Studi Eksperimental Fenomena Kavitasi Pada Pompa Sentrifugal Melalui Pengamatan Pola Aliran Yang Diinterpretasikan Terhadap Perilaku Sinyal Vibrasi

Gratis

2
28
160
2 years ago
Preview
Full text

STUDI EKSPERIMENTAL FENOMENA KAVITASI PADA POMPA SENTRIFUGAL MELALUI PENGAMATAN POLA ALIRAN YANG DIINTERPRETASIKAN TERHADAP PERILAKU SINYAL VIBRASI

  Secara visual pola aliran terjadi akibat kenaikanbilangan Reynolds dan kavitasi teramati dengan terjadinya turbulensi aliran yang terdeteksi dengan naiknya amplitudo sinyal getaran maksimum yang merupakansimpangan terjauhnya pada gate valve suction closed 80%. Special kepada kakak, abang dan Adikku tercinta (Alm Kak Susanti, kak Sri, kak Fitri, abangku Fitran dan Andi serta adikku Nur’Aisyah ),terimakasih atas dukungan serta semangat yang kalian berikan kepadaku, aku bangga punya keluarga seperti kalian semua dan buatseseorang yang kusayangi Silvina Abmi siregar yang selalu mendoakan dan memberikan motivasi diwaktu senang dan duka dalampenulisan skripsi ini 7.

9. Seluruh pegawai Magister Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara

  Rekan-rekan senasib dan seperjuanganku yang selalu memberi semangat dan dorongan selama melakukan penelitian di LaboratoriumNoise/Vibration Control and Knowledge-Base in Ingineering Fakultas Teknik USU sampai penyelesaian skripsi ini, Bapak Ibnu hajar ST. Seluruh teman-teman satu kost yang selalu membuat penulis tersenyum, dan buat orang-orang yang selalu mendukung, seluruhsaudara dan teman terbaik yang tidak dapat disebutkan satu persatu, semoga selalu menjadi jiwa yang selalu menolong Penulis menyadari masih banyak kelemahan dan kekurangan dalam penyelesaian skripsi ini.

2.8 Pengolahan Data Vibrasi

29 2.8.1 Data Domain Waktu (Time Domain) 29 2.8.2 Data Domain Frekwensi (Frequensy Domain) 30 31 BAB III METODE PENELITIAN 32 3.1 Tempat dan Waktu 32 3.2 Bahan, Peralatan dan Metode 32 3.2.1 Bahan 32 3.2.2 Peralatan 34 3.2.3 Metode 37 3.3 Variabel yang Diamati 41 3.4 Pelaksanaan Penelitian 43 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 44 4.1 Pendahuluan 44 4.1.1 Hubungan Variasi penutupan Katup isap dengan 44 Kapasitas aliran fluida 4.1.2 Perhitungan Reynold Number 45 4.2 Hubungan antara variasi penutupan katup dengan kecepatan 47` aliran fluida

4.3 Hubungan antara variasi penutupan katup dengan bilangan

48 reynold 4.4 Hubungan kecepatan aliran dengan bilangan Reynold 48 4.5 Karakteristik Pola Aliran 49

4.5.1 Visualisasi Pola Aliran

49

4.6 Hubungan antara variasi bukaan katub dengan pola aliran

50 4.6.1 Open Valve 100 % pada pipa suction dan pipa Discharge 50 4.6.2 Close Valve 20 % pada pipa suction dan pipa Discharge 50 4.6.3 Close Valve 40 % pada pipa suction dan pipa Discharge 50 4.6.4 Close Valve 60 % pada pipa suction dan pipa Discharge

4.7 Analisa Getaran dengan Variasi penutupan Katup

4.7.5 Analisa Getaran pada penutupan katup 80 % 5.2 Saran125 5.1 Kesimpulan123 4.7.9 Hubungan Pola Aliran terhadap Karakteristik Getaran 113 4.7.8 Verifikasi Data Percepatan Pada Berbagai penutupan Katup108 4.7.7 Verifikasi Data Kecepatan Pada Berbagai penutupan Katup102 96 4.7.6 Verifikasi Data Simpangan Pada Berbagai penutupan Katup 87 79 51 4.7.4 Analisa Getaran pada penutupan katup 60 % 70 4.7.3 Analisa Getaran pada penutupan katup 40 % 62 4.7.2 Analisa Getaran pada penutupan katup 20 % 52 4.7.1 Analisa Getaran pada Bukaan Katub 100 % 52 51 4.6.5 Close Valve 80 % pada pipa suction dan pipa Discharge

