KESIMPULAN DAN SARAN 123 Studi Eksperimental Fenomena Kavitasi Pada Pompa Sentrifugal Melalui Pengamatan Pola Aliran Yang Diinterpretasikan Terhadap Perilaku Sinyal Vibrasi

4.6.4 Close Valve 60 pada pipa suction dan pipa Discharge 51 4.6.5 Close Valve 80 pada pipa suction dan pipa Discharge 51 4.7 Analisa Getaran dengan Variasi penutupan Katup 52 4.7.1 Analisa Getaran pada Bukaan Katub 100 52 4.7.2 Analisa Getaran pada penutupan katup 20 62 4.7.3 Analisa Getaran pada penutupan katup 40 70 4.7.4 Analisa Getaran pada penutupan katup 60 79 4.7.5 Analisa Getaran pada penutupan katup 80 87 4.7.6 Verifikasi Data Simpangan Pada Berbagai penutupan Katup 96 4.7.7 Verifikasi Data Kecepatan Pada Berbagai penutupan Katup 102 4.7.8 Verifikasi Data Percepatan Pada Berbagai penutupan Katup 108

4.7.9 Hubungan Pola Aliran terhadap Karakteristik Getaran

113

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 123

5.1 Kesimpulan 123 5.2 Saran 125 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Rumah Pompa Sentrifugal 7 Gambar 2.2 Proses Kavitasi 9 Gambar 2.3 Kerusakan impeller akibat kavitasi 11 Gambar 2.4 Besarnya massa yang masuk sama dengan yang keluar 14 Gambar 2.5 Tabung Aliran 15 Gambar 2.6 Pola aliran pada pipa horizontal 17 Gambar 2.7 Klasifikasi Pola aliran berdasarkan Reynolds Number Chi-2009 17 Gambar 2.8 Pola aliran Von Karman’s 18 Gambar 2.9 Daerah masuk aliran sedang berkembang dan aliran berkembang penuh di dalam sebuah sistem pipa. 19 Gambar 2.10 a Aliran laminer b Aliran turbulen 20 Gambar 2.11 Sistem getaran sederehana 21 Gambar 2.12 Hubungan antara perpindahan kecepatan dan percepatan getaran 22 Gambar 2.13 Gerak Harmonik Sebagai Proyeksi Suatu titik yang bergerak pada Lingkaran 24 Gambar 2.14 Gerak Periodik dengan Periode τ 24 Gambar 2.15 Sistem Pegas-Massa dan Diagram Benda Bebas 25 Gambar 2.16 getaran paksa 26 Gambar 2.17 Standart ISO 10816-3 untuk vibrasi 28 Gambar 2.18 Karakteristik Sinyal Statik dan Dinamik 29 Universitas Sumatera Utara Gambar 2.19 Hubungan Time Domain dengan Frequency Domain 30 Gambar 2.20 Kerangka Konsep Penelitian 31 Gambar 3.1 Pompa Sentrifugal 33 Gambar 3.2 Sistem Pemasangan Pompa dan Pendukungnya 33 Gambar 3.3 Profil Vibrometer Analog VM-3314A, IMC Corporation, Japan 35 Gambar 3.4 Profil Thermocouple Thermometer Tipe KW 06-278 Krisbow 36 Gambar 3.5 Tampak Depan dan Tampak Samping Arah Pengukuran 38 Gambar 3.6 Pengambilan Titik Pengukuran Vibrasi pada Pompa Sentrifugal 38 Gambar 3.7 Pipa transparan pipa acrylic 40 Gambar 3.8 Tampak depan dari sistem pemasangan pompa dan instalasinya 42 Gambar 3.9 Tampak Atas dari Sistem Pemasangan Pompa dan Instalasinya 42 Gambar 3.10 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian 43 Gambar 4.1 Hubungan antara Variasi penutupan katup dengan kapasitas aliran fluida 46 Gambar 4.2 Hubungan antara Variasi penutupan katup dengan kecepatan aliran fluida 47 Gambar 4.3 Hubungan antara Variasi penutupan katup dengan bilangan Reynold 48 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.4 Hubungan kecepatan aliran dengan bilangan Reynold 48 Gambar 4.5 Pola aliran laminar Re = 1926,5 50 Gambar 4.6 Pola aliran laminar Re = 2062,82 50 Gambar 4.7 Pola aliran transisi Re = 3393,46 50 Gambar 4.8 Pola aliran turbulensi Re = 6305,83 51 Gambar 4.9 Pola aliran turbulensi Re = 14836,03 51 Gambar 4.10 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 56 Gambar 4.11 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 57 Gambar 4.12 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 58 Gambar 4.13 Hubungan simpangan dengan time pada time domain 59 Gambar 4.14 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 60 Gambar 4.15 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 61 Gambar 4.16 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 65 Gambar 4.17 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 66 Gambar 4.18 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi Universitas Sumatera Utara domain 67 Gambar 4.19 Hubungan simpangan dengan time pada time domain 68 Gambar 4.20 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 69 Gambar 4.21 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 70 Gambar 4.22 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 73 Gambar 4.23 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 74 Gambar 4.24 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 75 Gambar 4.25 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 76 Gambar 4.26 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 77 Gambar 4.27 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 78 Gambar 4.28 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 82 Gambar 4.29 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 83 Gambar 4.30 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 84 Gambar 4.31 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 85 Gambar 4.32 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 86 Gambar 4.33 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 87 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.34 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 90 Gambar 4.35 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 91 Gambar 4.36 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 92 Gambar 4.37 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 93 Gambar 4.38 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 94 Gambar 4.39 Hubungan percepatan dengan waktu pada Time domain 95 Gambar 4.40 Perbandingan displacement pada arah aksial terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 97 Gambar 4.41 Laju pertambahan amplitudo simpangan terhadap persen penutupan katup pada arah aksial 97 Gambar 4.42 Perbandingan displacement pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 98 Gambar 4.43 Laju pertambahan amplitudo simpangan terhadap persen penutupan katup pada arah Vertikal 99 Gambar 4.44 Perbandingan displacement pada arah horizontal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 100 Gambar 4.45 Laju pertambahan amplitudo simpangan terhadap persen penutupan katup pada arah Horizontal 101 Gambar 4.46 Perbandingan velocity pada arah aksial terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 103 Gambar 4.47 Laju pertambahan amplitudo kecepatan terhadap Universitas Sumatera Utara persen penutupan katup pada arah Aksial 103 Gambar 4.48 Perbandingan velocity pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 104 Gambar 4.49 Laju pertambahan amplitudo kecepatan terhadap persen penutupan katup pada arah Aksial 105 Gambar 4.50 Perbandingan velocity pada arah horizontal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 106 Gambar 4.51 Laju pertambahan amplitudo kecepatan terhadap persen penutupan katup pada arah horizontal 107 Gambar 4.52 Perbandingan Accelaration pada arah aksial terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 108 Gambar 4.53 Laju pertambahan amplitudo percepatan terhadap persen penutupan katup pada arah Aksial 109 Gambar 4.54 Perbandingan Accelaration pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 110 Gambar 4.55 Laju pertambahan amplitudo percepatan terhadap persen penutupan Katup pada arah Vertikal 111 Gambar 4.56 Perbandingan Accelaration pada arah horizontal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 112 Gambar 4.57 Laju pertambahan amplitudo percepatan terhadap persen penutupan katup pada arah horizontal 113 Gambar 4.58 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 1926.5 dengan kecepatan aliran 0.03191 ms 116 Gambar 4.59 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Universitas Sumatera Utara Re = 2062.82 dengan kecepatan aliran 0.0429 ms 117 Gambar 4.60 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 3393.46 dengan kecepatan aliran 0.05622 ms 119 Gambar 4.61 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 6305.83 dengan kecepatan aliran 0.101447 ms 120 Gambar 4.62 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 14836,03 dengan kecepatan aliran 0,245787 ms 122 Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Karakteristik dan satuan getaran 22 Tabel 4.1 Hasil perhitungan kapasitas, kecepatan aliran, dan Reynolds number pengujian dengan variasi penutupan katup 46 Tabel 4.2 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain 52 Tabel 4.3 Data rata-rata pengukuran time domain 52 Tabel 4.4 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada frekuensi domain 54 Tabel 4.5 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada time domain 54 Tabel 4.6 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada frekuensi domain 54 Tabel 4.7 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain 54 Tabel 4.8 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain 55 Tabel 4.9 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada time domain 55 Tabel 4.10 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 55 Tabel 4.11 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 57 Tabel 4.12 Hubungan percepatan dengan pada frekuensi domain 58 Tabel 4.13 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 59 Tabel 4.14 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 60 Universitas Sumatera Utara Tabel 4.15 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 61 Tabel 4.16 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain 62 Tabel 4.17 Data rata-rata pengukuran time domain 62 Tabel 4.18 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada frekuensi domain 62 Tabel 4.19 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada time domain 62 Tabel 4.20 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada frekuensi domain 63 Tabel 4.21 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain 63 Tabel 4.22 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain 63 Tabel 4.23 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada time domain 63 Tabel 4.24 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 64 Tabel 4.25 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 65 Tabel 4.26 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 66 Tabel 4.27 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 67 Tabel 4.28 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 68 Tabel 4.29 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 69 Tabel 4.30 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain 70 Universitas Sumatera Utara Tabel 4.31 Data rata-rata pengukuran time domain 70 Tabel 4.32 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada frekuensi domain 71 Tabel 4.33 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada time domain 71 Tabel 4.34 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada frekuensi domain 71 Tabel 4.35 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain 71 Tabel 4.36 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain 72 Tabel 4.37 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada time domain 72 Tabel 4.38 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 73 Tabel 4.39 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 74 Tabel 4.40 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 