TUGAS AKHIR PENGARUH KAVITASI TERHADAP FENOMENA GETARAN PADA POMPA SENTRIFUGAL DENGAN SENSOR PIEZOELEKTRIK.

TUGAS AKHIR
PEN GARU H K AV I T ASI T ERH ADAP FEN OM EN A GET ARAN
PADA POM PA SEN T RI FU GAL DEN GAN
SEN SOR PI EZ OELEK T RI K

Disusun oleh
SYAIFUDDIN ZUHRI
D 200 090 042

J U RU SAN T EK N I K M ESI N FAK U LT AS T EK N I K
U N I V ERSI T AS M U H AM M ADI Y AH SU RAK ART A
2011
i

PERNYATAAN KEASLIAN TOPIK TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa usulan judul tugas akhir “Pengaruh
Kavitasi Terhadap Fenomena Getaran Pada Pompa Sentrifugal Dengan Sensor
Piezoelektrik”, yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat
sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi
yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar

kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau Instansi
manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana
mestinya.

Surakarta, 24 Juni 2011
Yang Menyatakan,

Syaifuddin Zuhri

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir berjudul “ Pengaruh Kavitasi Terhadap Fenomena Getaran Pada
Pompa Sentrifugal Dengan Sensor Piezoelektrik”, telah disetujui oleh Pembimbing
dan diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1
pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan Oleh:
Nama


: SYAIFUDDIN ZUHRI

NIM

: D 200 090 042

Disetujui Pada:
Hari

: __________________________

Tanggal

: __________________________

Pembimbing Utama

Pembimbing Pendamping


Wijianto, ST, M.Eng, Sc.

Ir. Sunardi Wiyono, MT

iii

HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul “ Pengaruh Kavitasi Terhadap Fenomena Getaran Pada
Pompa Sentrifugal Dengan Sensor Piezoelektrik” telah dipertahankan di hadapan
Tim Penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh
derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :
Nama

: SYAIFUDDIN ZUHRI

NIM


: D 200 090 042

Disahkan pada :
Hari

:

Tanggal

:

Tim Penguji

:

Ketua

: Wijianto, ST, M.Eng, Sc.

(…………………..)


Anggota 1

: Ir. Sunardi Wiyono, MT.

(…………………..)

Anggota 2

: Ir. Subroto, MT.

(…………………..)

Dekan,

Ketua Jurusan,

Ir. Agus Riyanto SR, MT

Ir. Sartono Putro, MT


iv

Lembar Soal Tugas Akhir

v

MOTTO HIDUP
Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya. Ia
mendapat pahala (dari kebajikan) yang diusahakannya dan ia mendapat siksa (dari
kejahatan) yang dikerjakannya. (Mereka berdoa): “Ya Tuhan kami, janganlah Engkau
hukum kami jika kami lupa atau kami tersalah. Ya Tuhan kami, janganlah Engkau
bebankan kepada kami beban yang berat sebagaimana Engkau bebankan kepada
orang-orang sebelum kami. Ya Tuhan kami, janganlah Engkau pikulkan kepada kami
apa yang tak sanggup kami memikulnya. Beri ma’aflah kami; ampunilah kami; dan
rahmatilah kami. Engkaulah Penolong kami, maka tolonglah kami terhadap kaum yang
kafir

(Al-Baqarah : 286)


“Setelah satu pintu tertutup, pintu lainnya terbuka; tetapi kerap kali kita terlalu lama
memandangi dan menyesali pintu yang telah tertutup sehingga kita tidak melihat pintu
yang telah dibuka untuk kita”.

(Alexander Graham bell)

Pelajari ilmu agar hidupmu mudah, dalami agamamu agar hidupmu terarah
(Syaifuddin Zuhri )

vi

Pengaruh Kavitasi Terhadap Fenomena Getaran Pada Pompa
Sentrifugal Dengan Sensor Piezoelektrik
Syaifuddin Zuhri, Wijianto, ST, M.Eng, Sc. , Ir. Sunardi Wiyono, MT.
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura
email : zuhri_komplong@yahoo.com

RINGKASAN
Pompa adalah alat yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat

ke tempat yang lain melalui media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada
cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus. Masalah yang sering
dijumpai saat pengoperasian pompa yaitu terjadinya penurunan tekanan yang besar
pada sisi hisap. Bila tekanan turun hingga di bawah tekanan uap jenuh air akan
menyebabkan terjadinya kavitasi. Penelitian ini menyelidiki tentang fenomena getaran
yang terjadi pada pompa sentrifugal dalam kondisi normal dan kavitasi..
Pelaksanaan eksperimen diawali percobaan pompa pada kondisi normal dengan
diambilnya sampel getaran yang terjadi
secara acak pada aplikasi software
accelerometer. Eksperimen kedua degan percobaan kondisi kavitasi. Indikasi yang
menunjukkan terjadinya kavitasi adalah dengan pemasangan acrylic pipe disisi
sunction pompa. Pada saat terjadi penurunan tekanan mulai muncul gelembung uap
yang secara teori gelembung-gelembung itu akan pecah menjadi gelembunggelembung kecil pada saluran pipa atau wilayah dekat pompa, setelah itu gelembung
akan pecah pada tekanan yang lebih tinggi. Pengambilan sampel getaran yang terjadi
diambil secara acak dengan aplikasi software accelerometer.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa putaran pompa mempengaruhi terhadap
frekwensi getaran yang terjadi, yang mana hubungannya sebanding, pada kondisi
normal dimulai dari 1433 rpm dengan frekwensi getaran 2555 hertz, frekwensi akan
semakin meningkat seiring dengan kuantitas putaran yang terjadi yaitu pada 2935 rpm
dengan frekwensi 5235 hertz. Sedangkan pada kondisi kavitasi dimulai dari 1428 rpm

dengan frekwensi 2792 mengalami peningkatan pada 2931 rpm pada frekwensi 5731
hertz.
Kata kunci: Pompa, Kavitasi, Getaran.