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 123

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Rumah Pompa Sentrifugal 7 Gambar 2.2 Proses Kavitasi 9 Gambar 2.3 Kerusakan impeller akibat kavitasi 11 Gambar 2.4 Besarnya massa yang masuk sama dengan yang keluar 14 Gambar 2.5 Tabung Aliran 15 Gambar 2.6 Pola aliran pada pipa horizontal 17 Gambar 2.7 Klasifikasi Pola aliran berdasarkan Reynolds Number ( Chi-2009) 17 Gambar 2.8 Pola aliran Von Karman’s 18 Gambar 2.9 Daerah masuk aliran sedang berkembang dan aliran berkembang penuh di dalam sebuah sistem pipa. 19 Gambar 2.10 (a) Aliran laminer (b) Aliran turbulen 20 Gambar 2.11 Sistem getaran sederehana 21 Gambar 2.12 Hubungan antara perpindahan kecepatan dan percepatan getaran 22 Gambar 2.13 Gerak Harmonik Sebagai Proyeksi Suatu titik yang bergerak pada Lingkaran 24Gambar 2.14 24 Gerak Periodik dengan Periode τ Gambar 2.15 Sistem Pegas-Massa dan Diagram Benda Bebas 25 Gambar 2.16 getaran paksa 26 Gambar 2.17 Standart ISO 10816-3 untuk vibrasi 28 Gambar 2.18 Karakteristik Sinyal Statik dan Dinamik 29 Gambar 2.19 Hubungan Time Domain dengan Frequency Domain 30 Gambar 2.20 Kerangka Konsep Penelitian 31 Gambar 3.1 Pompa Sentrifugal 33 Gambar 3.2 Sistem Pemasangan Pompa dan Pendukungnya 33 Gambar 3.3 Profil Vibrometer Analog VM-3314A, IMC Corporation, Japan 35 Gambar 3.4 Profil Thermocouple Thermometer Tipe KW 06-278 Krisbow 36 Gambar 3.5 Tampak Depan dan Tampak Samping Arah Pengukuran 38 Gambar 3.6 Pengambilan Titik Pengukuran Vibrasi pada Pompa Sentrifugal 38 Gambar 3.7 Pipa transparan (pipa acrylic) 40 Gambar 3.8 Tampak depan dari sistem pemasangan pompa dan instalasinya 42 Gambar 3.9 Tampak Atas dari Sistem Pemasangan Pompa dan Instalasinya 42 Gambar 3.10 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian 43 Gambar 4.1 Hubungan antara Variasi penutupan katup dengan kapasitas aliran fluida 46 Gambar 4.2 Hubungan antara Variasi penutupan katup dengan kecepatan aliran fluida 47 Gambar 4.3 Hubungan antara Variasi penutupan katup dengan bilangan Reynold 48 Gambar 4.4 Hubungan kecepatan aliran dengan bilangan Reynold 48 Gambar 4.5 Pola aliran laminar (Re = 1926,5) 50 Gambar 4.6 Pola aliran laminar (Re = 2062,82) 50 Gambar 4.7 Pola aliran transisi (Re = 3393,46) 50 Gambar 4.8 Pola aliran turbulensi (Re = 6305,83) 51 Gambar 4.9 Pola aliran turbulensi (Re = 14836,03) 51 Gambar 4.10 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 56 Gambar 4.11 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 57 Gambar 4.12 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 58 Gambar 4.13 Hubungan simpangan dengan time pada time domain 59 Gambar 4.14 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 60 Gambar 4.15 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 61 Gambar 4.16 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 65 Gambar 4.17 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 66 Gambar 4.18 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi 67 Gambar 4.19 Hubungan simpangan dengan time pada time domain 68 Gambar 4.20 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 69 Gambar 4.21 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 70 Gambar 4.22 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 73 Gambar 4.23 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 74 Gambar 4.24 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 75 Gambar 4.25 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 76 Gambar 4.26 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 77 Gambar 4.27 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 78 Gambar 4.28 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 82 Gambar 4.29 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 83 Gambar 4.30 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 84 Gambar 4.31 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 85 Gambar 4.32 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 86 Gambar 4.33 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 87 Gambar 4.34 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 90 Gambar 4.35 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 91 Gambar 4.36 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 92 Gambar 4.37 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 93 Gambar 4.38 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 94 Gambar 4.39 Hubungan percepatan dengan waktu pada Time domain 95 Gambar 4.40 Perbandingan displacement pada arah aksial terhadapwaktu pada penutupan katup yang bervariasi 97 Gambar 4.41 Laju pertambahan amplitudo simpangan terhadappersen penutupan katup pada arah aksial 97 Gambar 4.42 Perbandingan displacement pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 98 Gambar 4.43 Laju pertambahan amplitudo simpangan terhadap persen penutupan katup pada arah Vertikal 99 Gambar 4.44 Perbandingan displacement pada arah horizontal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 100 Gambar 4.45 Laju pertambahan amplitudo simpangan terhadap persen penutupan katup pada arah Horizontal 101 Gambar 4.46 Perbandingan velocity pada arah aksial terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 103 Gambar 4.47 Laju pertambahan amplitudo kecepatan terhadap Gambar 4.48 Perbandingan velocity pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 104 Gambar 4.49 Laju pertambahan amplitudo kecepatan terhadap persen penutupan katup pada arah Aksial 105 Gambar 4.50 Perbandingan velocity pada arah horizontal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 106 Gambar 4.51 Laju pertambahan amplitudo kecepatan terhadap persen penutupan katup pada arah horizontal 107 Gambar 4.52 Perbandingan Accelaration pada arah aksial terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 108 Gambar 4.53 Laju pertambahan amplitudo percepatan terhadap persen penutupan katup pada arah Aksial 109 Gambar 4.54 Perbandingan Accelaration pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 110 Gambar 4.55 Laju pertambahan amplitudo percepatan terhadap persen penutupan Katup pada arah Vertikal 111 Gambar 4.56 Perbandingan Accelaration pada arah horizontal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 112 Gambar 4.57 Laju pertambahan amplitudo percepatan terhadap persen penutupan katup pada arah horizontal 113 Gambar 4.58 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 1926.5 dengan kecepatan aliran 0.03191 m/s 116 Gambar 4.59 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 