hubungan Kecepatan dengan Waktu pada Gaya F = 2 kg , P-01

Dari Gambar 4.3 dapat dilihat kecepatan dari arah vertikal lebih besar dengan nilai 1.4 x 10-2 m/s sedangkan arah aksial 1.155 x 10-2 m/s dan arah

horizontal 1.275 x 10-2 m/s.

Pada pengukuran percepatan untuk titik P-01 denga gaya F= 2 kg dapat digambarkan pada Gambar 4.4.

Grafik percepatan Vs Waktu pada Gaya F = 2 kg, P-01

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

0 20 40 60

Waktu (s) P er c ep a tan ( m /s 2) aksial Vertikal Horizontal

Gambar 4.4 Hubungan Percepatan dengan Waktu pada Gaya F = 2 kg ; P-01

Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwapercepatan pada arah aksial lebih besar dari pada arah vertikal dan horizontal, dimana nilai tertinggi dari percepatan arah

aksial 2,90 x 10-2 m/s2 .Untuk arah vertikal 2,75 x10-2 m/s2 dan arah horizontal

2,630 x 10-2 m/s2 .

Pengukuran dengan frekuensi domain pada kondisi dan titik yang sama dapat digambarkan sebagai Gambar 4.5 :

Grafik Simpangan Vs Frekuensi pada Gaya F = 2 kg ,P-01

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0 20 40 60

Frekuensi (HZ) S im p angan ( u m ) Aksial Vertikal Horizontal

Dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa simpangan dengan frekuensi domain

pada arah aksial lebih tinggi dari pada arah vertikal dan horizontal, dimana pada arah

aksial untuk frekuensi 46 Hz diperoleh 0,80 x 10-6 m , vertikal 0,60 x 10 -6 m dan arah horizontal 0,60 x 10-6 m.

4.2.1.2 Pengukuran respon getaran pada landasan di F = 2 kg ; P-02 Dari hasil pengukuran respon getaran yang terjadi pada titik P-02 .

Tabel 4.3 Hasil pengukuran respon getaran pada landasan dengan gaya F = 2 kg ; P-02

Aksial Vertikal Horizontal

No Waktu

(detik) Dis

(um) Vel (cm/s)

Acc

(cm/s2)

Dis Vel Acc Dis Vel Acc

1 12 43.5 0.625 2.95 40.5 1.00 3.175 40.5 1.05 3.30

2 16 45.5 0.650 2.90 42.5 1.05 3.200 41.0 1.10 3.45

3 20 48.5 0.650 3.15 42.0 1.10 3.225 42.0 1.20 3.55

4 24 50.0 0.775 3.35 41.0 1.25 3.325 45.5 1.25 3.65

5 28 52.5 0.820 3.40 43.5 1.35 3.425 47.5 1.30 3.70

6 32 53.5 0.870 3.47 44.5 1.30 3.425 49.5 1.40 3.75

7 36 55.0 0.975 3.60 44.5 1.45 3.575 50.5 1.35 3.90

8 40 55.0 0.975 3.85 45.0 1.40 3.695 52.5 1.35 3.90

9 44 56.0 1.175 4.05 47.0 1.40 3.775 53.0 1.40 3.95

10 48 57.0 1.370 4.15 50.0 1.45 3.775 54.0 1.45 3.92

Rata-rata 51.7 0.889 3.48 44.05 1.275 3.459 47.6 1.28 3.71

Harga respon getaran pada Tabel 4.3 adalah penjumlahan harga rata-rata yang didapat dari pengukuran langsung simpangan, kecepatan dan percepatan dibagi jumlah pengujian. Dengan cara yang sama dalam perhitungan kecepatan sudut perioda, dan amplitudo untuk arah aksial , vertikal, dan horizontal dapat dicari dan ditabelkan sebagai Tabel 4.4 :

