Dengan demikian metode yang digunakan untuk memelihara mesin dalam perusahaan adalah metode probabilitas untuk menganalisa biaya. Menurut Handoko (1999), langkah – langkah perhitungan biaya pemeliharaan adalah :
a. Menghitung rata – rata umur mesin sebelum rusak atau rata – rata mesin hidup dengan cara :
Rata – rata kehidupan mesin = Ʃ (bulan sampai terjadinya kerusakan setelah perbaiakan/pemeliharaan X probabilitas terjadinya kerusakan)
b. Menghitung biaya yang dikeluarkan jika melaksanakan kebijakan pemeliharaan breakdown :
TCr=
33 Keterangan :
TCr = Biaya bulanan total kebijakan Corrective NC2 = Biaya perbaikan mesin
∑ =Jumlah bulan yang diperkirakan antara kerusakan
c. Menghitung biaya yang dikeluarkan jika melaksanakan kebijakan pemeliharaan preventive :
Untuk menentukan biaya pemeliharaan preventive meliputi pemeliharaan setiap satu bulan, dua bulan, tiga bulan dan seterusnya, harus dihitung perkiraan jumlah kerusakan mesin dalam suatu periode.
Rumusnya adalah :
Bn = N ∑ +B(n-1).P1+ B(n-1).P1+ B(n-2).P2+ B(n-3).P3+ B1.P(n-1) Keterangan :
Bn = perkiraan jumlah kerusakan mesin dalam n bulan N = jumlah mesin
Pn = probabilitas mesin rusak dalam periode n
2.2 Mesin
2.2.1 Definisi Mesin
Mesin merupakan bagian yang penting dalam sebuah industri dengan menggunakan mesin modern ataupun mesin yang handal akan dapat meningkatkan produktivitas dan memperbanyak produk baik variasi maupun jumlahnya sehingga rencana dari perusahaan tersebut dapat tercapai.
Menurut Sofjan Assauri (2004) mesin adalah suatu peralatan yang digerakan oleh suatu kekuatan atau tenaga yang dipergunakan untuk membatu manuasia dalam mengerjakan produk atau bagian – bagian produk. Jadi dapat
34
disimpulkan bahwa mesin dapat digunakan oleh perusahaan agar kegiatan operasional dapat dilakukan dengan mudah sehingga dapat menghasilkan produk yang berkualitas sesuai dengan yang diinginkan oleh konsumen.
2.2.2 Jenis – Jenis Mesin
Sebenarnya jenis – jenis mesin yang ada banyak sekali variasinya tetapi pada prinsipnya mesin dapat dibedakan atas dua macam yaitu mesin – mesin yang bersifat umum atau serba guna (General Purpose Machines) dan mesin – mesin yang bersifat khusus (Special Purpose Machines).
1. Mesin – mesin yang bersifat serba guna (General Purpose Machines) Merupakan suatu mesin yang dibuat untuk mengerjakan pekerjaan – pekerjaan tertentu untuk berbagai jenis barang/produk atau bagian dari produk. Ciri – ciri mesin yang serba guna :
a. Mesin dibuat dengan bentuk standar dan selalu atas dasar untuk pasar (Ready Stock) dan bukan atas dasar pemesanan.
b. Penggunaan mesin sangat fleksibel.
c. Dalam penggunaannya membutuhkan pekerja yang terdidik dan berpengalaman karena menggunakan mesin ini tidak otomatis.
d. Mesin dapat digunakan untuk memproduksi beberapa jenis barang sekaligus.
e. Biaya pemeliharaan mesin murah.
2. Mesin – mesin yang bersifat khusus (Special Purpose Machines)
Merupakan suatu mesin yang direncakan dan dibuat untuk mengerjakan satu atau beberapa jenis kegiatan yang sama.
35
a. Mesin dibuat berdasarkan pesanan dan dalam jumlah atau volume yang kecil.
b. Mesin bersifat otomatis sehingga pekerjaannya lebih cepat dan oleh kerana itu dipergunakan dalam perusahaan yang menghasilkan produk dalam jumlah yang besar.
c. Dalam penggunaannya dibutuhkan tenaga kerja yang lebih sedikit. d. Biaya produksi per unit relatif murah.
e. Mesin ini tidak dapat dipergunakan untuk menghadapi perubahan dari produk yang diminta oleh konsumen atau pelanggan.