2062.82 dengan kecepatan aliran 0.0429 m/s 117 Gambar 4.60 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 3393.46 dengan kecepatan aliran 0.05622 m/s 119 Gambar 4.61 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 6305.83 dengan kecepatan aliran 0.101447 m/s 120 Gambar 4.62 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 14836,03 dengan kecepatan aliran 0,245787 m/s 122 DAFTAR TABEL Halaman 54 Tabel 4.8 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain 59 Tabel 4.14 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 58 Tabel 4.13 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 57 Tabel 4.12 Hubungan percepatan dengan pada frekuensi domain 55 Tabel 4.11 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 55 Tabel 4.10 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 55 Tabel 4.9 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada time domain 54 Tabel 4.7 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain Tabel 2.1 Karakteristik dan satuan getaran 54 Tabel 4.6 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada frekuensi domain 54 Tabel 4.5 Hasil perhitunganϖt dan amplitudo pada time domain 52 Tabel 4.4 Hasil perhitunganϖt dan amplitudo pada frekuensi domain 52 Tabel 4.3 Data rata-rata pengukuran time domain 46 Tabel 4.2 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain 22 Tabel 4.1 Hasil perhitungan kapasitas, kecepatan aliran, dan Reynoldsnumberpengujian dengan variasi penutupan katup 60 Tabel 4.15 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 61 Tabel 4.16 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain 62 Tabel 4.17 Data rata-rata pengukuran time domain 62 Tabel 4.18 Hasil perhitunganϖt dan amplitudo pada frekuensi domain 62 Tabel 4.19 Hasil perhitungan 62ϖt dan amplitudo pada time domain Tabel 4.20 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada frekuensi domain 63 Tabel 4.21 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain 63 Tabel 4.22 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain 63 Tabel 4.23 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada time domain 63 Tabel 4.24 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 64 Tabel 4.25 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 65 Tabel 4.26 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 66 Tabel 4.27 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 67 Tabel 4.28 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 68 Tabel 4.29 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 69 Tabel 4.30 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain 70 Tabel 4.31 Data rata-rata pengukuran time domain 70 Tabel 4.32 Hasil perhitunganϖt dan amplitudo pada frekuensi domain 71 Tabel 4.33 Hasil perhitungan 71ϖt dan amplitudo pada time domain Tabel 4.34 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada frekuensi domain 71 Tabel 4.35 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain 71 Tabel 4.36 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain 72 Tabel 4.37 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada time domain 72 Tabel 4.38 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 73 Tabel 4.39 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 74 Tabel 4.40 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 75 Tabel 4.41 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 76 Tabel 4.42 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 77 Tabel 4.43 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 78 Tabel 4.44 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain 79 Tabel 4.45 Data rata-rata pengukuran time domain 79 Tabel 4.46 Hasil perhitunganϖt dan amplitudo pada frekuensi domain 79 Tabel 4.47 Hasil perhitungan 79ϖt dan amplitudo pada time domain Tabel 4.48 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada frekuensi domain 80 Tabel 4.49 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain 80 Tabel 4.50 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain80 Tabel 4.51 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada time domain 80 Tabel 4.52 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 81 Tabel 4.53 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 82 Tabel 4.54 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 83 Tabel 4.55 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 84 Tabel 4.56 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 85 Tabel 4.57 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 86 Tabel 4.58 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain 87 Tabel 4.59 Data rata-rata pengukuran time domain 87 Tabel 4.60 Hasil perhitungan 88ϖt dan amplitudo pada frekuensi domain Tabel 4.61 Hasil perhitungan 88ϖt dan amplitudo pada time domain Tabel 4.62 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada frekuensi domain 88 Tabel 4.63 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain 88 Tabel 4.64 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain 89 Tabel 4.65 asil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada time domain 89 Tabel 4.66 Hubungan simpangan dengan frekuensi pada frekuensi domain 90 Tabel 4.67 Hubungan kecepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 91 Tabel 4.68 Hubungan percepatan dengan frekuensi pada frekuensi domain 92 Tabel 4.69 Hubungan simpangan dengan waktu pada time domain 93 Tabel 4.70 Hubungan kecepatan dengan waktu pada time domain 94 Tabel 4.71 Hubungan percepatan dengan waktu pada time domain 95 Tabel 4.72 Perbandingan displacement pada arah aksial terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 96 Tabel 4.73 Perbandingan displacement pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 98 Tabel 4.74 Perbandingan displacement pada arah horizontal terhadap waktu padapenutupan katup yang bervariasi 100 Tabel 4.75 Perbandingan velocity pada arah aksial terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 102 Tabel 4.76 Perbandingan velocity pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 104 Tabel 4.77 Perbandingan velocity pada arah horizontal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 106 Tabel 4.78 Perbandingan acceleration pada arah aksial terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 108 Tabel 4.79 Perbandingan acceleration pada arah vertikal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi 110 Tabel 4.80 Perbandingan acceleration pada arah horizontal terhadap waktu pada penutupan katup yang bervariasi112

