Tempat dan Waktu Bahan, Peralatan dan Metode

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Noise and Vibration, gedung Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Penelitian ini dilaksanakan dengan menggunakan instalasi pompa sentrifugal yang tersedia di Laboratorium dengan penambahan beberapa intrumentasi guna menunjang jalannya penelitian. Penelitian ini dilaksanakan sejak tanggal pengesahan sampai dinyatakan selesai,yang direncanakan berlangsung selama ± 5 bulan yaitu pada bulan juni sampai dengan oktober 2009.

3.2 Bahan, Peralatan dan Metode

3.2.1 Bahan

Dalam penelitian ini, subjek penelitian adalah instalasi pengujian pompa sentrifugal seperti Gambar 3.1.Adapun spesifikasi pompa sebagai berikut : Merk : Aquavane KSB Tipe : A 32- 160 Tinggi Tekan : 9 meter Kapasitas : 3 Ltrdt Daya : 746 Watt 1 Hp Voltage : 230 Volt Putaran : 1450 rpm Universitas Sumatera Utara Gambar 3.1 Pompa sentrifugal Pompa ini adalah pompa dengan kondisi baru sehingga dapat dianggap bahwa poros, impeller, kopling dalam kondisi baik balance. Pemasangan sistem perpompaan dan peralatan pendukungnya dapat dilihat seperti gambar berikut: Keterangan gambar: 1. Reservoir isap 5. Pompa sentrifugal 9. Flowmeter 2. Katup pipa isap 6. Penyangga 10. Katup pipa tekan 3. Pipa isap 7. Pipa tekan 11. Reservoir tekan 4. Manometer isap 8. Manometer tekan 12. Pipa sirkulasi Gambar 3.2 Sistem pemasangan pompa dan pendukungnya Universitas Sumatera Utara Proses kerja sistem instalasi pada Gambar 3.2 dimulai dengan pompa mengambil air dari tangki air masuk melalui pipa isap berdiameter 60 mm dan memompakannya melalui pipa tekan berdiameter 60 mm ke tangki keluar. Pada pipa tekan dilengkapi dengan manometer, meter air, katup sebagai pengatur tinggi tekan sistem dan penyangga pipa. Pipa sirkulasi berdiameter 75 mm, dipasang menghubungkan tangki air masuk dan tangki air keluar untuk menjaga sirkulasi air.

3.2.2 Peralatan

a.Vibrometer Untuk melakukan pengukuran terhadap tingkat vibrasi yang terjadi pada pompa digunakan instrumen pengukur sinyal vibrasi, yaitu Vibrometer analog VM 3314A seperti Gambar 3.3. Setting instrumen pengukur vibrasi ini dilakukan pada saat akan melakukan pengukuran sinyal vibrasi. Spesifikasi Vibrometer Analog VM-3314A sebagai berikut: Tingkat vibrasi: 10 – 1.000 Hz Output: 2V P-P when full scale of indicator load 100 k Ω Sumber daya: dua buah baterai 5,6V HM-4N buatan Matsushita atau TR- 16A buatan Malory. Tingkat pengukuran:  Simpangan all amplitude: 0,1 – 1.000 µm P-P; 6 tingkat  Kecepatan peak: 0,001 – 5 cmsec; 5 tingkat  Percepatan peak: 0,001 – 5 g; 5 tingkat Error of switching sensitivity: ± 3 Universitas Sumatera Utara Error of sensitivity: ± 5 pada 63 Hz Ratio SN signal to noise: 40 dB Error scale of indicator: ± 3 Gambar 3.3 Profil vibrometer analog VM-3314A, IMC Corporation, Japan b. Thermocouple Thermometer Untuk melakukan pengukuran temperatur yang terjadi didalam rumah pompa digunakan instrumen pengukuran temperatur,yaitu Thermocouple Thermometer Tipe KW 06-278 Krisbow seperti Gambar 3.4.Setting instrumen pengukuran temperatur ini dilakukan pada saat akan melakukan pengukuran temperatur fluida didalam rumah pompa. Spesifikasi Thermocouple Thermometer Tipe KW 06-278 Krisbow sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara • Nama : Digital thermometer, single input • Input sensitivity : User selectable 0.1 o C or 1 o C • Temperature range : -50.0 o C ~ 1300 o C : - 58 o F ~ 2000 o F • Accuracy range : ± 0.5 ± 1 o C : ± 0.5 ± 2 o F • Ukuran : 165 x 76 x 43 mm • Berat : 403 gram • Sumber daya : dua buah baterai 1,5 V Alkaline Gambar 3.4 Profil thermocouple thermometer tipe KW 06-278 Krisbow c. Digital Photo Contact Tachometer Untuk melakukan pengukuran putaran yang terjadi pada pompa digunakan instrumen pengukuran putaran,yaitu Digital Photo Contact Universitas Sumatera Utara Tachometer seperti Gambar 3.5.Setting instrumen pengukuran putaran ini dilakukan pada saat pompa dijalankan dengan variasi tinggi tekan dan NPSH A pompa. Spesifikasi Digital Photo Contact Tachometer sebagai berikut: • Nama : Digital Photo Contact Tachometer • Display : Photo Tach 5 to 99,999 rpm Contact Tach 0,5 to 19,999 rpm • Resulotion : Photo TachContact Tach - 0,1 rpm 0,5 to 999,9 rpm - 1 rpm over 1,000 rpm • Accuracy : ± 0,05 + 1 Digit • Sampling Time : Photo Tach 1 sec over 60 rpm Contact Tach 1 sec over 6 rpm • Battery : 4 x 1,5 V AA UM-3 Battery • Size : 215 x 65 x 38 mm • Weight : 300 g 0,66 lbincluding Battery Universitas Sumatera Utara Gambar 3.5 Profil digital photo contact tachometer

