ANALISA GETARAN PADA POMPA SENTRIFUGAL TEBAL 7,5 MM DAN LEBAR 145 MM
Erwin Martianis Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bengkalis Jl. Bathin Alam Sungai Alam - Bengkalis
e-mail: ewin.martianis@gmail.com Abstrak
Getaran yang timbul pada poros pompa sentrifugal adalah satu fenomena yang terjadi akibat dari jarak antara kedua kopling, tebal dan lebar sabuk serta konfigurasi posisi pemasangan sabuk pada kopling. Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan pada pompa dengan ukuran tebal 6 mm dan lebar 120 mm terhadap getaran pompa sentrifugal, sehingga perlu dilakukan analisa kembali terhadap pompa dengan ukuran tebal 7,5 mm dan lebar 145 mm.
Penelitian ini menunjukkan bahwa sabuk dengan ukuran tebal 7,5 mm dan lebar 145 mm dengan jarak flens 6,5 cm pada posisi pemasangan sabuk luar dalam adalah yang paling baik dimana getaran yang dihasilkan cukup rendah 1,38 mm. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan referensi dalam pemilihan ukuran sabuk, jarak antara kedua kopling serta model konfigurasi pemasangan sabuk yang paling baik pada kopling flens.
Kata kunci : pompa sentrifugal, poros pompa, getaran, kopling sabuk, vibrometer, labjack Abstract
Vibration arising in a centrifugal pump shaft is a phenomenon occured due to the distance between the two couplings, This research is continuation research on the pump with a thick size 6 mm and wide 120 mm on centrifugal pump vibration, so it is necessary to analyze to the pump with a thick size 7.5 mm and wide 145 mm. This research shows tha ta belt with a thick size 7.5 mm and wide 145 mm with a flens distance 6.5 cm on the outside and inside of the fixing belt position is the best where the vibrations produced quite low 1.38 mm.
The results of this research can be used as a reference in selecting belt size, the distance between both clutch and belt fixing configuration models that are best on the coupling flens
Key Words: Centrifugal Pump, Pump Shaft, Vibration, Coupling Belt, Vibrometer, Labjack
Pendahuluan
Pompa adalah salah satu mesin fluida yang digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat lain dengan ca- ra menaikkan tekanan fluida tersebut. Pom- pa digunakan sebagai alat transportasi flui- da (horisontal maupun vertikal), untuk me- naikkan tekanan dan kecepatan. Dari sekian banyak pompa, yang paling sering di- gunakan adalah pompa sentrifugal. Hal ini terkait karena keunggulannya dibandingkan dengan pompa yang lain, yaitu : harga yang murah, konstruksi sederhana, pemasangan- nya mudah, kapasitas dan head yang tinggi, kemudahan operasional serta pemeliharaan (Girdhar, 2005), ), karena keunggulannya ini sehingga pompa sentrifugal banyak di- gunakan oleh industri. Namun dalam peng- operasian dilapangan sering dijumpai kega- galan, salah satu penyebabnya adalah geta- ___
ran yang ditimbulkan dengan penyambung- an kopling sebagai penerus putaran dan daya. Akibat getaran tersebut dapat meru- sak poros, bantalan, timbulnya noise, penu- runan head, penurunan kapasitas hingga penurunan efisiensi dari pompa tersebut.
Menurut kurva tingkat kondisi, maka salah satu cara yang paling untuk mende- teksi awal gejala kerusakan pada mesin ter- masuk pompa adalah dengan menggunakan respon vibrasi.
Kopling adalah merupakan suatu ele- men mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip), dimana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya. Berbeda dengan kopling tak tetap yang dapat di- lepaskan dan dihubungkan bila diperlukan, _____
maka kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung (Sularso dan Suga, 1997).
Kopling yang akan direncanakan pada penelitian ini adalah kopling sabuk yang dapat meneruskan putaran dan daya antara poros penggerak dengan poros yang di- gerakkan dengan getaran yang dihasilkan cukup kecil dan fleksibel, hal ini disebab- kan karena tidak mengharuskan poros ter- letak pada garis lurus atau satu sumbu.
Indikasi kecilnya getaran yang terjadi pada poros pompa dapat dirasakan dimana tingkat kerusakan pada poros pompa dan bantalan yang kecil. Respon vibrasi dari suatu pompa merupakan salah satu indi- kator yang menunjukkan kondisi mekanis dari suatu pompa.