DAFTAR NOTASI

  Untuk mengetahui terjadinya kavitasi parameter yang digunakandengan mengukur perilaku getaran pompa di dalam rumah pompa dan mengamati pola aliran dengan gambar dan vibrasi eksitasinya. Secara visual pola aliran terjadi akibat kenaikanbilangan Reynolds dan kavitasi teramati dengan terjadinya turbulensi aliran yang terdeteksi dengan naiknya amplitudo sinyal getaran maksimum yang merupakansimpangan terjauhnya pada gate valve suction closed 80%.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Dari beberapa keunggulan serta kelemahan pengoperasian dan pemilihan pompa sentrifugal, masih diperlukan penelitian yang lebih dalam tentangpengoperasian yang terbaik dari segi tinggi tekan dan kapasitas sehingga kavitasi pompa tidak terjadi dan pompa dapat beroperasi dalam keadaan baik , dimanadalam hal ini kavitasi dapat menjadi penghambatan kinerja pompa. Pada penelitian ini parameter yang digunakan untuk mengamati adalah angka Thoma (ap), dan hasil yang diperoleh bahwa kavitasi pada sudu pompa sentrifugal intensitasnya semakin besar pada angka kavitasirendah yang disebabkan oleh tekanan isap yang rendah, temperature fluida tinggi, kapasitas dan putaran besar.

1.2 Pembatasan Masalah

  Pompa sentrifugal yang digunakan dalam penelitian ini adalah pompa sentrifugal tipe single stage yang terdiri dari satu impeller dan satu casing. Pembatasan masalah dalam tugas sarjanaini mencakup permasalahan kavitasi yang dipengaruhi oleh variasi Kapasitas 3 (m /s), perubahan sinyal getaran dan pola aliran.

