Simulasi Uji Kebisingan (Noise) Pada Pompa Sentrifugal Skala Rumah Tangga Menggunakan Perangkat Lunak FEM

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Pompa adalah mesin fluida yang digunakan sebagai alat transportasi

fluida dari suatu tempat ke tempat lain dengan menggunakan energi mekanik yang
mengaliri fluida. Tambahan energi mekanik ini digunakan untuk meningkatkan
kecepatan alir (v), tekanan (P) dan elevasi fluida (h) serta untuk mengatasi
tahanan-tahanan aliran sepanjang instalasi pipa. Fluida yang dipindahkan dengan
pompa adalah fluida yang tidak mampu mampat (incompressible fluids) dan
sepanjang proses transportasinya densitas tidak berubah banyak [15]. Adapun
parameter-parameter yang mempengaruhi kerja pompa dapat dilihat pada gambar
1.1.
Faktor Terkontrol
Debit (Q) = m3/s
Tekanan (p) = N/m2
Head (h) = m
Kekentalan (v) = m2/s

Keluaran

Masukan

ΔP = f (n, T, ρ)

Putaran (n)=rpm

ΔP = f (n, T, ρ)

Daya (P) = Watt

Tekanan (P) = N/m2
Head (h) = m
Debit (Q) = m3
Kecepatan (v) = m/s

1

Pompa sentrifugal bekerja dengan prinsip putaran impeller sebagai elemen
pemindah fluida cair yang digerakkan oleh suatu penggerak yaitu motor. Cairan
akan berputar akibat dorongan sudu-sudu pada impeller yang memberikan gaya
sentrifugal sehingga cairan mengalir dari celah-celah impeller dan keluar melalui
celah sudu-sudu, dan meninggalkan impeller dengan kecepatan tinggi.

Cairan dengan kecepatan tinggi ini lalu melewati saluran yang
penampangnya makin membesar sehingga terjadi perubahan head

kecepatan

menjadi head tekanan. Ketika mekanisasi impeller mendesak cairan, ruang
diantara sudu-sudu menjadi vakum sehingga cairan terhisap masuk dan terjadi
proses pengisapan [15]. Proses kerja pompa sentrifugal ditunjukan pada Gambar
1.2

Gambar 1.1 Proses Kerja Pompa [15]
Konstruksi yang sederhana dan mudahnya pengoperasian pompa
sentrifugal menjadi salah satu dasar dalam penentuan pompa, sehingga jenis
pompa ini banyak dipilih dan diaplikasikan dalam pendistribusian air, terutama

digunakan untuk memenuhi kebutuhan air rumah tangga. Tabel 1.1 berikut
menunjukkan beberapa kriteria yang dibutuhkan masyarakat dalam pemilihan
pompa untuk penggunaan di rumah tangga.

2

Tabel 1.1 Kriteria Kebutuhan Dalam Pemilihan Pompa
Kebutuhan

Prioritas

Operasi (otomatis)

3

Debit air(Q)

4

Dimensi

3

Perawatan yang mudah

4

Kehandalan(reliability)

4

Keterangan :
1

= Tidakperlu

2

= Pelengkap

3

= Perlu

4

= Sangat perlu

Mengingat air sangat berperan dalam kelangsungan hidup manusia, jika
terjadi kerusakan pada pompa secara potensial dapat mengganggu aktivitas
kehidupan manusia tersebut. Oleh sebab itu sangat perlu untuk menjaga agar
pompa ini dapat beroperasi handal dengan performansi yang tinggi. Salah satu
aplikasi pompa sentrifugal yaitu pendistribusian air. Pompa sentrifugal yang
banyak digunakan di masyarakat adalah pompa sentrifugal tanpa kopling. Pompa
ini digunakan sebagai penyuplai dan pendistribusian air. Air yang di pompa
biasanya adalah air tanah ataupun air pam. Air tanah yang dipompa memiliki sifat
fisik berbeda-beda yang mempengaruhi kinerja pompa. Sifat fisik air tanah antara
lain:
1. Kekentalan
2. Suhu

3. Masa jenis

3

Sifat fisik air ini mempengaruhi lahirnya getaran yang akan berakibat pada
kinerja pompa. Selain itu struktur kimia air dapat menyebabkan terjadinya korosi
pada komponen-komponen pompa. Dengan demikian, untuk mencegah kegagalan
pompa yang mengakibatkan berkurangnya kinerja pompa, perawatan harus
dilakukan secara berkesinambungan. Gejala-gejala kegagalan pompa dapat
diidentifikasi melalui peningkatan bunyi ketika pompa di operasikan.

Dalam skripsi ini akan dikaji tentang gejala-gejala yang menyebabkan
kerusakan pompa. Untuk mendapatkan strategi maintenance yang tepat, sehingga
pompa terlindung dari bahaya kerusakan. Kerusakan-kerusakan pompa yang biasa
terjadi disebabkan oleh kavitasi, misalignment, unbalance, coocked bearing, dan
kerusakan lainnya sehingga kinerja pompa terganggu.
1.2.