Tabel 4.4 Amplitudo pada F= 2 kg ; P-02 Arah

Aksial Vertikal Horizontal

ϖ (rad/s) 25,9569 28,0222 27,9179

t

ϖ (rad) 8,5759 5,5297 5,9272

t (s) 0,3304 0,1973 0,2123

A (m) 3,57 x 10-4 4,75 x 10-4 4,78 x 10-4

Dari Tabel 4.4 dapat diplot dalam Gambar 4.6 amplitudo dan waktu dengan cara yang sama

Grafik amplitudo dengan waktu pada Gaya F = 2 kg; P-02

-0.001 -0.0005 0 0.0005 0.001

0 20 40 60

waktu(S) Amp.(m)

Axial Vertikal Horizontal

Gambar 4.6 Hubungan Amplitudo dengan Waktu pada F = 2 kg, P-02

Dengan hasil pengukuran respon getaran yang diukur pada titik P-02 dengan gaya F = 2 kg ,maka diperoleh data simpangan dengan waktu seperti Gambar 4.7 .

Grafik Simpangan Vs waktu pada Gaya F = 2 kg, P-02

0 10 20 30 40 50 60

0 20 40 60

Waktu (s)

S

im

pa

nga

n (

um

)

Aksial Vertikal Horizontal

Gambar 4.7 Hubungan Simpangan dengan Waktu pada F = 2 kg; P-02

Dari Gambar 4.7 dapat dilihat simpangan pada arah aksial merupakan angka tertinggi dengan harga 57 x 10 -6 m , pada arah vertikal 50 x 10 -6 m dan arah

horizontal 54 x 10 -6 m.

Pengukuran kecepatan untuk titik P-02 dengan F= 2 kg dapat dilihat pada Gambar 4.8.

Grafik kecepatan Vs Waktu pada Gaya F = 2 kg ,P-02

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

0 20 40 60

Waktu (S)

K

ecep

at

an

(

m

/s)

Aksial Vertikal Horizontal

Dari Gambar 4.8 dapat dilihat bahwa kecepatan pada arah vertikal dan

horizontal memiliki harga tertinggi sama-sama 1,45 x 10 -2 m/s pada arah horizontal

1,37 x 10 -2 m/s.

Pengukuran percepatan pada gaya F = 2 kg ; P-02 dapat digambarkan sebagai Gambar 4.9 :

Grafik pe rce patan Vs Waktu pada Gaya F = 2 kg, P-02

0 1 2 3 4 5

0 20 40 60

Waktu (S)

P

er

cep

at

an

(

m

/s2)

Aks ial Vertikal Horizontal

Gambar 4.9Hubungan Percepatan denganWaktu padaF = 2 kg ; P-02 Dari Gambar 4.9 dapat dilihat bahwa percepatan pada arah aksial

merupakan angka tertinggi dengan harga 4,15 x 10 -2 m , sedangkan pada arah

vertikal 3,775 x 10 -2 m dan arah horizontal 3,95 x 10 -2 m.

Pengukuran dengan frekuensi domain pada kondisi dan titik yang sama dapat digambarkan sebagai Gambar 4.10.:

Grafik simpangan Vs Frekuensi pada Gaya F = 2 kg ,P-02

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

0 20 40 60

Frekuensi (HZ)

S

im

p

a

n

ga

n (

um

)

Aksial Vertikal Horizontal

Gambar 4.10 Hubungan Simpangan dengan Frekuensi pada Gaya F = 2 kg; P-02

Dari Gambar 4.10 dapat dilihat simpangan dengan frekuensi domain arah

aksial lebih tinggi dari pada arah vertikal dan horizontal, dimana pada arah aksial

untuk frekuensi 46 Hz diperoleh 0,70 x 10-6 m, vertikal 0,60 x 10 -6 m dan arah

horizontal 0,60 x 10-6 m.