vii

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillahi rabbil‘alamin kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah

dan

rahmat-Nya

sehingga

penyusunan

laporan


penelitian

ini

dapat

terselesaikan.
Tugas Akhir berjudul “ Pengaruh Kavitasi Terhadap Fenomena Getaran Pada
Pompa Sentrifugal Dengan Sensor Piezoelektrik”, dapat terselesaikan atas
dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala
ketulusan dan keiklasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan
yang sebesar-besarnya kepada :
Ir. Agus Riyanto SR, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah
Wijianto, ST, M.Eng, Sc, selaku dosen pembimbing utama, terimakasih atas
waktu, pengarahan, bimbingan, saran dan dorongannya dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.

Ir. Sunardi Wiyono, MT , selaku dosen pembimbing pendamping, terimakasih
atas

waktu,

pengarahan,

bimbingan,

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

viii

saran

dan

dorongannya

dalam

DAFTAR ISI
Halaman Judul ..................................................................................................... i
Pernyataan Keaslian Skripsi ................................................................................ ii
Halaman Persetujuan ........................................................................................... iii
Halaman Pengesahan .......................................................................................... iv
Lembar Soal Tugas Akhir ..................................................................................... v
Lembar Motto ....................................................................................................... vi
Ringkasan ............................................................................................................ vii
Kata Pengantar .................................................................................................... viii
Daftar Isi ............................................................................................................... ix
Daftar Gambar ..................................................................................................... xi
Daftar Simbol ....................................................................................................... xii

PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian............................................................................................. 2
1.4 Batasan Masalah............................................................................................. 3
1.5 Sistematika penulisan ..................................................................................... 3

TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Pustaka............................................................................................. 4
2.2 Landasan Teori ............................................................................................... 8
2.2.1 Getaran .............................................................................................. 8
2.2.2 Pompa Sentrifugal .............................................................................. 11
2.2.3 NPSH ( Net Positive Suction Head) ................................................... 12
2.2.4 NPSH yang Tersedia .......................................................................... 13
2.2.5 NPSH yang Diperlukan....................................................................... 15
2.2.6 Kecepatan Spesifik ............................................................................. 16
ix

METODELOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................................... 17
3.2 Alat Penelitian ................................................................................................ 18
3.3 Bahan Penelitian ............................................................................................. 20
3.4 Langkah Penelitian .......................................................................................... 21

HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data hasil pengujian ........................................................................................ 23
4.1 Analisis hasil spektrum frekwensi ................................................................... 24

KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan .................................................................................................... 29
5.2 Saran............................................................................................................... 29

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

x

DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1. Penempatan sensor getaran dan alat ukur pada pompa
sentrifugal, pada posisi (a) horisontal, (b) vertikal .............................5
Gambar 2.2. Spektrum analisis getaran pompa karena kavitasi dengan
cara penurunan tekanan isap pomp ................................................5
Gambar 2.3. Prediksi umur pompa dalam waktu 6 tahun .....................................6
Gambar 2.4. Frekuensi kavitasi pompa sentrifugal ...............................................7
Gambar 2.5. Periode dalam satu seikel ................................................................8
Gambar 2.6. Amplitudo. .........................................................................................9
Gambar 2.7. Frekwensi harmonis .........................................................................9
Gambar 2.8. Sistem mekanis pompa sentrifugal ..................................................10
Gambar 2.9. Pompa sentrifugal tipe TC 1,5 debit 6 m3/jam ...................................11
Gambar 2.10. Jenis impeler berdasarkan kontruksinya .........................................12
Gambar 2.11. Head Pompa ....................................................................................13
Gambar 3.1. Skema Diagram alir .........................................................................17
Gambar 3.2. Alat dan bahan penelitian fenomena getaran ..................................20
Gambar 4.1. Signal getar pada pompa kondisi normal ........................................25
Gambar 4.2. Signal getar pada kondisi diinjeksi udara ........................................25
Gambar 4.3. Hubungan frekuensi dan putaran kondisi normal ............................26
Gambar 4.4. Hubungan frekuensi dan putaran kondisi diinjeksi udara ................27
Gambar 4.5. Gabungan hubungan antara frekwensi dan putaran kondisi
Normal dan diinjeksi udara ..............................................................28

xi

DAFTAR SIMBOL
hsv

= NPSH yang tersedia .......................................................... m

hls

= Kerugian head di dalam pipa isap ....................................... m

hs

= Head isap statis ................................................................. m

NPSHA

= Nilai head positif section yang tersedia pada instalasi ......... m

NPSHR

= Nilai head positif section yang yang diperlukan .................. m

Pa

= Tekanan atmosfir ............................................................... kg/cm2

Pv

= Tekanan uap jenuh ............................................................ kg/cm2

Rpm

= Putaran per menit .............................................................. rpm

Ρ

= Densitas dari fluida ............................................................ kg/m3

γ

= Berat zat cair per satuan volume ....................................... Kg/m3

σ

= Koefisien bilangan kavitasi

ω

= Kecepatan sudut ................................................................ rad/s

f

= Frekwensi ............................................................................ Hz

v

= Kecepatan ........................................................................... m/s

a

= Percepatan .......................................................................... m/s2

Q

= kapasitas aliran.................................................................... m3/menit

xii