METODE PENELITIAN
3.2. Bahan, Peralatan dan Metode
3.2.1.Bahan
Dalam penelitian ini, subjek penelitian adalah pompa sentrifugal yang dipasang pada model instalasi sederhana skala laboratorium seperti Gambar 3.1. Adapun spesifikasi pompa sebagai berikut :
Merk : Aquavane KSB
Tipe : A 32- 160
Tinggi Tekan : 9 meter Kapasitas : 3 Ltr/dt
Voltage : 230 Volt
Putaran : 1450 rpm
Gambar 3.1 Instalasi pompa dan pendukungnya No Keterangan Gambar 1 Reservoir hisap 2 Katup pipa hisap 3 Pipa transparan 4 Manometer vacum 5 Pompa sentrifugal 6 Penyangga pipa 7 Pipa tekan 8 Manometer tekan 9 Katub pipa tekan 10 Flowmeter 11 Reservoir tekan 12 Pipa sirkulasi
Gambar 3.2 Tampak Depan dari Sistem Pemasangan Pompa dan Instalasinya
Pompa ini adalah pompa dengan kondisi baru sehingga dapat dianggap bahwa poros,
impeller, kopling dalam kondisi baik (balance).
3.2.2. Peralatan
A. Peralatan pengujian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah peralatan yang sudah ada atau telah dibuat oleh peneliti sebelumnya (Zulkifli, 2006), pada kasus ini instalasi dilakukan penambahan beberapa instrumen baru sesuai dengan kasus yang akan diteliti. Alat pengujian ini merupakan satu kesatuan dari komponen-komponen berikut:
1. Sump tank dengan kapasitas maksimal 600 liter untuk menanpung air yang disirkulasikan.
2. Pompa sentrifugal Aquavane KSB A32-160 satu buah dengan karakteristik head 9 meter dan kapasitas aliran 3 liter/s, yang digunakan untuk memompa dan mensirkulasikan fluida air.
3. Katup pengatur 2,5 ” di sisi pipasuction, digunakan untuk mengatur tekanan dan
kecepatan aliran masuk ke pompa sentrifugal.
4. Katup 2,5 ” di sisidischarge, digunakan untuk menvariasikan tinggi tekan (head)
5. Meter air (flow meter) dengan kapasitas pengukuran 4 liter/s, digunakan untuk menentukan dan mengukur kapasitas air yang masuk ke tangki penampung. 6. Manometer gauge dengan range 0 – 6 kg/cm2 yang digunakan untuk mengukur
tekanan fluida akibat kenaikan tinggi tekan.
7. Kamera digital, digunakan untuk mengabadikan dan menvisualisaikan pola aliran akibat turbulensi dalam pipa sisi suction dan discharge.
8. Thermometer thermocouple, digunakan untuk mengukur temperatur fluida aliran dalam housing pompa.
9. PipaPVC 2,5” digunakan untuk mensirkulasikan fluida air dalam sistem instalasi pemipaan.
10. Manometer vacum, digunakan untuk mengukur tekanan fluida di sisi suction sebagai parameter pembukaan katup.
11. Vibrometer, digunakan untuk mengukur karakteristik sinyal getaran pada rumah pompa meliputi : simpangan, kecepatan dan percepatan.
12. Pipa acrylic (pipa transparan), digunakan untuk mengamati pola dalam pipa isap dan tekan.
B. Peralatan pengukuran a. Vibrometer
Untuk melakukan pengukuran terhadap tingkat vibrasi yang terjadi pada pompa digunakan instrumen pengukur sinyal vibrasi, yaitu Vibrometer analog VM 3314A
seperti Gambar 3.4. Seting 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)
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 cm/sec; 5 tingkat
Percepatan (peak) : 0,001–5 g; 5 tingkat
Error of switching sensitivity : ± 3%
Error of sensitivity : ± 5% (pada 63 Hz)
Ratio S/N (signal to noise) : > 40 dB
Gambar 3.4 Vibrometer Analog VM-3314A, IMC Corporation, Japan
b. Thermocouple Thermometer
Untuk melakukan pengukuran temperatur yang terjadi didalam housing pompa digunakan instrumen pengukuran temperatur, yaitu Thermocouple Thermometer Tipe
KW 06-278 Krisbow seperti Gambar 3.5. Setting instrumen pengukuran temperatur
ini dilakukan pada saat akan melakukan pengukuran temperatur didalam housing
pompa.