4.2.1.3 Pengukuran respon getaran pada landasan di F = 2 kg ; P-03 Dari hasil pengukuran respon getaran yang terjadi pada titik P-03

Tabel 4.5 Hasil pengukuran respon getaran pd landasan dengan gaya F = 2 kg ; P-03 Aksial Vertikal Horizontal No Waktu

(detik) Dis Vel Acc Dis Vel Acc Dis Vel Acc

1 12 46.0 1.050 3.575 42.0 1.95 4.850 35.5 0.55 3.25

2 16 50.5 1.025 3.575 42.0 1.90 5.500 35.5 0.55 3.70

3 20 50.5 1.020 3.750 44.5 1.85 5.000 40.0 0.75 3.65

4 24 51.0 1.115 4.125 46.5 2.00 5.025 40.0 0.75 3.70

5 28 51.0 1.125 4.125 47.5 2.05 5.025 41.5 0.80 3.65

6 32 52.0 1.325 4.350 47.0 2.25 5.565 43.5 0.90 3.65

7 36 53.5 1.325 4.550 48.0 2.35 4.500 45.5 1.25 4.00

8 40 54.5 1.350 4.625 49.0 2.80 5.700 49.0 1.45 4.10

9 44 55.0 1.350 4.750 50.0 2.80 5.700 49.5 1.50 4.20

10 48 55.5 1.600 4.950 52.0 2.80 5.725 50.5 1.60 4.55

Rata-rata 51.95 1.23 4.24 46.85 2.28 5.26 43.05 1.01 3.85

Harga respon getaran pada Tabel 4.5 adalah penjumlahan harga rata-rata yang didapat dari pengukuran langsung simpangan,kecepatan dan percepatandibagi jumlah pengujian. Dengan cara yang sama dalam perhitungan kecepatan sudut perioda, dan

amplitudo untuk arah aksial , vertikal, dan horizontal dapat dicari dan ditabelkan sebagai berikut :

Tabel 4.6 Amplitudo pada F= 2 kg ; P-03 Arah

Aksial Vertikal Horizontal

ϖ (rad/s) 28,5686 33,507 29,9049

t

ϖ (rad) 6,88 3,9386 7,2641

t (s) 0,2408 0,1175 0,2429

A (m) 4,51x 10-4 7,23 x 10-4 3,55 x 10-4

Dari table diatas dapat diplot dalam Gambar 4.11 antara amplitudo dan waktu .

Grafik hubungan amplitudo dengan waktu pada F =2 kg, P-03

Amp. (m)

0.001

Axial

0 Vertikal

Horizontal

0 20 40 60

-0.001

Waktu (S)

Dengan hasil pengukuran respon getaran yang diukur pada titik P-03 dengan gaya F = 2 kg ,maka diperoleh data simpangan dengan waktu seperti Gambar 4.12.

Grafik Simpangan Vs Waktu pada Gaya F = 2 kg , P-03

0 10 20 30 40 50 60

0 20 40 60

Waktu (s) S im pa nga n ( um ) Aksial Vertikal Horizontal

Gambar 4.12 Hubungan Simpangan dengan Waktu pada F = 2 kg; P-03

Dari Gambar 4.12 dapat dilihat bahwa simpangan pada arah aksial

merupakan angka tertinggi dengan harga 55,5 x 10 -6 m , sedangkan pada arah

vertikal 52 x 10 -6 m dan arah horizontal 50,5 x 10 -6 m.

Pengukuran kecepatandititik P-03 dengan F= 2 kg dapat dilihat pada Gambar 4.13.

Grafik Kecepatan Vs Waktu pada Gaya f = 2 kg , P-03

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

0 20 40 60

Waktu (s) K e c e pa ta n ( m /s ) Aksial Vertikal Horizontal

Dari Gambar 4.13 diatas dapat dilihat bahwa kecepatanpada arah vertikal

memiliki harga tertinggi 2,80 x 10 -2 m/s sedangkan pada arah aksial dan horizontal

sama-sama 1,6 x 10 -2 m/s.

Pengukuran percepatan pada gaya F = 2 kg; P-03 dapat digambar seperti Gambar 4.14 .

Grafik Percepatan Vs Waktu pada Gaya F = 2 kg , P-03

0 1 2 3 4 5 6 7

0 20 40 60

Waktu (S)

P

er

cepat

an

(

m

/s2

)

Aksial Vertikal Horizontal

Gambar 4.14 Hubungan Percepatan dengan Waktupada F = 2 kg; P-03

Dari Gambar 4.14 dapat dilihat bahwa percepatan pada arah vertikal

merupakan angka tertinggi dengan harga 5,725 x 10 -2 m , sedangkan pada arah axial 4,95 x 10 -2 m dan arah horizontal 4,55 x 10 -2 m.