3.2.3 Metode

Metode pengujian yang dilakukan pada penelitian ini terdiri dari 2 tahapan, yaitu pengujian langsung dan pengujian tak langsung. Pada unit pengujian langsung, seluruh variabel yang diukur langsung pada saat penelitian, nilainya bisa langsung diketahui tanpa perhitungan lebih lanjut. Tahapan pengujian langsung terdiri dari pengukuran beda tinggi tekan statis m, tekanan isap cm.Hg,temperatur fluida didalam rumah pompa o C,tekanan fluida sisi tekan kgfcm 2 ,kapasitas fluida pengisisan reservoir tekan m 3 s,sinyal getaran dan putaran pompa rpm.Alat bantu yang digunakan adalah thermocouple thermometer o C, ,manometer isap cm.Hg, manometer tekan kgfcm 2 ,flowmeter m 3 s,vibrometer dan tachometer rpm.Seluruh unit Universitas Sumatera Utara pengujian langsung digunakan sebagai input data untuk mendapatkan nilai unit pengujian tak langsung. Pada unit pengujian tak langsung, seluruh variabel nilainya didapat dari perhitungan dan digunakan bahan pengamatan atau analisis. Pada pengujian ini variabel yang dihitung terdiri dari NPSH A m, beda tinggi tekan total m,dan fenomena kavitasi. Data hasil pengujian ini akan dikembangkan dengan suatu metode statistik untuk mengetahui pengaruh variasi NPSH A , sinyal getaran dan kenaikan temperatur fluida terhadap fenomena kavitasi.Penelitian terhadap kehandalan pompa dilakukan secara eksperimental dengan tahapan sebagai berikut: a. Tahap 1, Pengujian kerja sistem instalasi Proses kerja sistem instalasi pada Gambar 3.2 dimulai dengan pompa mengambil air dari tangki air masuk melalui pipa isap berdiameter 60 mm dan memompakannya melalui pipa tekan berdiameter 60 mm ke tangki keluar. Pada pipa tekan dilengkapi dengan manometer, flowmeter, katup sebagai pengatur tinggi tekan sistem dan penyangga pipa. Pipa sirkulasi berdiameter 75 mm, dipasang menghubungkan tangki air masuk dan tangki air keluar untuk menjaga sirkulasi air. b.Tahap 2, Pengukuran Getaran Penyelidikan sinyal getaran yang timbul akibat variasi NPSH A pompa dengan titik pengukuran searah sumbu vertikal, horizontal dan aksial.Pengukuran dilakukan pada titik yang telah ditentukan dengan pengambilan berdasarkan time domain dan frequency domain. Titik berat pengukuran berada pada pompa sentrifugal sebagai subjek penelitian dengan titik pengukuran seperti Gambar 3.5 Universitas Sumatera Utara dan Gambar 3.6. Pengukuran arah aksial untuk mendapatkan getaran arah aksial yang ditimbulkan oleh impeller, arah vertikal dan horizontal digunakan untuk mendapatkan getaran yang timbul akibat gaya radial pompa.Sedangkan pengukuran ketiga arah dimaksudkan untuk mendapatkan arah getaran tertinggi dari pompa. Pengambilan titik pengukuran P-01 dengan pertimbangan pada titik P-01 akan didapat respon getaran yang ditimbulkan akibat variasi NPSH A , dimana titik P-01 berada di rumah pompa. Gambar 3.6 Tampak depan dan tampak samping arah pengukuran V A V H Universitas Sumatera Utara Gambar 3.7 Pengambilan titik pengukuran vibrasi pada pompa sentrifugal Keterangan Gambar: P-01 : Titik Pengukuran A : Arah Aksial V : Arah Vertikal H : Arah Horizontal c. Tahap 3, Pengukuran temperatur fluida Pengukuran temperatur dilakukan pada fluida di dalam rumah pada tiap kondisi tinggi tekan pompa yang bervariasi dengan tahapan pengukuran temperatur fluida sebagai berikut: 1. Pasangkan Single Input Thermocouple Thermometer di dalam rumah pompa yang akan diukur temperatur fluidanya. 2. Hidupkan pompa untuk memulai pengujian selama 1 jam sebelum dilakukan pengujian, hal ini diperlukan untuk pengecekan apakah sistem dan alat-alat ukur yang dipasang sudah berfungsi dengan baik. 3. Variasikan NPSH A dan diamati kenaikan dan penurunan temperatur fluida didalam rumah pompa selama kondisi operasi pompa 1 jam,2 jam,3 jam,4 jam,dan 5 jam . H V A P-01 Universitas Sumatera Utara Lokasi dan arah pengukuran temperatur fluida dipilih yang sensitivitasnya sesuai terhadap gaya sentrifugal pompa. Dalam penelitian ini arah pengukuran yang diambil adalah 3 sumbu pada arah searah sumbu vertikal, horizontal dan aksial radial.Pengukuran diambil secara seksama untuk menjamin bahwa pengukuran yang dilakukan memang menggambarkan temperatur fluida pada aliran dalam rumah pompa. d. Tahap 4, Pengolahan dan analisa data Getaran dan temperatur yang terjadi pada rumah pompa dengan variasi data yang diperoleh akibat perubahan NPSH A yang diolah secara statistik dengan program MS-Excel dan dianalisa sesuai perilaku getaran dan temperatur.

3.3 Variabel yang Diamati