Design Of Experimental METODE PENELITIAN

37

3.7 Design Of Experimental

Dalam mengidentifikasi gejala getaran pada konstruksi pompa perlu dibangun model eksperimental dari struktur yang melahirkan getaran. Adapun komponen-komponen yang mempengaruhi lahirnya getaran pompa adalah :

1. Instalasi Pipa

Instalasi pipa yang digunakan untuk penyediaan air bersih dalam skala rumah tangga digunakan pipa dengan ukuran 34 in, dan 1 in. Berikut ini gambar instalasi pipa yang di gunakan. Gambar instalasi pipa dapat dilihat pada lampiran 2. DOE Instalasi pipa Berdasarkan diagram DOE pipa diatas dapat dijelaskan bahwa saat pompa beroperasi menghisap air melalui pipa terdapat beberapa parameter yang mempengaruhi noise pada instalasi pipa seperti : debit air, kecepatan aliran, viskositas zat cair, diameter pipa, panjang pipa hisap, roughness pipa dan jumlah elbow. Debit Q = A . v Reynold Re= Kerugian gesek h f = λ Masukan DebitQ = m 3 h KecepatanV = ms Head LossesL = m Keluaran DebitQ = m 3 h KecepatanV = ms HeadH = m Parameter terkontrol DiameterD = mm Panjang pipaL = m Jumlah elbow Parameter tidak terkontrol Roughnessε = mm Koefisien gesekµ Viskositasv = m 2 s 38 Kekasaran pipa juga berpengaruh pada getaran instalasi pipa dimana semakin tinggi nilai kekasaran pipa maka semakin besar gesekan antara air dan pipa sehingga terjadi noise yang tinggi. Semakin tinggi viskositas zat cair yang melalui pipa maka semakin besar noise yang terjadi pada pipa karena kerja pompa yang semakin berat.

2. Konstruksi Pompa

Adapun uraian setiap komponen pompa yang mempengaruhi getaran pompa dan fungsinya adalah sebagai berikut: Tabel 3.2. Design Of Experiment DOE No Nama Komponen Fungsi 1 Impeller untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya. 2 Shaft poros untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya. 3 Bearing untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial 39 1. Impeller Berikut gambar impeller pompa DAP. Gambar 3.10 Impeller pompa DAP Dokumentasi Berdasarkan diagram DOE impeller diatas dapat dijelaskan bahwa saat impeller berputar menghisap air terdapat beberapa parameter yang mempengaruhi getaran yang terjadi seperti : debit air masuk, viskositas zat cair, material yang terkandung dalam air, kavitasi dan unbalance . Semakin besar debit air yang menumbuk impeler maka noise impeller semakin tinggi. Semakin tinggi viskositas zat cair yang diputar impeller akan Frek. dasar f = Stiffness k= Masukan DebitQ = m 3 h Kecepatan aliranV = ms Keluaran DebitQ = m 3 h KecepatanV = ms HeadH = m Parameter tidak terkontrol Viskositas m 2 s Material yang terkandung Kavitasi Parameter terkontrol Debit Q = m 3 h Unbalance 40 menimbulkan noise yang tinggi pada impeller . Material-material lain yang terkandung dalam air seperti logam, pasir, lumpur juga akan menimbulkan noise yang tinggi pada impeller karena akan terjadi tumbukan antara impeller dan material-material tersebut ketika impeller berputar. Gelembung-gelembung udara yang timbul akibat tekanan fluida pada sisi hisap turun mendekati teknan uap dari fluida akan menyebabkan terjadinya tumbukan antara impeller dan gelembung. Jika keadaan ini terjadi pada waktu yang lama impeller akan menjadi rusak patah sehingga impeller akan terjadi unbalance .

2. Poros

Berikut gambar poros pompa DAP. Gambar 3.11 Poros pompa DAP Dokumentasi Daya poros P = Stiffness k= Torsi τ = F r Input Putarann = rpm DayaP =Watt Output Putaran Impeller Controlable parameter Unbalance Parameter tidak terkontrol Poros bengkong 41 Berdasarkan diagram DOE poros diatas dapat dijelaskan bahwa saat poros berputar ketika pompa beroperasi terdapat beberapa parameter yang mempengaruhi noise yang terjadi seperti : unbalance dan poros bengkok. Ketika poros pompa memiliki inersia yang tidak merata maka akan terjadi unbalance yang akan menimbulkan noise hal dapat terjadi karena beberapa sebab seperti material poros yang tidak homogen atau terjadi cacat pada permukaan poros. Hampir sama halnya dengan unbalance , kasus poros bengkok akan menimbulkan noise yang tinggi karena poros tidak berputar pada titik pusat putaran.

3. Bearing

Gambar 3.12 Bearing google.com Gaya gesek F s = N µ Inner Race BPFI = 1+ cos x RPM Outer Race BPFO = 1- cos x RPM Masukan Putarann = rpm BebanW = N Keluaran Putaran bebas porosn = rpm Getaran casing = Hz Parameter terkontrol Geometri bearing Parameter tidak terkontrol Ball bearing Inner race bearing 42 Dari diagram DOE bearing diatas dapat dijelaskan bahwa saat poros berputar ketika pompa beroperasi terdapat beberapa parameter yang mempengaruhi noise yang terjadi pada bearing seperti : i nner race bearing, ball bearing, geometri bearing. Pada saat bearing berputar ball bearing akan mengalami kontak langsung dengan inner race yang akan menimbulkan gesekan dan jika kondisi tersebut terjadi pada waktu yang lama, maka kedua komponen tersebut akan mengalami keausan pada permukaannya sehingga akan menimbulkan noise . Parameter geometri bearing yang menentukan frekuens noise yaitu diameter bola, jumlah bola, diameter pitch dan sudut kontak. Berdasarkan DOE yang dirancang maka data eksperimental yang akan diukur adalah sebagai berikut: Tabel 3.3 Data hasil pengukuran secara eksperimental Masukan Sound Pressure Level dB Frekuensi Hz Keluaran Sumbu Pengukuran Jarak Ukur cm Putaran rpm 5 10 15 20 Debit - X - - - - - - - Y - - - - - - - -Y - - - - - - - Z - - - - - - 43

3.8 Kerangka Konsep Penelitian