Pengukuran dengan frekuensi domain pada kondisi dan titik yang sama dapat digambarkan seperti Gambar : 4.15

Grafik Simpangan Vs Frekuensi pada Gaya F = 2 kg , P-03

0 0.2 0.4 0.6 0.8

0 20 40 60

Frekuensi (HZ)

S

im

pa

nga

n (

um

)

Aksial Vertikal Horizontal

Gambar 4.15 Hubungan Simpangan dengan Frekuensi pada Gaya F = 2 kg; P-03

Dari Gambar 4.15 dapat dilihat bahwa simpangan dengan frekuensi domain

pada arah aksial lebih tinggi dari arah vertikal dan horizontal, dimana arah axial

untuk Frekuensi 46 Hz diperoleh 0,70 x 10-6 m, vertikal 0,60 x 10 -6 m dan arah

horizontal 0,55x10-6 m.

4.2.1.5 Pengukuran respon getaran pada landasan di F = 2 kg; P-04 Dari hasil pengukuran respon getaran yang terjadi pada titik P-04.

Tabel 4.7 Hasil pengukuran respon getaran pada landasan dengan gaya F = 2 kg; P-04

Aksial Vertikal Horizontal

No Time

(detik) Dis Vel Acc Dis Vel Acc Dis Vel Acc

1 12 43.0 2.550 3.200 65.5 2.30 5.00 43.0 2.550 3.125

2 16 43.5 2.535 3.200 60.5 2.15 4.85 45.5 2.655 3.150

3 20 44.0 2.650 3.350 61.0 2.25 5.00 46.0 2.625 3.150

4 24 44.0 2.850 3.475 61.0 2.30 5.00 46.0 2.620 3.225

5 28 45.5 2.875 3.475 65.5 2.50 5.05 45.0 2.620 3.250

6 32 47.0 2.875 3.475 65.5 2.50 5.05 50.5 2.650 3.250

7 36 50.5 2.975 3.550 64.5 2.60 6.00 50.5 2.650 3.225

8 40 50.5 2.975 3.600 65.5 2.70 6.00 46.5 2.650 3.525

9 44 52.5 3.100 3.775 60.5 2.85 5.55 45.0 2.650 3.550

10 48 52.5 3.100 3.750 61.5 2.95 5.55 45.0 2.700 3.550

Harga respon getaran pada Tabel 4.7 adalah penjumlahan harga rata-rata pengukuran langsung simpangan,kecepatan dan percepatan. Dengan cara perhitungan kecepatan sudut perioda, dan amplitudo untuk arah aksial, vertikal, dan horizontal

didapat Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Amplitudo pada F= 2 kg; P-04 Arah

Aksial Vertikal Horizontal

ϖ (rad/s) 27,1243 29,0089 26,7261

t

ϖ (rad) 2,5775 4,171 2,6778

t (s) 0,095 0,1438 0,1002

A (m) 1,09x 10-3 9,05x 10-4 1,03x 10-3

Dari table diatas dapat diplot dalam Gambar 4.16 antara amplitudo dan waktu

Grafik amplitudo dengan waktu Pada Gaya F = 2 kg , P-04

-0.002 -0.001 0 0.001 0 Amp .002

0 20 40 60

waktu (S)

(m) Axial

Vertikal Horizontal

Dengan hasil pengukuran respon getaran yang diukur pada titik P-04 dengan gaya F = 2 kg ,maka diperoleh data simpangan dengan waktu seperti Gambar 4.17.

Grafik Simpangan Vs Waktu pada F = 2 kg , P-04 0 10 20 30 40 50 60 70

0 20 40 60

Waktu (s) Si m pa ng a n ( m ) Aksial Vertikal Horizontal

Gambar 4.17 hubungan Simpangan dengan Waktu pada F = 2 kg; P-04

Dari Gambar 4.17 dapat dilihat bahwa simpangan pada arah vertikal

merupakan angka tertinggi dengan harga 65,5 x 10 -6 m , sedangkan pada arah aksial 52,5 x 10 -6 m dan arah horizontal 50,5 x 10 -6 m.