75 Tabel 4.41 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 76 Tabel 4.42 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 77 Tabel 4.43 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 78 Tabel 4.44 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain 79 Tabel 4.45 Data rata-rata pengukuran time domain 79 Tabel 4.46 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada frekuensi domain 79 Tabel 4.47 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada time domain 79 Tabel 4.48 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada frekuensi domain 80 Tabel 4.49 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain 80 Universitas Sumatera Utara Tabel 4.50 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain80 Tabel 4.51 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada time domain 80 Tabel 4.52 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 81 Tabel 4.53 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 82 Tabel 4.54 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 83 Tabel 4.55 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 84 Tabel 4.56 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 85 Tabel 4.57 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 86 Tabel 4.58 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain 87 Tabel 4.59 Data rata-rata pengukuran time domain 87 Tabel 4.60 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada frekuensi domain 88 Tabel 4.61 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada time domain 88 Tabel 4.62 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada frekuensi domain 88 Tabel 4.63 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain 88 Tabel 4.64 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain 89 Tabel 4.65 asil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada time domain 89 Tabel 4.66 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 90 Universitas Sumatera Utara Tabel 4.67 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 91 Tabel 4.68 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 92 Tabel 4.69 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 93 Tabel 4.70 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 94 Tabel 4.71 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 95 Tabel 4.72 Perbandingan displacement pada arah aksial terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 96 Tabel 4.73 Perbandingan displacement pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 98 Tabel 4.74 Perbandingan displacement pada arah horizontal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 100 Tabel 4.75 Perbandingan velocity pada arah aksial terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 102 Tabel 4.76 Perbandingan velocity pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 104 Universitas Sumatera Utara Tabel 4.77 Perbandingan velocity pada arah horizontal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 106 Tabel 4.78 Perbandingan acceleration pada arah aksial terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 108 Tabel 4.79 Perbandingan acceleration pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 110 Tabel 4.80 Perbandingan acceleration pada arah horizontal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 112 Universitas Sumatera Utara DAFTAR NOTASI Simbol Arti Satuan A Amplitudo m f Frekuensi Hz f n Frekuensi natural Hz g Percepatan gravitasi ms 2 H Head m k Kekakuan Nm m Massa kg n Putaran rpm P Tekanan kgfcm 2 P v Tekanan uap jenuh kgfcm 2 T Periode s t Waktu tempuh s w Berat N x Displacement m x Velocity ms x  Acceleration ms 2 Z Head statis m Simbol Yunani Τ Periode natural s ρ Massa jenis fluida kgm 3 Ω Frekuensi sudut rads Universitas Sumatera Utara Θ Sudut fase rad µ Dynamic viscosity Nsm 2 υ Kinematic viscosity m 2 s Γ Berat jenis fluida kgfm 3 Universitas Sumatera Utara ABSTRAK Salah satu kegagalan yang terjadi pada pengoperasian pompa sentrifugal dilapangan adalah kavitasi. Kavitasi merupakan peristiwa terbentuknya gelembung- gelembung uap didalam cairan yang sedang mengalir. Fenomena ini terjadi akibat turunnya tekanan fluida sampai di bawah tekanan uap jenuh fluida dan turbulensi pulsasi. Pada pompa sentrifugal kavitasi dapat terjadi pada suction pompa maupun pada pipa aliran fluida. Indikasi kavitasi adalah timbulnya gelembung-gelembung uap, getaran dan suara bising pada pompa. Dampak kavitasi pada pompa adalah kerusakan pada sudu pompa dan performance pompa menurun. Penelitian ini dilakukan dengan mengukur perilaku getaran di dalam rumah pompa serta mengamati pola aliran akibat perubahan kapasitas pompa yang disinkronkan terhadap bilangan Reynold. Pada penelitian ini divariasikan kapasitas pompa yang diduga berpengaruh terhadap terjadinya kavitasi pada pompa sentrifugal. Untuk mengetahui terjadinya kavitasi parameter yang digunakan dengan mengukur perilaku getaran pompa di dalam rumah pompa dan mengamati pola aliran dengan gambar dan vibrasi eksitasinya. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan vibrometer dengan arah pengukuran aksial, vertikal dan horizontal pada frequency domain dan time domain. Secara visual pola aliran terjadi akibat kenaikan bilangan Reynolds dan kavitasi teramati dengan terjadinya turbulensi aliran yang terdeteksi dengan naiknya amplitudo sinyal getaran maksimum yang merupakan simpangan terjauhnya pada gate valve suction closed 80. Kata kunci: Kavitasi, sinyal getaran, bilangan Reynolds, pola aliran. Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN