3 Poros shaft Pada bagian ini terjadi beban puntir yang berlebihan akan
mengakibatkan poros akan patah. Shaft merupakan tempat bertumpunya bearing. Kita harus menjaga bearing berputar pada porosnya agar shaft terjaga dengan baikcdan
tahan lama 4. Packing
Tanda-tanda bahwa Gland peacking itu sudah rusak adalah pompa kurang hisap karena terlalu banyak udara di dalam pompa dan kadang-kadang air mengalir
deras di sela-sela pompa. .
Gambar 4.3 Packing
4.3. Prosedur Perbaikan Pompa 4.3.1. Pengecekkan pada saat pompa beroperasi
1. Pengamatan jika ada yang bocor, panas, dll. 2. Mendengarkan ketidaknormalanbunyi pada pompa.
3. Pengukuran temperatur bearing. 4. Pengukuran getaran 14 mms.
4.3.2. Pada saat pembongkaran pompa .
Instruksi kerja yang harus dilakukan adalah: 1. Pastikan kunci dan peralatan lengkap
2. Matikan power dengan menekan handle MCB ke posisi off di panel motor.
3. Gantungan tanda “sedang diperbaiki” pada panel yang akan diperbaiki.
Universitas Sumatera Utara
4. Tutup valve pipa tekan. 5. Buka baut mur sasis motor sebanyak 4 buah.
6. Buka kabel power electromotor. 7. Buka mur casis pompa.
8. Buka baut penyanngga pompa. 9. Buka baut penyangga impler.
10.Buka impeller dari shaft dengan menggunakan trecker. 11. Lepaskan casing pompa dari carter pompa.
12. Lepaskan joint coupling dengan trecker 13.Buka cover bearing depan dan belakang.
14. Keluarkan shaft dari carter pompa. 15. Keluarkan bearing dari shaft pompa satu persatu dengan trecker.
16. Panaskan bearing dengan heater sampai suhu 70-75C. 17. Masukan bearing dalam as pompa satu persatu.
18. Masukan shaft pompa yang telah terpasang bearing baru kedalam carter pompa.
19. Pasang casing pompa. 20. Pasang impeller baru dan pastikan telah terkunci dengan sempurna.
21. Pasang carter pompa dengan memasukan impeller kedalam rumah pompa.
21. Kunci baut casing pompa dengan sempurna. 22. Kunci baut penyangga pompa dengan sempurna.
23.Geser posisi electromotor ke posisi semula dan stel kopling pompa dan hingga center.
24. kunci baut sasis motor. 25. Cek seluruh pemasangan motor dan pompa.
26. Saklar MCB diidupkan pada posisi ON dan test operasi. Sumber : PDAM Tirtanadi, 2013
Universitas Sumatera Utara
4.3.3 Data teknis peralatanspesifikasi pompa
e
Spesifikasi Motor Penggerak
Tipe : Tait Model 15 BCH-3
Power Input : 110 KW
Putaran : 1470 rpm
Power Supply : 400 V – 50 Hz
Proteksi : IP 68
f
Spesifikasi Pompa
Head : 50 m
Putaran : 1470 rpm
Capasitas : 150 ls
g
Pipa Diameter 600 mm dengan panjang 70 m
Diameter 250 mm dengan panjang 20 m
h
Data fluida
Jenis fluida : Air
Temperature : 30
o
c
Universitas Sumatera Utara
4.1 Tabel Perlengkapan pipa terpasang No
Perlengkapan Jumlah
Pipa masuk 1
Untuk diameter 600 mm Reduser
2 Flengsa
5 Cheak-valve
2 Elbow radius panjang 90
2 Elbow long radius 45
1 Gate-valve fully open
1
2 Untuk diameter 250 mm
Reduser 1