Pengukuran kecepatan untuk titik P-04 dengan F= 2 kg dapat dilihat pada Gambar 4.18.

Grafik Kecepatan Vs Waktu pada F = 2 kg , P-04 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

0 20 40 60

Waktu (S) K ecep at an ( m /s ) Aksial Vertikal Horizontal

Dari Gambar 4.18 dapat dilihat kecepatan pada arah aksial memiliki harga tertinggi 3,1 x 10 -2 m/s sedangkan pada arah vertikal 2,95 x 10 -2 m/s dan arah

horizontal 2,7 x 10 -2 m/s.

Pengukuranpercepatan pada gaya F = 2 kg di titik P-04 digambarkan seperti Gambar 4.19.

Grafik Percepatan Vs Waktu pada F = 2 kg , P-04

0 1 2 3 4 5 6 7

0 20 40 60

Waktu (S)

P

e

rc

e

p

a

ta

n

(m

/s

2

)

Aksial Vertikal Horizontal

Gambar 4.19 Hubungan Percepatan dengan Waktu pada F = 2 kg ; P-04

Dari Gambar 4.19 dapat dilihat percepatan pada arah vertikal merupakan angka tertinggi dengan harga 6 x 10 -2 m , sedangkan pada arah aksial 3,775 x 10 -2 m dan arah horizontal 3,55 x 10 -2 m.

Pengukuran dengan frekuensi domain pada kondisi dan titik yang sama dapat digambarkan sebagai Gambar 4.20 :

TABEL TITIK PENGUKURAN GETARAN PADA POMPA SENTRIFUGAL

HUBUNGAN PARALEL

159

Tanggal 24 – 28 Juni 2007 Waktu Pelaksanaan 08.00-24.00 Wib Titik Pengukuran P-02

Gaya Dinamometer 2.2 Kg Tekanan

Dinamometer

0.70 Kg/cm2

Kapasitas 7.1 m3/jam

Putaran (rpm) 2608 Arus (Amp) 0.5 Pin pompa I - 0.083 bar Pout pompa I 2.4 bar Pin pompa II - 0.083 bar Pout pompa II 2.4 bar

P-02 P-04

P-01 P-03

P-06 P-05

P-08

P-07

Landasan 2 (P-02)

Frequency Domain

Axial Vertical Horizontal No Frequency

(Hz) Dis Vel Acc Dis Vel Acc Dis Vel Acc 1 10 0.17 0.20 0.17 0.17 0.20 0.17 0.18 0.18 0.18 2 14 0.25 0.35 0.30 0.30 0.25 0.25 0.25 0.30 0.30 3 18 0.32 0.45 0.45 0.40 0.36 0.35 0.30 0.40 0.55 4 22 0.45 0.55 0.55 0.40 0.45 0.45 0.50 0.50 0.60 5 26 0.55 0.70 0.58 0.50 0.54 0.50 0.55 0.54 0.70 6 30 0.60 0.85 0.60 0.52 0.65 0.60 0.60 0.60 0.85 7 34 0.65 0.87 0.75 0.60 0.80 0.75 0.75 0.73 0.80 8 38 0.87 0.92 0.85 0.65 0.88 0.84 0.85 0.80 0.90 9 42 0.92 1.35 0.80 0.85 1.10 0.85 1.05 0.85 0.92 10 46 1.10 1.50 0.80 1.00 1.12 0.82 1.10 1.15 0.90 Time Domain