Kopling yang digunakan dalam peneli- tian ini adalah kopling sabuk yang diran- cang dengan menggunakan sabuk yang di- ikat dengan menggunakan baut dan mur di- hubung antara kopling pada poros motor dengan kopling pada poros pompa. Adapun tujuan penelitian ini adalah :
1. Umum
Untuk mendeteksi fenomena getaran yang terjadi pada poros pompa sen- trifugal dengan menggunakan sistim penyambungan kopling flens sabuk ya- ng sebagai penerus daya dan putaran.
2. Khusus
a. Menganalisa getaran yang terjadi pada poros pompa dengan flens ja- rak 7,5 cm.
b. Menganalisa getaran yang terjadi pada poros pompa dengan sabuk te- bal 7,5 mm dan lebar 145 mm.
c. Menganalisa getaran yang terjadi pada poros pompa dengan posisi pemasangan sabuk luar dalam pada kopling.
Adapun manfaat penelitian ini adalah:
1. Sinyal getaran dapat dijadikan sebagai acuan untuk mendeteksi dini getaran yang terjadi pada poros pompa sen- trifugal.
2. Memberikan informasi mengenai me- tode pengujian fenomena getaran pada poros pompa sentrifugal dan sebagai
poros pompa sentrifugal dan sebagai acuan untuk menghindari terjadinya getaran yang lebih besar.
Gambar 1. Pompa sentrifugal dengan sistem penyambungan kopling flens sabuk Kopling sabuk
Kopling ini dimodifikasi untuk mene- ruskan momen dengan perantaraan flens sabuk yang diikat dengan menggunakan ba- ut dan mur. Dengan demikian pembebanan yang berlebihan pada poros penggerak pada waktu dihubungkan, dapat dihindari dengan adanya sabuk yang terbuat dari bahan yang fleksibel, maka kopling menjadi tidak kaku, sehingga ketaksebarisan poros waktu pe- masangan dimungkinkan.
Kopling harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
1. Mudah dihubungkan atau dilepaskan 2. Mampu meneruskan daya dan putaran
sepenuhnya tanpa slip
3. Kuat terpasang pada porosnya
4. Tak terdapat bagian yang mudah lepas
Gambar 2. Kopling dan sabuk Pompa
Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu fluida dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaik- kan tekanan cairan tersebut. Standar pompa sesuai dengan API 610, ISO 5199, DIN 24256 (www.truflo.com).
Gambar 3. Poros pompa Metode Penelitian
Subjek penelitian ini adalah poros pompa sentrifugal yang terhubung dengan poros motor dengan sistem penyambungan kop- ling sabuk yang diikat dengan baut dan mur, dipasang sesuai model instalasi seder- hana. Spesifikasi pompa penelitian sebagai berikut :
1. Merk : Grunfos
2. Head : 70 m
3. Kapasitas : 30 liter/detik 4. Voltage : 380 volt 5. Putaran : 2950 rpm
Gambar 4. Pemasangan sabuk ke kopling
Gambar 5. Titik pengukuran
Prinsip kerjanya dimulai dengan daya dan putaran dari motor listrik yang diteruskan ke poros motor dengan sistem penyambu- ___
ungan kopling sabuk yang diikat dengan baut dan mur diteruskan ke poros pompa sentrifugal.
Peralatan yang digunakan dalam peng- ujian ini antara lain :
1. Motor listrik Marelli Motori yang digunakan dalam penelitian ini adalah peralatan yang sudah ada atau akan di- buat oleh peneliti. Alat pengujian ini merupakan satu kesatuan dari kompo- nen berikut poros motor dan flens yang terhubung dengan poros dengan daya 3700 watt dan putaran 2950 rpm, yang digunakan untuk meneruskan putaran ke poros pompa .
2. Pompa sentrifugal Grundfos yang di- gunakan dalam penelitian ini adalah peralatan yang sudah ada atau akan di- rancang oleh peneliti. Pengujian ini me- rupakan satu kesatuan dari komponen berikut : motor dan flens yang terhubu- ng dengan poros dengan daya 3700 watt dan putaran 2950 rpm terhubung dengan sistem penyambungan kopling sabuk yang meneruskan keputaran por- os pompa dengan kapasitas aliran 30 liter/s, yang digunakan untuk memom- pa dan mensirkulasikan fluida air.