Perumusan Masalah
Air tanah memiliki sifat fisik yang berbeda-beda di setiap tempat. Sifat

fisik ini mempengaruhi lahirnya getaran yang kemudian menimbulkan kebisingan
(noise) pompa yang akan berakibat pada kinerja pompa sentrifugal. Selain itu
unsur-unsur kimia atau benda-benda kecil yang terhisap juga mempengaruhi
kinerja pompa sentrifugal. Penyebab lain yang menyebabkan kerusakan pompa
sentrifugal skala rumah tangga adalah tidak profesionalnya teknisi yang
memasang pompa (misalignment), konstruksi yang tidak sesuai dengan
performansi kerja pompa (instalasi pipa terlalu panjang), kavitasi dan unbalance
yang

kemudian

mengakibatkan

kegagalan

komponen–komponen

pompa

diantaranya impeler, poros, bearing, dan seal.

Dari berbagai jenis kegagalan komponen pompa tersebut, maka akan
menyebabkan terjadinya noise. Noise yang dihasilkan pada setiap kegagalan akan
berbeda, dengan demikian dapat dilakukan identifikasi kegagalan dengan cara
menganalisa noise yang terjadi ketika pompa dioperasikan. Dengan mengukur
noise pada pompa dapat diketahui komponen dan jenis kegagalan yang terjadi.
Dengan demikian kita dapat mengetahui kondisi pompa dan perawatan yang akan
dilakukan pada pompa sentrifugal.

4

1.3.

Tujuan Penelitian

1.3.1 Tujuan Umum Penelitian
Tujuan umum dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengidentifikas komponen utama pompa yang menimbulkan kebisingan
(noise) paling dominan.

2. Mengidentifikasi dan mmbuktikan fenomena kerusakan yang terjadi pada
pompa sentrifugal skala rumah tangga dengan cara pengujian secara
komputasional.
3. Mendapatkan pola pemeliharaan yang sesuai pada pompa sentrifugal skala
rumah tangga sehingga umur pakai pompa dapat bertahan sesuai
spesifikasi yang ditetapkan pabrik.

1.3.2 Tujuan Khusus Penelitian
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Membangun model komputasional dari pompa sentrifugal kondisi lama
dan baru kemudian melakukan simulasi pada tiga(3) komponen utamanya
menggunakan perangkat lunak FEM untuk mendapatkan komponen mana
yang menghasilkan kebisingan (noise) paling tinggi serta untuk
menampilkan kontur kebisingannya
2. Melakukan simulasi pada pompa lama dan baru secara keseluruhan untuk
mendapatkan nilai kebisingannya (noise) serta untuk menampilkan
bagaimana kontur kebisingan (noise) dari pompa.
3. Melakukan validasi dengan membandingkan hasil komputasional dengan
eksperimental pada pompa lama dan baru.

4. Menghitung persen ralat dari hasil pengukuran kebisingan secara
eksperimental dengan hasil simulasi pada pompa lama dan baru.

1.4.

Manfaat Penelitian
Penelitian ini adalah salah satu upaya pihak perguruan tinggi, dalam

memberi informasi kepada masyarakat, dunia industri dan dunia pendidikan
tentang teknik untuk melakukan analisa kegagalan komponen-komponen pada

5

pompa sentrifugal skala rumah tangga dengan mengidentifikasi peningkatan
kebisingan yang terjadi, sehingga mendapatkan metode pemeliharaan yang tepat
untuk mendapatkan umur pompa yang sesuai standar pabrik. Oleh karena itu,
maka penelitian ini juga bermanfaat sebagai referensi untuk masyarakat dan
engineer maintenance dalam melakukan identifikasi kondisi pompa sentrifugal
secara nondestructive, sehingga pelaku maintenance dapat merawat pompa secara
berkelanjutan.

1.5

Batasan Masalah
Adapun batasan-batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai

berikut:
1. Simulasi uji kebisingan (noise) dilakukan pada pompa sentrifugal DAP
skala rumah tangga kondisi lama dan baru.
2. Simulasi uji kebisingan (noise) pompa dilakukan pada jarak 5, 10, 15
dan 20 cm.
3. Simulasi uji kebisingan (noise) pompa dilakukan pada sumbu X, Y, -Y
dan Z.
4. Simulasi dilakukan pada keadaan steady.

1.6

Sistematika Penulisan
Pada bab 1 membahas tentang latar belakang, perumusan masalah dan

tujuan penelitian ini. Pada bab 2 adalah tinjauan pustaka, yang membahas tentang
kebisingan (noise) pada pompa dan metode pengujian secara eksperimental dan
simulasi numerik. Bab 3 adalah Metode Penelitian. Bab 4 merupakan Hasil dan
Pembahasan. Bab 5 Kesimpulan dan Saran dan Bab terakhir yaitu berisikan Daftar
Pustaka yang digunakan dalam Penelitian ini.

6