Spesifikasi Thermocouple Thermometer Tipe KW 06-278 Krisbow sebagai berikut:
Nama : Digital thermometer, single input
Input sensitivity : User selectable 0.1oC or 1oC
Temperatur range : -50.0oC ~ 1300oC : - 58oF ~ 2000oF
Accuracy range : ± 0.5 % ± 1oC : ± 0.5 % ± 2oF
Ukuran : 165 x 76 x 43 mm
Berat : 403 gram
Sumber daya : dua buah baterai 1,5 V Alkaline
Gambar 3.5 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 Tachometer seperti
Gambar 3.6. Seting instrumen pengukuran putaran ini dilakukan pada saat pompa dijalankan dengan variasi tinggi tekan dan NPSHA pompa.
Spesifikasi Digital Photo Contact Tachometer sebagai berikut:
Name : Digital Photo Contact Tachometer
Display : Photo Tach (5 to 99,999 rpm)
Contact Tach (0,5 to 19,999 rpm) Resulotion : Photo Tach/Contact 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
Gambar 3.6 Profil Digital Photo Contact Tachometer
3.2.3. Metode
Metode pengujian yang dilakukan pada penelitian ini terdiri dari 2 tahapan, yaitu 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, sedangkan pada unit pengujian tak langsung, seluruh variabel nilainya didapat dari perhitungan dan digunakan bahan pengamatan atau analisis Penelitian terhadap getaran pada pompa sentrifugal satu tingkat Aquavane
KSB tipe A32-160 dilakukan secara eksperimental dengan tahapan sebagai berikut:
Besarnya bukaan katub isap ditentukan oleh tekanan absolut dari manometer isap. Variasi bukaan katup isap pada penelitian ini ada 4 tipe; yaitu : open valve 100%,
closed valve 25%, closed valve 50%, dan closed valve 75%.
Pada kondisi operasi, head dan kapasitas pompa yang diuji masing-masing adalah tinggi tekan 8 meter dan debit aliran 3 liter/detik. Dengan menvariasikan nilai NPSHA, maka dilakukan pengukuran kapasitas aliran pengisian tangki tekan menggunakan flowmeter dan tinggi tekan (head) dalam kondisi optimal, dalam hal ini tinggi tekan tidak dirubah. Adapun langkah pengujian sebagai berikut :
a. Operasikan pompa sentrifugal sampai mencapai putaran normal.
b. Buka semua katup pada instalasi pemompaan, biarkan pompa bersikulasi selama ± 20 menit.
c. Lakukan variasikan katub isap dengan mengatur besarnya bukaan katub untuk mendapatkan nilai NPSHAdan amati tekanan isap pada manometer vakum, seperti pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7. Katub isap dan Manometer vakum
d. Lakukan pengukuran kapasitas aliran yang masuk ke reservoir pipa tekan dengan mengamati nilai pada flowmeter pada beberapa variasi nilai NPSHA, seperti Gambar 3.8.
(a) (b)
Gambar 3.8. (a) Katub tekan (variasi head) (b) Flow meter
2. Pengukuran putaran poros
Pengukuran putaran poros dilakukan dengan alat Digital Photo Contact Tachometer pada poros pompa sentrifugal, dengan tahapan sebagai berikut :
b. Lekatkan refletive tape pada poros pompa atau kopling, seperti yang terlihat pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9 . Posisi reflective tape pada kopling dan pengukuran putaran
c. Untuk mengukur putaran poros maka:
Operasikan pompa sampai mencapai putaran normal
Aktifkan alat ukur Digital Photo Contact Tachometer, kemudian pilih putaran dalam rpm dan tekan sensor sinar laser arahkan pada poros atau kopling yang telah dipasang reflective tape.
Setelah nilai putaran poros ditampilkan pada layar Digital Photo
Contact Tachometer maka catat nilai yang diberikan pada lembaran
yang tersedia dan lanjutkan untuk tiap kenaikan tinggi tekan dan variasi NPSHA.