3. Poros motor yang digunakan ø43 mm dengan panjang 90 mm, digunakan me- neruskan putaran ke poros pompa sen- trifugal.
4. Poros pompa yang digunakan ø32 mm dengan panjang 90 mm, digunakan me- neruskan putaran dari poros ke impeller pompa untuk memompa dan men- sirkulasikan fluida air.
5. Flens motor dan pompa yang digunakan ø165 mm dengan tebal 25 mm
6. Sabuk digunakan dalam penelitian ini adalah sabuk dengan ukuran yang sama dan dengan jarak yang berbeda, diikat dengan baut dan mur pada flens.
7. Kamera digital Canon dan HP Nokia C2, yang digunakan untuk mengabadi- kan eksperimental.
8. Digital Photo Contact Tachometer, di- gunakan untuk mengukur putaran poros pompa.
Set up peralatan pengujian dilakukan untuk memperoleh data eksperimental sebagai
memperoleh data eksperimental sebagai berikut :
1. Hubungkan kabel daya dari power sup- ply ke Vibrometer dan labjack
2. Hubungkan Labjack dengan Vibrometer dengan menggunakan coaxial
3. Hubungkan labjack ke PC dengan me- ngunakan USB cable
4. Pasang dan operasikan vibrometer de- ngan tegangan 12 Volt/1A yang arus- nya diatur melaui power supply
5. Kondisikan jarak antara vibrometer de- ngan poros pompa dengan jarak 24 cm 6. Operasikan motor dan pompa dan biar- kan bekerja berputar sekitar 20 menit untuk kestabilan putaran
7. Arahkan vibrometer laser ke poros pompa dan mulai lakukan pengukuran dan pengamatan sesuai dengan variabel yang diinginkan dan labjack dapat di- gunakan converter untuk memonitor dan mengontrol kerja dari PC laptop.
Gambar 6. Vibration meter
Gambar 7. Tachometer dan Vernier Caliper
Gambar 8. Labjack
Gambar 9. Kabel catu daya dan coaxial .
Gambar 10. Hubungan pengukuran dan monitoring obyek pemantauan dengan analisis data
pada titik yang telah ditentukan yaitu deng- an pengambilan berdasarkan time domain, dan frekuensi domain dimana titik berat pe- ngukuran berada pada poros pompa yang berputar.
Secara eksperimental pengujian dan pe- ngambilan data dilakukan untuk mem- peroleh karakteristik getaran akibat dari sis- tem penyambungan kopling sabuk pada po- ros pompa.
dengan lebar dan tebal sabuk yang sama (T-145 mm L-7,5 mm), untuk jarak 6,5 cm mempunyai simpangan yang terkecil (1,38 mm) jika dibandingkan dengan jarak yang berbeda (5,5 cm 7,5 cm).
Gambar 12. Pemasangan sabuk dengan jarak jarak 6.5 cm
Metode pengujian yang dilakukan ya- itu pengujian langsung, dimana pada peng- ujian ini, seluruh variabel nilainya didapat dari hasil pengukuran dan digunakan seba- gai bahan pengamatan atau analisis
Penyelidikan getaran yang timbul aki- bat variasi jarak kopling, konfigurasi posisi pemasangan sabuk ke kopling, lebar dan tebal sabuk dengan titik pengukuran searah sumbu horisontal. Pengukuran dilakukan ___-
Sesuai dengan maksud penelitian, vari- abel ini menjadi fokus perhatian yang perlu dikondisikan untuk pengolahan data guna mendapatkan suatu hasil yang mendekati sempurna.
Adapun variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah :
1. Putaran input dari motor
2. Putaran output dari motor keporos pom- pa
3. Jarak antara kedua kopling
4. Lebar dan tebal sabuk yang dipasang 5. Posisi pemasangan sabuk ke kopling HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Hasil pengamatan dan pengukuran menun- jukan bahwa perbandingan dan analisa ge- taran secara keseluruhan dapat di lihat bah- wa Pada pemasangan sabuk luar dan dalam,
Gambar 11. Data pengamatan
Gambar 13. Konfigurasi posisi pemasangan sabuk luar dan dalam Tabel 1. Perbandingan analisa getaran pada jarak yang berbeda No Time (s) Disp (5.5.)