Namun di dalam prakteknya terkadang ditemui perusahaan – perusahaan yang menggunakan kombinasi kedua jenis mesin ini. Hal ini terjadi karena perusahaan tersebut yang menghasilkan satu macam produk yang jumlahnya terlalu besar dan tidak ekonomis apabila diproduksi dengan mesin serba guna dan juga sebaliknya terlalu kecil apabila perusahaan membeli dan mempergunakan mesin yang bertujuan khusus. Untuk mengatasi persoalan tersebut, maka perusahaan mengadakan penyesuaian dengan menambah bagian – bagian atau mesin – mesin yang telah distandarisir atau dengan membuat dan memasang peralatan – peralatan khusus, perkakas – perkakas tertentu dan alat mekanis.
2.3 Pompa
2.3.1 Definisi Pompa
Pompa adalah merupakan salah satu jenis mesin yang berfungsi untuk memindahkan zat cair dari suatu tempat ke tempat yang diinginkan. Zat cair tersebut contonya adalah air, oli/pelumas atau fluida lainnya. Industri – industri
36
banyak menggunakan pompa sebagai salah satu peralatan bantu yang penting untuk proses produksi.
Pada pompa akan terjadi perubahan dari dari energi mekanik menjadi energi fluida. Pada mesin – mesin hidrolik termasuk pompa, energi fluida ini disebut head atau energi persatuan berat zat cair. Ada tiga bentuk head yang mengalami perubahan yaitu head tekan, kecepatan dan potensial. Selain dapat memindahkan cairan, pompa juga dapat berfungsi sebagai untuk meningkatkan kecepatan, tekanan dan ketinggian pompa. (Djati Nursuhud, 2006)
Pompa memiliki komponen – komponen dalam proses memproduksi. Komponen – komponen tersebut antara lain:
• Pompa
• Mesin Penggerak, berupa : motor listrik, mesin diesel atau sistem udara. • Pipa atau pemipaan digunakan untuk membawa fluida.
• Kran, digunakan untuk mengendalikan aliran dalam sistem. • Sambungan, pengendalian dan instumentasi lainnya.
• Peralatan penggunaan akhir yang memiliki berbagai persyaratan. Seperti : tekanan, aliran yang menentukan komponen dan susunan sistem pemompaan. Contoh : Alat Penukar Panas atau Heat Exchanger, tangki dan mesin hidrolik.
2.3.2 Klasifikasi Pompa
Pompa dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara yang berbeda, misalnya berdasarkan kondisi kerjanya, cairan yang dilayani/dipindahkan, bentuk elemen yang bergerak, jenis penggeraknya serta berdasarkan cara menghantar fluida dari
37
dari pipa hisap ke pipa tekan. Namun secara umum pompa dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
Gambar 2.4 Jenis – Jenis Pompa (Sumber: Djati Nursuhud, 2006)
2.3.3 Pompa Perpindahan Positif atau Positive Displacement Pump
Pompa perpindahan positif adalah perpindahan zat cair dari suatu tempat ke tempat lain disebabkan perubahan volume ruang kerja pompa yang diakibatkan oleh gerakan elemen pompa yaitu maju – mundur (bolak – balik) atau berputar (rotary). Dengan perubahan volume tersebut maka zat cair pada bagian keluar (discharge) mempunyai tekanan yang lebih besar dibanding pada bagian masuk (suction) dan konsekuensinya kapasitas yang dihasilkan sesuai volume yang dipindahkan.
Pompa ini disebut juga dengan pompa aksi positif. Energi mekanik dari putaran poros pompa dirubah menjadi energi tekanan untuk memompakan fluida. Pada pompa jenis ini dihasilkan head yang tinggi tetapi kapasitas yang dihasilkan rendah. Ciri – Ciri umum pompa positip :
38
• Head yang dihasilkan relatif tinggi dibanding dengan kapasitas.
• Mampu beroperasi pada suction yang kering, sehingga tidak memerlukan proses priming.
• Kapasitas atau aliran zat cair tidak berkelanjutan.
Adapun yang termasuk dalam jenis Positive Displacement Pump atau Pompa Perpindahan Positif ini adalah :
2.3.3.1 Pompa Berputar atau Rotary Pump
Pompa rotary adalah pompa-pompa positip (positive displacement pumps) dimana energi ditransmisikan dari motor penggerak ke cairan oleh suatu bagian (elemen) yang mempunyai gerakan berputar di dalam rumah pompa. Pompa jenis ini sebagai ganti pelewatan cairan pompa sentrifugal, pompa rotari akan merangkap cairan, mendorongnya melalui rumah pompa yang tertutup. Hampir sama dengan piston pompa torak akan tetapi tidak seperti pompa torak (piston), pompa rotari mengeluarkan cairan dengan aliran yang lancar (smooth) (Tyler G. Hicks, 1971).
2.3.3.2 Pompa Bolak – Balik atau Reciprocating Pump
Pompa Reciprocating merupakan suatu pompa yang dapat mengubah energi mekanis menjadi energi aliran fluida dengan menggunakan piston yang dapat bergerak boalk – balik di dalam silinder. Pompa ini merupakan pompa bolak – balik yang dirancang untuk menghasilkan kapasitas yang cukup besar. Umumnya menggunakan head yang rendah. Dan digunakan pada perbedaaan ketinggian yang tidak terlalu besar antara suction dan discharge (Tyler G. Hicks 1971).
39 2.3.4 Pompa Dinamik
Pompa dinamik juga dikarakteristikkan oleh cara pompa tersebut beroperasi, impeler yang berputar mengubah energi kinetik menjadi tekanan atau kecepatan yang diperlukan untuk memompa fluida, yang termasuk dalam jenis pompa ini adalah pompa sentrifugal.
2.3.4.1 Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal adalah salah satu peralatan sederhana yang sering digunakan pada berbagai proses dalam suatu pabrik. Pompa sentrifugal ini mempunyai tujuan untuk mengubah energi dari suatu pemindah utama (motor electric atau turbin) menjadi kecepatan atau energi kinetik dan kemudian menjadi energi tekanan dari suatu fluida yang dipompakan. Perubahan energi terjadi melalui sifat dari kedua bagian utama pompa, impeller dan volute atau diffuser. Impeller adalah bagian yang berotasi (berputar) yang mengubah energi menjadi energi kinetik. Volute dan diffuser adalah bagian yang stationer (tidak bergerak) yang mengubah dari energi kinetik menjadi energy tekanan (sularso, 1991).
1. Komponen – Komponen Pompa Sentrifugal
Komponen – komponen pompa sentrifugal adalah sebagai berikut :
• Stuffing Box, berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing.
• Packing, digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari
40
• Shaft (poros), berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian – bagian berputar lainnya.
• Shaft sleeve, berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage joint, internal bearing dan interstage atau distance sleever.
• Vane, sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller • Eye of Impeller, bagian sisi masuk pada arah isap impeller.
• Impeller, berfungsi 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.
• Wearing Ring, berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang
melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.
• Bearing (bantalan), berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.
• Casing, merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai
pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).
41 2. Karakteristik Pompa Sentrifugal
Beberapa hal penting pada karakteristik pompa adalah :
a. Head (H), head adalah energi angkat atau dapat digunakan sebagai perbandingan antara suatu energi pompa per satuan berat fluida. Pengukuran dilakukan dengan mengukur beda tekanan antara pipa isap dengan pipa tekan, satuannya adalah meter. Head ada dalam 3 (tiga) bentuk yang dapat saling berubah :
• Head potential/head actual, didasarkan pada ketinggian fluida di atas bidang datar. Jadi, suatu kolam air setinggi 2 (dua) meter mengandung jumlah energi yang disebabkan oleh posisinya dan dikatakan fluida tersebut mempunyai head sebesar 2 (du) meter kolam air.
• Head kinetik/head kecepatan, suatu ukuran energi kinetik yang dikandung satu satuan bobot fluida yang disebabkan oleh kecepatan dan dinyatakan oleh persamaan yang biasa dipakai untuk energi kinetik (V2/2g).
• Head tekanan, energi yang dikandung oleh fluida akibat tekanannya dan persamaannya adalah jika sebuah menometer terbuka dihubungkan dengan sudut tegak lurus aliran, maka fluida di dalam tabung akan naik sampai ketinggian yang sama dengan. b. Kapasitas (Q), kapasitas adalah jumlah fluida yang dialirkan persatuan
waktu.
42
d. Daya (P), daya dibedakan atas 2 (dua) macam, yaitu daya dengan poros atau daya motor penggerak (Nm) yang diberikan motor listrik dan daya air yang dihasilkan pompa atau daya pompa.