Flengsa 2
Elbow radius panjang 90 3
Gate-valve fully open 1
Perhitungan head loss untuk mencari Head total H
p
m Head total dapat dihitung dengan rumus
H
p
+ Z
1
-Z
2
+
�
1−�2
��
+
�
1− 2
�
2 2
2�
= h
f
+ h
m
a Head loss dalam pipa
Kerugian yang terjadi akbiat gesekan di sepanjang saluran pipa dinyatakan dalam rumus :
h
f
= f
� �
2
�
2 �
Dengan : Q = 150 ls = 540 m
3
jam = 0,15 m
3
s
Universitas Sumatera Utara
g = 9,8 ms
2
untuk diameter D
1
= 600 mm = 0,6 m dengan L =70 m V
1
=
�
� 4
� �
2
=
0,15
3,14 4
0,6
2
=
0,15 0.2826
V
1
= 0,5 ms Untuk menentukan apakah aliran yang ada dalam pipa laminar atau turbulen
kita harus mencari bilangan Reynold terlebih dahulu: Dimana :
� ∶ 980 ���
3
� ∶ 0,9 � 10
−3
���
2
Maka Re = 980
0,5 � 0,6 0,9 � 10
−3
=
294 0,9 � 10
−3
Re
=
326.666 aliran Turbulen Mencari kekerasan relative pipa dimana harga
� = 0,00145 maka : �D = 0,000260,25
= 0,00104
Universitas Sumatera Utara
Dari hasil perhitungan di atas, kita dapat mengetahui bahwa aliran bersifat turbulen karena Re 4000. Dengan kita membaca Diagram Moody kita dapat mengetahui
nilai dari f = 0,017. Maka kerugian akibat gesekan di dalam pipa adalah : h
f
= 0,017
70 � 0,5
2
0,6 � 29,8
=
0,2975 11,76
h
f
= 0,025 m untuk diameter D
2
= 250 mm = 0,25 m dengan L = 20 m kita dapat mengetahui kecepatan dengan rumus :
A
1 .
V
1
= A
2
. V
2
V
2
=
0,2
2
� 0,5 0,25
2
=
002 0,0625
= 0,32 ms Mencari bilangan Reynold :
Re = 980
0,32 � 0,25 0,9 � 10
−3
= 78,4
0,9 � 10
−3
Re = 8.711.111 Mencari kekerasan relative
�D = 0,000260,25
Universitas Sumatera Utara
= 0,00104 Dengan membaca diagram moody kita dapat mengetahui nilai dari f = 0,022. Maka
kerugian akibat gesekan di dalam pipa adalah: h
f
= 0,022
20 � 0,32
2
0,25 � 29,8
=
0,045 4,9
= 0,009 m b
Head loss yg terjadi akibat adanya kelengkapan pipa h
m
1 Dari hasil pengamatan terdapat kelengkapan di pipa D = 0,6 m, V
= 0,5 ms 1 elbow radius panjang 45
o
, 2 elbow radius panjang, 5 flengsa, 2 check valve, dan 2 reducer. Lalu kita cari nilai h
m
berdasarkan koofesien minor dari setiap kelengkapan. Untuk elbow long radius 90
o
nilai nilai k
m
= 0,7 maka : h
m
= n x k
m
�
2
2�
= 2 x 0,7
0,5
2
29,8
=
0,35
19
, 6
h
m
= 0,017 m Untuk elbow radius panjang 45
o
nilai k
m
= 0,2 maka : h
m
= 1 x 0,2
0,5
2
29,8
Universitas Sumatera Utara
= 0,05
19
, 6
h
m
= 0,002 m
Untuk flengsa nilai k
m
= 0,2 maka : h
m
= 5 x 0,2
0,5
2
29,8
=
2,5 19,6
h
m
=0,13 m Untuk katup Gate Gate-valve fully open nilai k
m
= 0,15 maka : h
m
=2x 0,15
0,5
2
29,8
=
0,075 19,6
h
m
= 0,0038 m Untuk Check-valve nilai k
m
= 2 h
m
= 2 x 2
0,5
2
29,8
=
1 19,6
= 0,05 m Untuk reducer nilai k
m
= 0,2
Universitas Sumatera Utara
h
m
= 2 x 0,2
0,5
2
29,8
=
0,1 19,6
h
m
= 0,005 m
2 Head loss minor yang terjadi di pipa D = 0,25 m dengan V = 0,32
ms terdapat kelengkapan seperti 3 Elbow long radius 90
o
, 2 Flengsa, 1 Gate-valve, 1 Reducer.
Untuk Elbow long radius 90
o
maka : h
m
= 3 x 0,7
0,32
2
29,8
=
0,22 19,6
h
m
= 0,01 m Untuk Flengsa maka :
h
m
=2x 0,2
0,32
2
29,8
=
0,04 19,6
= 0,002 m
Untuk Gate-valve maka :
Universitas Sumatera Utara
h
m
=1 x 0,15
0,32
2
29,8
=
0,015 19,6
h
m
= 0,0007 m Untuk Reducer maka :
h
m
= 1 x 0,2
0,32
2
29,8
=
0,02 19,6
h
m
= 0,001 m dari analisa tentang head losses yang terjadi di perpiaan dapat dilihat di table di
halaman berikutnya.
4.2 T
abel head loses yang terjadi pada jalur perpipaan
No Head losses yang terjadi pada pipa masuk dan
keluar Panjang
hf m
m 1
Head losses dalam pipa Diameter 0,6 m
70 0,025
Diameter 0,25 m 20
0,009 Total head lossess di dalam pipa
0,034 2
Head losses kelengkapan pipa Jumlah
hm Diameter 0,6 mm
m Elbow long radius 90
2 0,017
Elbow long radius 45 1
0,002 Flengsa
5 0,13
Check-valve 2
0,05 Reduser
2 0,005
Gate-valve 2
0,0038 Total head losses
0,2078 3
Head losses kelengkapan pipa Jumlah
hm
Universitas Sumatera Utara
Diameter 0,25 m m
Elbow long radius 90 3
0,01 Flengsa
2 0,002
Gate-valve 1
0,0007 Reduser
1 0,001
Total head losses 0,0137
Jadi total head loeses yang terjadi di sepanjang perpipaan adalah : H
t
= h
f
+ h
m
= 0,034 + 0,2078+0,0137 = 0,2555 m
c Head statis total h
z
Besarnya head statis total dapat kita ukur berdasarkan perbedaan tinggi permukaan air di sisi keluar dan sisi isap adalah 17 m. Tanda minus
karena pompa berada di bawah permukaan isi isap. d
Pergitungan head kecepatan Head kecepaatan dapat dihitung dengan rumus :
h
k
=
�
1− 2
�
2 2
2�
=
0,5
2
−0,32
2
29,8
=
0,1476 19,6
= 0,0075 m
Universitas Sumatera Utara
e Perhitungan perbedaan tekanan yang bekerja pada kedua permukaan
∆ℎ
�
. Dimana :
P
1
= 1 atm = 1,033 kgcm
2
= 10330 kgm
2
P
2
= 0 karena permukaanya tertutup
∆ℎ
�
=
�
1−�2
��
=
10332−0 980 � 9,8
=
10332
9604 = 1,075 m
Dari perhitungan di atas, maka besar head total pompa yang dibutuhkan adalah:
H
p
= h
z
+ h
m
+ h
f
+
∆ℎ
�
+ h
k
= 17 + 0,2555 + 1,075 + 0,0075 H
p
= 18 m
Untuk kemanan, besarnya head total pompa bisanya ditambahkan 10-20 dari head total teoritis. Penulis mengambil 10 sebagai factor keamanan, maka:
10 x 18m = 1,8m Head total nyata yang dibutuhkan menjadi:
H
pac
= 10 + 1,8 H
pac
= 11,8 m
Universitas Sumatera Utara
Head total pompa yang harus disediakan untuuk mengalirkan bahan baku air baku ke unit pengolahan air yang ditentukan dari kondisi instalasi yang
dikerjakan pompa adalah sebesar 11,8 m. f
Untuk mencari NPSH pompa Untuk mencari P uap jenuh air pada 25
c aadalah
P
u
= P
atm
A ɤ hA
= 1,412 kgfm
2
.0,02 m
2
. 955 kgm
2
11,8 . 0,2 = 63,65 kgfm
2
Pa= 1 atm = 1,033 kgcm
2
= 10330 kgm
2
NPSH =
�� ɤ
- hs - h
tot
-
�� ɤ
NPSH =
10332 995
- 1 – 1,6–
63,65 995
= 10,38 – 1 – 1,6 – 0,06 =7,76 m
NPSH yang tersedia adalah 3,3 m, maka NPSH yang tersedia lebih besar dari pada NPSH yang diperlukan, jadi aman terhadap kavitasi.