3. Pengukuran getaran pompa
Pengukuran getaran pompa yang timbul akibat adanya perubahan NPSHA, dilaksanakan dengan langkah sebagai berikut :
a. Tentukan titik pengukuran (penempatan transduser) seperti tampak pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Lokasi dan Titik Pengukuran Sinyal Getaran
b. Identifikasi lokasi dan tentukan arah pengukuran seperti tampak pada Gambar 3.11.
Keterangan Gambar : A : Arah Aksial V : Arah Vertikal H : Arah Horizontal
Gambar 3.11 Arah Pengukuran pada Pompa
c. Untuk mengukur getaran pompa
Pengukuran dilakukan pada titik yang telah ditentukan dengan pengambilan data berdasarkan time domain dan frequency domain. Adapun langkah pengukuran sebagai berikut:
Operasikan pompa sentrifugal sampai mencapai putaran normal.
Buka semua katup pada instalasi pemompaan, biarkan pompa bersikulasi selama 20 menit.
Aktifkan alat ukur Vibrometer kemudian setting pada frekuensi operasi pompa, dan pilih titik dan arah getaran pompa yang akan diukur.
Tempatkan transducer pada lokasi pengukuran yang telah ditentukan.
Untuk mendapatkan nilai sinyal getaran pada frequensi domain, setting alat ukur pada frequency analyzer dan lakukan pengukuran displacement,
velocity dan acceleration dengan menvariasikan frekuensi sistem.
Untuk mendapatkan nilai sinyal getaran pada time domain, setting alat ukur pada frequency overall dan lakukan pengukuran displacement,
velocity dan acceleration dengan menvariasikan waktu.
Lakukan hal yang sama untuk lokasi dan titik pengukuran berikutnya. 4. Pengukuran temperatur fluida dalam rumah pompa
Pengukuran temperatur dilakukan pada fluida di dalam rumah pada tiap kondisi tinggi tekan pompa yang bervariasi dengan tahapan pengukuran temperatur fluida sebagai berikut:
a. Tentukan titik pengukuran (penempatan transduser), dalam hal ini probe
thermocouple thermometer di tanam pada bagian dalam housing pompa,
seperti tampak pada Gambar 3.12.
Gambar 3.12 Arah dan Titik Pengukuran Temperatur Fluida
b. Operasikan pompa sentrifugal sampai mencapai putaran normal, biarkan bersirkulasi selama 1 jam.
c. Aktifkan alat ukur Single Input Thermocouple Thermometer, lakukan pengukuran temperatur fluida dalam reservoir isap dan tekan sebagai data awal.
d. Variasikan NPSHA pompa kemudian lakukan pengukuran perubahan temperatur fluida didalam housing pompa selama kondisi operasi pompa 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, dan 5 jam.
5. Visualisasi pola aliran
Pengamatan pola aliran pada penelitian ini dilakukan untuk mengetahui gerakan fluida dalam pipa suction dan discharge yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran. Cara paling jelas untuk menentukan pola aliran adalah menyusun aliran dalam pipa transparan dan mengamati jenis aliran. Tahapan pengamatan pola aliran adalah sebagai berikut:
a. Pasang pipa transparan (pipa acrylic) pada sisi pipa asap dan sisi pipa
suction, seperti tampak pada Gambar 3.13.
b. Operasikan pompa dan biarkan fluida bersikulasi selama 1 jam pada kondisi katup isap dan katup tekan open 100%.
c. Variasikan bukaan katup sesuai pengujian kemudian amati gerakan fluida (pola aliran) dalam saluran isap dan pipa tekan menggunakan kamera digital.
d. Pengukuran dilakukan pada posisi bukaan katub open 100% pada kondisi operasi pompa dan selanjutnya menvariasikan penutupan katub isap sesuai pengujian yang dilakukan (20% closed, 40% closed, 60% closed dan 80% closed).
e. Berdasarkan visualisasi aliran maka diperoleh pola aliran untuk masing-masing kondisi perubahan kecepatan.
f. Pola aliran ini dapat dijadikan acuan untuk memprediksi indikasi kavitasi dan diukur karakteristik getarannya.
g. Bandingkan hasil pengujian secara eksperimen dengan hasil simulasi menggunakan metode komputasi.