• Daya motor penggerak adalah daya mekanik keluaran motor penggerak yang diberikan kepada pompa sebagai daya masukan. • Daya pompa (Np), daya pompa adalah daya output pompa terukur
yang diberikan kepada fluida.
e. Efisiensi Pompa, pompa tidak dapat mengubah seluruh energi kinetik menjadi energi tekanan karena ada sebagian energi kinetik yang hilang dalam bentuk losses. Efisiensi pompa adalah suatu factor yang dipergunakan untuk menghitung losses ini. Efisiensi pompa terdiri dari :
• Efisiensi hidrolis, memperhitungkan losses akibat gesekan antara cairan dengan impeller dan losses akibat perubahan arah yang tiba-tiba pada impeler.
• Efisiensi volumetris, memperhitungkan losses akibat resirkulasi pada ring, bush, dll.
• Efisiensi mekanis, memperhitungkan losses akibat gesekan pada seal, packing gland, bantalan, dll.
Setiap pompa dirancang pada kapasitas dan head tertentu, meskipun dapat juga dioperasikan pada kapasitas dan head yang lain. Efisiensi pompa akan mencapai maksimum pada designed point tersebut, yang dinamakan dengan titik BEP. Untuk kapasitas yang lebih kecil atau lebih besar efisiensinya akan lebih rendah.
43
3. Kurva Karekteristik Pompa Sentrifugal
Karakteristik pompa yang disusun seri/paralel dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 2.5 Operasi Tunggal, Seri dan Paralel dari Pompa – Pompa dengan karakteristik yang Sama (Sumber: sularso, 1991)
Gambar 2.5 menunjukan kurva head – kapasitas dari pompa – pompa yang mempunyai karakteristik yang sama yang di pasang secara paralel atau seri. Dalam gambar ini kurva untuk pompa tunggal diberi tanda (1) dan untuk susunan seri yang terdiri dari dua buah pompa diberi tanda (2). Harga head kurva (2) diperoleh dari harga head kurva (1) dikalikan (2) untuk kapasitas (Q) yang sama. Kurva untuk susunan paralel yang terdiri dari dua buah pompa, diberi tanda (3). Haraga kapasitas (Q) kurva (3) ini diperoleh dari harga kapasitas pada kurva (1) dikalikan (2) untuk head yang sama. Dalam gambar ditunjukkan tiga buah kurva head-kapasitas sistem, yaitu R1, R2, dan R3. Kurva R3 menujukkan tahanan yang lebih tinggi dibanding dengan R2 dan R1. Jika sistem mempunyai kurva
head-44
kapasitas R3, maka titik kerja pompa 1 akan terletak di (D). Jika pompa ini disusun seri sehingga menghasilkan kurva (2) maka titik kerja akan pindah ke (E). Disini terlihat bahwa head titik (E) tidak sama dengan dua kali lipat head (D), karena ada perubahan (berupa kenaikan) kapasitas. Sekarang jika sistem mempunyai kurva head-kapasitas R1 maka titik kerja pompa (1) akan terletak di (A). Jika pompa ini disusun paralel sehingga menghasilkan kurva (3) makatitik kerjanya akan berpindah ke (B). Disini terlihat bahwa kapasitas dititik (B) tidak sama dengan dua kali lipat kapasitas dititik (A), karena ada perubahan (kenaikan) head sistem. Jika sistem mempunyai kurva karakteristik seperti R2 maka laju aliran akan sama untuk susunan seri maupun paralel. Namun jika karakteristik sistem adalah seperti R1 dan R3 maka akan diperlukan pompa dalam susunan paralel atau seri. Susunan paralel pada umumnya untuk laju aliran besar dan susunan seri untuk head yang tinggi pada operasi. Untuk susunan seri, karena pompa kedua menghisap zat cair bertekanan dari pertama, maka perlu perhatiankhusus dalam hal kekuatan konstruksi dan kerapatan terhadap kebocoran dari rumah pompa.
2.3.5 Operasi Pompa Tunggal, Paralel dan Seri dengan Pompa Yang Sama Jika head atau kapasitas yang diperlukan tidak dapat dicapai dengan satu pompa saja, maka dapat digunakan dua pompa atau lebih yang disusun secara seri atau paralel.
• Susunan tunggal, pompa yang digunakan hanya satu pompa karena head dan kapasitas yang diperlukan sudah terpenuhi.
• Susunan paralel, susunan paralel dapat digunakan bila diperlukan kapasitas yang besar yang tidak dapat dihandle oleh satu pompa saja, atau bila
45
diperlukan pompa cadangan yang akan dipergunakan bila pompa utama rusak atau diperbaiki.
• Susunan seri, bila head yang diperlukan besar dan tidak dapat dilayani Oleh Satu pompa maka dapat digunakan lebih dari satu pompa yang disusun secara seri.