L145 T 7,5
Disp (6.5.) L145 T 7,5
Disp (7.5.) L145 T 7,5
1 0 0 0 0
2 0,001 -1,0670374 -1,47457083 -1,0101025
3 0,002 -1,88210383 0,2274795 -1,97499733
4 0,003 -0,0122455 -1,3966601 1,830644
5 0,004 -1,88210383 -1,4026532 0,823797
6 0,005 -1,84614502 -1,46857769 -0,728425
7 0,006 -1,87011756 -1,0910102 -1,1839035
8 0,007 -1,87011756 -1,3247424 0,781845
9 0,008 1,2403195 -0,7074495 -1,3696907
10 0,009 -1,2827905 -1,2827905 -0,177057
11 0,01 -1,47457083 -1,47457083 -0,632535
12 0,011 -1,47457083 -1,47457083 -0,920206
13 0,012 -0,7254289 -0,7254289 -0,554624
14 0,013 0,0117265 0,0117265 -0,554624
15 0,014 1,3841545 1,3841545 -1,97499733
16 0,015 -0,4377585 -1,47457083 -1,1539378
17 0,016 -1,87611069 -1,47457083 -0,77637
18 0,017 1,0365535 0,8627515 -1,1779103
19 0,018 0,1675485 0,0896375 -1,8791072
20 0,019 -1,7981999 -1,47457083 -1,97499733
21 0,02 -1,1329619 -1,47457083 -1,3037662
22 0,021 0,0856785 -0,5396417 -1,91506597
23 0,022 -1,88210383 -1,47457083 -0,518665
24 0,023 1,9055575 -1,47457083 0,871742
25 0,024 -1,2348452 -1,47457083 1,32722
26 0,025 0,4851845 -1,2827905 -0,16507
27 0,026 0,5151505 -1,2767974 -1,4955465
28 0,027 0,9946015 -0,0601905 1,998451
29 0,028 1,8396335 -0,9771406 -1,0160957
30 0,029 -1,1149825 -1,47457083 -1,6693474
Sumber : data olahan 2013
Tabel 2. Lanjutan…..
Putaran/menit
Sudut Bentukan
(X0)
Torsion (T) N.m
200 1200 0,2
….. ….. …..
240 1440 0,2
250 1500 0,2
260 1560 0,2
270 1620 0,2
280 1680 0,2
290 1740 0,2
300 1800 0,2
310 1860 0,1
320 1920 0,1
330 1980 0,1
340 2040 0,05
350 2100 0,05
360 2160 0
Tabel 2. Pengambilan data uji puntir sabuk Putaran/menit
Sudut Bentukan
(X0)
Torsion (T) N.m
10 60 0
20 120 0,2
30 180 0,4
40 240 0,5
50 300 1
60 360 1,1
70 420 1,1
80 480 1,1
90 540 1,4
100 600 2
110 660 2,9
120 720 2,2
130 780 1
140 840 0,7
150 900 0,6
Gambar 14. Grafik analisa getaran pada jarak yang berbeda, lebar dan tebal yang sama (L145 T7,5), posisi sabuk luar-dalam
Gambar 15. Spesimen Uji
DAFTAR PUSTAKA
Girdhar, P. dan Moniz, O (2005) Practical Centrifugal Pumps Design, Opera- tion and Maintenance. IDC Tech- nologies, Netherlands.
Sularso dan Haruo Tahara (2006) Pompa dan Kompresor Pemilihan, Pema- kaian dan Pemeliharaan. Edisi Ke- enam, PT. Pradya Paramita, Jakarta.
KESIMPULAN
Sesuai dengan tujuan penelitian yaitu men- deteksi fenomena getaran yang terjadi pada pompa sentrifugal dengan menggunakan sinyal getaran, maka berdasarkan hasil pembahasan dan analisa dapat disimpulkan bahwa jarak flens , tebal dan lebar sabuk serta posisi pemasangan sabuk menghasil- kan tingkat getaran dimana, hasil penelitian menunjukkan bahwa getaran yang terjadi pada poros pompa dengan pemasangan sabuk yang sama (T7,5 mm dan L145 mm) dengan jarak flens 6,5 cm pada posisi pemasangan sabuk luar dalam didapat simpangan yang terkecil yaitu 1,38 mm.
Gambar 16. Hasil Uji Puntir -0.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
0 500 1000 1500 2000 2500
Moment Torsion ( Mt ) / N m
Sudut Puntiran ( X⁰ )
MOMENT TORSI (Mt) VS SUDUT PUNTIRAN (X⁰)
DATA MATERIAL : PANJANG 100 mm LEBAR 14 mm TEBAL 3,5 mm
MOMENT MAKSIMUM 2,9 Nm PADA PUTARAN 660 rpm
