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