g Menentukan efisiensi pompa ŋ
p
Untuk menentukan efisiensi suatu pompa sentrifugal kita terlebih dahulu menghitung kecepatan spesifikasi dari suatu pompa sentrifugal, yaitu :
n
s
= n
�
12
�
� 34
dimana : Q = 150 ls
Universitas Sumatera Utara
untuk mengantisipasi kebocoran Q ditambah 10-20 . Penulis mengambil 10 menjadi :
10 x 150 = 15 ls Kapasitas nyata menjadi :
Q
p
= 150+15 = 155 m
3
s maka :
=1470
√150 11,5
34
=
18301,35 6,2
= 2.951,8 rpm Dari hasil perhitungan n
s
kita dapat mengetahui besarnya efisiensi pompa ŋ
p
ŋ
p=
n
�� �
34
ŋ
p=
1470
√0,15 11,5
3 4
ŋ
p=91
maka didapat hasil efesiensi pompa adalah 91 h. Menentukan keausan pompa
maka : =
12000,9 0,995 � 0,968
= 1384 kw Mt = 9,74 x 10
5
x
1384 1470
= 9,47 x 10
5
x 0,94 = 91701,7 kgmm
Ft =
91701,7 702
= 2620 kg
Universitas Sumatera Utara
Beban pada poros sebesar : W
= berat poros + berat cakram + roda gigi = 50,2kg + 150,5kg + 2,5 kg
= 203,2 kg Maka gaya radial sebesar :
Fr =
√�
2
+ Ft
2
= √203
2
+ 2620
2
= √6.905.609
= 2627,8 kg
Kecepatan poros : Karena diameter poros 0,06 maka kecepatan tangensial poros adalah
Vr =
� � � 60
=
� 0,06 �1470 ��� 60
= 4,6158 ms
R = ½ diameter bantalan = ½ 0.06 m = 0.03 mm Contact modulus:
Permukaan yang berkontak adalah antara poros dan bantalan. Bahan poros adalah baja paduan dengan E = 200 GPa, sedangkan bahan bantalan adalah kuningan
dengan E = 100 GPa. Koefisien ratio υ bahan metal diambil 0,3. Maka Contact modulus adalah:
Dimana: N = contact modulus Nm2
E1 = modulus elastis poros = 200 GPa E2 = modulus elastis bantalan = 100 GPa
Υ = koefisien ratio = 0,2
Universitas Sumatera Utara
N =
1−
0,22
200 ���
+
1−
0,22
100 ���
= 0,0144 Gpa Contact radius:
a.= 0.93 W.N.R31 dimana : a = contact radius m T.A, Stolarski,1990
W = beban N N = contact modulus NM2
R = radius Poros = 0,025m
Jadi =
0,93[203,2N0,0144x10Nm0,03]
13
= 0.89 m Friction moment
M =
2 � � 3�
=
2 203,20,89 3.3,14
=
361,7 9,42
= 38,39 Nm Friction Coefficient:
Μ =
2 � � �
=
2 38,39 �� 203,2 0,06
= 6,29 Gaya gesek pada bantalan dengan dinding poros Fgesek
Kekasaran permukaan antara bidang kontak dinding poros dengan bushing bantalan merupakan penghambat gerakan poros, gaya penghambat pada bushing bantalan
poros ini dinamakan gaya gesek Fgesek. Fgesek = μ x N
Universitas Sumatera Utara
Maka : Fgesek = 0.01120 x 1.44E-11 = 0.01613E3
Energi Panas Energi panas yang timbul akibat gesekan antara poros dan bantalan dapat dihitung
sebagai berikut: Putaran poros = 1470 rpm
dimana: V = kecepatan tangensial roda d = diameter roda = 0,07 m
energi panas yang timbul: Q = 0.105x106
−.M.n60 T.A. Stolarski,1990 Dimana : M = Friction moment Nmm
N = Putaran Poros rpm Jadi : Q = 0.105x10
-6
−38,39Nm 1470 rpm60 = 0,105 x 10
-6
-940,555 = 10,405 x 10
-6
w
Temperature Rise kenaikan temperatur: Kenaikan temperatur pada bantalan akibat adanya energi panas dapat dihitung
sebagai berikut: Volume bantalan yang mengalami kenaikan temperatur adalah
Vol =
�d1−d2� 4
Dimana : d
1
= diameter luar bantalan = 0,08 m d
2
= diameter dalam bantalan = 0,06 m: jadi :
Vol bantalan =
�0,08−0,06.0,069 4
= 0,00035 m
3
Universitas Sumatera Utara
Massa bantalan = massa jenis x volume
= 5650 kgm
3
0,00035 m
3
= 1,9775 kg Panas Q
= m.C.Δt = 1,9755kg 934,92JkgKΔt
Δt=
� �.�
Dimana : m = massa bantalan C =panas jenis bantalan kuningan = 934,92 Jkg
C Jadi :
Δt=
10,405 � 10−6 1,9755�� 934,92����
= 0,56 x 10
-6
T =
����� ���������
=
2 117 � 0,5 ��
=
468 s Jadi kenaikan temperature sebesar :
Δt = 0,56 x 10
-6 0
Cs 468 s = 262,08 x 10
-6 0
C
Sliding distance: Sliding distance adalah jarak yang ditempuh selama gesekan.
S =
ɷ.r.t =
2�.�.� 60
t
Dimana : ɷ=kecepatan sudut poros rads
n=putaran poros rpm
r=radius poros m
Universitas Sumatera Utara
t=waktu tempuh s
jadi: s=
ɷ.r.t =
2�.1470 ���.0,03 60
380,5 =1.756,6 m
Wear Volume: Volume keausan bantalan tanpa pelumas dapat dihitung dengan rumus:
Wr = K.s.W T.A, Stolarski,1990
Dimana: s = sliding distance m
W = beban N K = koefisien keausan per satuan beban per jarak sliding
Maka: laju keausan :
Wr = 0,2505x10
-12
m
3
Nm. 1.756,6 m.203,2N = 89.413,75 x 10
-12
m
3
= 89,41375 mm
3
Jadi laju keausan bantalan untuk stiap kali jalan adalah 89,41375 mm
3
Tabel 4.3 Koefisien Keausan
Classification Wear Mechanisms
Wear coefficient K range
Wear dominated by mechanical behavour
of materials 1.
Asperity deformation and removal 2.
Wear caused by plowing 3.
Delamination wear 4.
Adhesive wear 5.
Abrasive wear 6.
Fretting wear 7.
Wear by solid particle impingement 10
-4
10
-4
10
-4
10
-4
10
-2
to10
-1
10
-6
to10
-4
- Wear dominated by
mechanical behavour of materials
1. Solution wear 2.Oxidation wear
3.Diffusion wear 4.Wear by melting of the surface layer
-
Universitas Sumatera Utara
5.Adhesive wear at high temperatures Sumber : Calculation wear,Thomson.M.Jhone-journalmechanical engineering
Diameter dalam bantalan setelah pemakaian satu hari : Dimana:
dx = diameter dalam setelah operasi d = diameter dalam sebelum operasi = 50 mm
1 panjang bantalan = 75 mm Jadi : 89,41375
3
=
���−�.75 4
d
x 2-
50
2
=
89,413754 �75
=
0,3796 d
x
= √0,3796+50
2
= 50,0038 mm Laju keausan bantalan
ketebalan diameter bantalan yang berkurang setelah pemakaian 10 hari :
t=
��−� 2
=
50,0038-50 =0,038 mmhari
Contact pressure Tekanan kontak antara poros dengan bantalan dapat dihitung :
P = F L.D T.A, Stolarski,1990
Dimana, F adalah beban yang ditumpu bantalan, L panjang bantalan dan D diameter poros, maka :
P = 39240 N 0,75 m x 0,50 m = 104.640 Nm2
Umur bantalan Dari hasil pengukuran terhadap bantalan setelah beroperasi, diperoleh diameter dalam
bantalan arah vertikal adalah 58 mm. Jadi diameter dalam bertambah sebesar 8 mm. Hal ini berarti bantalan telah beroperasi selama:
Universitas Sumatera Utara
8 0,038
= 210,5 hari Maka umur bantalan dapat diketahui selama operasi yaitu 210,5 hari.
4.4 Masalah Pembiayaan Pada Pengerjaan Pompa