Axial Vertical Horizontal No Time

(Second) Dis Vel Acc Dis Vel Acc Dis Vel Acc 1 12 60 1.60 2.85 60.5 1.90 3.27 60 1.55 3.00 2 16 62.5 1.65 2.90 62.5 1.95 3.30 62.0 1.65 3.05 3 20 64.5 1.65 3.15 64.0 2.00 3.52 64.0 1.63 3.15 4 24 67.0 1.75 3.25 66.0 2.05 3.75 66.5 1.75 3.25 5 28 69.5 1.77 3.30 67.5 2.05 3.92 69.5 1.90 3.30 6 32 73.5 1.87 3.37 68.5 2.10 4.15 70.5 2.05 3.45 7 36 74.0 1.97 3.40 69.5 2.15 4.25 73.5 2.15 3.50 8 40 74.0 2.07 3.45 70.0 2.20 4.39 74.5 2.20 3.70 9 44 75.0 2.27 3.55 72.0 2.30 4.47 75.5 2.30 4.05 10 48 76.0 2.47 3.65 73.5 2.35 4.47 76.0 2.47 4.12

Diukur Oleh Disetujui OLeh

Suryadi Sihombing Dr.Ing.Ikhwansyah Isranuri Suriady Sihombing: Kajian Eksperimental Susunan Pompa Secara Pararel Terhadap Karakteristik Vibrasi Pompa Sentrifugal

TABEL TITIK PENGUKURAN GETARAN PADA POMPA SENTRIFUGAL

HUBUNGAN PARALEL

160

Tanggal 24 - 28 Juni 2007 Waktu Pelaksanaan 08.00 - 24.00 Wib Titik Pengukuran P-08

Gaya Dinamometer 3 Kg Tekanan

Dinamometer

0.74 Kg/cm2

Kapasitas 6.50 m3/jam

Putaran (rpm) 2600 Arus (Amp) 0.5 Pin pompa I - 0.18 bar Pout pompa I 2.06 bar Pin pompa II - 0.18 bar Pout pompa II 2.06 bar

P-02 P-04

P-01 P-03 P-06

P-05 _P-07

P-08

Elektromotor 2 ( P – 08

) Frequency Domain

Axial Vertical Horizontal No Frequency

(Hz) Dis Vel Acc Dis Vel Acc Dis Vel Acc 1 10 0.40 0.40 0.40 0.40 0.45 0.40 0.40 0.45 0.40 2 14 0.55 0.55 0.45 0.45 0.75 0.65 0.45 0.75 0.75 3 18 0.85 0.75 0.75 0.55 0.95 0.60 0.55 1.05 0.75 4 22 1.25 0.95 0.85 0.70 1.35 0.80 0.65 1.25 0.95 5 26 1.55 1.45 1.00 0.85 1.55 0.95 0.85 1.55 1.20 6 30 1.75 1.65 1.25 0.95 1.55 1.35 0.95 1.75 1.55 7 34 1.85 2.30 1.55 1.25 1.75 1.35 1.25 1.75 1.75 8 38 2.25 2.60 1.55 1.55 1.95 1.55 1.45 2.35 1.75 9 42 2.55 3.70 1.75 1.75 2.25 1.70 1.55 2.75 1.75 10 46 2.75 4.15 2.35 2.05 2.55 1.80 1.65 3.00 1.95

Time Domain

Axial Vertical Horizontal No Time

(Second) Dis Vel Acc Dis Vel Acc Dis Vel Acc 1 12 115 3.30 3.35 97 2.15 2.75 97 2.60 2.10 2 16 117 3.50 3.45 97 2.25 2.95 97 2.85 2.35 3 20 122 3.75 3.55 98.5 2.50 3.15 99 3.15 2.55 4 24 129 3.85 3.65 99 2.75 3.45 99 3.45 2.85 5 28 132.5 3.95 3.75 98.5 2.95 3.75 100 3.45 3.25 6 32 135 4.05 3.85 100.5 3.15 3.95 100 3.75 3.35 7 36 138 4.15 3.80 105.5 3.25 3.90 102 3.85 3.55 8 40 141.5 4.25 3.95 112.5 3.30 3.97 102 3.85 3.70 9 44 150 4.35 4.15 125.5 3.35 4.00 104 4.15 3.95 10 48 153 4.30 4.25 129.5 3.75 4.20 105 4.35 4.10

Diukur Oleh Disetujui Oleh

Suryadi Sihombing Dr.Ing.Ikhwansyah Isranuri Suriady Sihombing: Kajian Eksperimental Susunan Pompa Secara Pararel Terhadap Karakteristik Vibrasi Pompa Sentrifugal

Satu Tingkat, 2008. USU e-Repository © 2008

Spesifikasi Vibrometer Handheld 908

Specifications:

•

Amplitude Ranges:

Displacement 0.1—1999 µm (or 200 mil) peak-peak

Velocity 0.1—199.9 mm/s (or 20 in/s) true RMS

Acceleration 0.1—199.9 m/s

2

(or 20 g) Peak

•

Overall accuracy:

+

5%

•

Temperature range: 0 - 40

0

C

•

Frequency response:

Displacement 10-500 Hz

Velocity 10-1000 Hz

Acceleration 10-1000 Hz (Inner accelerometer 908B)

10-10000 Hz (Depending on external accelerometer model)

•

Battery: 9V 6F22, 25 hours of continuous operation.

•

Pickup: Accelerometer with handheld probe and /or magnetic base

•

Dimensions: 13

×

6

×

2.3 cm; Weight: 200 g

Suriady Sihombing: Kajian Eksperimental Susunan Pompa Secara Pararel Terhadap Karakteristik Vibrasi Pompa Sentrifugal Satu Tingkat, 2008.

TABEL TITIK PENGUKURAN GETARAN PADA POMPA SENTRIFUGAL

HUBUNGAN PARALEL

Date 24 - 25 Juni 2007 Starting Time 08.00 – 24.00 Wib Measurement Point P-01

Gaya Dinamometer Kg Tekanan

Dinamometer

Kg/cm2

Capasity (ltr/sec) 7 m3/jam

Rotation (rpm) Current (A)

Pin pompa A 10 bar Pout pompa A 0.5 bar

Pin pompa B Pout pompa B

P-02 P-04

P-01 P-03 P-06

P-05 _P-07

P-08

Frequency Domain

Axial Vertical Horizontal No Frequency

(Hz) Dis Vel Acc Dis Vel Acc Dis Vel Acc

1 10 2 14 3 18 4 22 5 26 6 30 7 34 8 38 9 42

10 46

Time Domain

Axial Vertical Horizontal No Time

(Second) Dis Vel Acc Dis Vel Acc Dis Vel Acc

1 12 2 16 3 20 4 24 5 28 6 32 7 36 8 40 9 44

10 48

Measured by Approved by

Suriady Sihombing: Kajian Eksperimental Susunan Pompa Secara Pararel Terhadap Karakteristik Vibrasi Pompa Sentrifugal Satu Tingkat, 2008.

Suryadi S Dr.Ing.Ikhwansyah Isranuri

RIWAYAT HIDUP

Data Pribadi

1. Nama : Suriady Sihombing

2. Tempat/Tgl Lahir : P.Siantar / 30 Januari 1964 3. Pekerjaan : Pegawai Edukatif

4. Pangkat/Golongan : IV A

5. Instansi : Univ.HKBP Nommensen Medan 6. Alamat : Jalan Turi GG Parulian No 156 Medan Telp 7866695 Hp 08163137059

Pendidikan

Tahun Masuk Tamat

Jenjang Pendidikan 1970 1976 Sekolah Dasar (SD) Taman Siswa P. Siantar

1976 1979 Sekolah Menengah Pertama (SMP) Taman Siswa P. Siantar 1979 1982 Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri 2 P.Siantar

1982 1987 Fakultas Teknik Jurusan Mesin Univ.HKBP Nommensen Medan 2005 2007 Sekolah Pascasarjana USU Prog.Magister Teknik Mesin Medan

Suriady Sihombing: Kajian Eksperimental Susunan Pompa Secara Pararel Terhadap Karakteristik Vibrasi Pompa Sentrifugal Satu Tingkat, 2008.

Suriady Sihombing: Kajian Eksperimental Susunan Pompa Secara Pararel Terhadap Karakteristik Vibrasi Pompa Sentrifugal Satu Tingkat, 2008.