1.3. Tujuan Penelitian

  Mengkaji fenomena kavitasi dengan variasi kapasitas pada pompa sentrifugal. Mengkaji fenomena kavitasi yang terjadi pada pompa sentrifugal dengan metode eksperimen menggunakan sinyal getaran.

1.4. Manfaat Penelitian

Penelitian ini nantinya merupakan suatu upaya nyata pihak perguruan tinggi, khususnya lembaga penelitian, dalam memberikan informasi kepadadunia industri tentang hubungan pompa, fenomena kavitasi, getaran (vibrasi), dan temperatur. Adapun manfaat penelitian ini adalah:

1. Sinyal getaran dapat dijadikan sebagai acuan terjadinya kavitasi

  Memberikan informasi mengenai metode pengujian fenomena kavitasi pada pompa sentrifugal dan sebagai acuan untuk menghindariterjadinya kavitasi. Memberikan informasi kepada industri yang menggunakan pompa sentrifugal tentang pemanfaatan sinyal getaran dan pola aliran yangdisinkronkan dengan bilangan Reynold sebagai indikator pencegahan kavitasi.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu fluida dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut. Kenaikan tekanan cairan tersebut digunakan untuk mengatasi hambatan-hambatan

  Salah satu jenis pompa Kerja Dinamis adalah pompa sentrifugal yang prinsip kerjanya mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial(dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan Pompa sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung (melingkar).sentrifugal merupakan pompa yang paling banyak Kerja Dinamisdigunakan karena mempunyai bentuk yang sederhana dan harga yang relatif murah.

2.1 Prinsip -prinsip dasar pompa sentrifugal

2.2 Klasifikasi Pompa Sentrifugal

  Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut: Pompa sentrifugal diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, antara lain: 1. Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat : 4.

2.3 Bagian-bagian Utama Pompa Sentrifugal

  ImpellerImpeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadienergi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontiniu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosonganakibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya. Casing Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagaipelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffuser (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impellerdan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).

2.4 Kavitasi

  Pada sistem pemipaan yang menggunakan pompa sentrifugal sangat mungkin terjadi kavitasi yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran dan perbedaanpenampang yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan sampai turun di bawah tekanan uap jenuhnya sehingga menyebabkan terjadinya fenomena yangdisebut kavitasi. Gejala kavitasi yang timbul pada pompa biasanya ada suara berisik dan getaran, unjuk kerjanya menjadi turun, kalau dioperasikan dalam jangka waktulama akan terjadi kerusakan pada permukaan dinding saluran.

2.4.1 Penyebab terjadinya kavitasi pada pompa sentrifugal

  Salah satu permasalahan yang sering terjadi padapompa tipe ini adalah gagalnya pompa dalam proses priming, sehingga pompa tidak bisa mengisap dan akhirnya gagal pemompaan serta menyebabkankerusakan pada bagian-bagian pompa. Keduanya, baik penguapan maupun masuknya udara ke dalam system berpengaruh besar terhadap kinerja pompa yaitu pada saat gelembung-gelembungudara itu pecah ketika melewati 'eye impeller' sampai pada sisi keluar (Sisi dengan tekanan yang lebih tinggi).

3. Sirkulasi Balik di dalam Sistem (Internal Recirculation)

  Hal-hal yang diakibatkan oleh kavitasi antara lain: terjadinya suara berisik dan getaran (noise andvibration), terbentuknya lubang-lubang kecil pada dinding pipa isap, performansi pompa akan turun, bisa menyebabkan kerusakan pada impeller. Cara-cara yang bisa digunakan untuk menghindari terjadinyakavitasi antara lain : Tekanan sisi isap tidak boleh terlalu rendah (pompa tidak boleh diletakkan jauh di atas permukaan cairan yang dipompa sebabmenyebabkan head statisnya besar), Kecepatan aliran pada pipa isap tidak boleh terlalu besar (bagian yang mempunyai kecepatan tinggi maka tekanannya akanrendah.

2.5 Pola Aliran

  Kedua faktor ini merupakan pengaruh yang ditimbulkan karena pengaruh gesekan fluida (friction loss) dan perubahan pola aliran terjadi karena fluida harus mengikuti bentuk saluran dan dindingnya. Ketika pipa utama dialiri fluida yang bersifat turbulen, maka fluida dalam pipa akan mengalamipulsasi atau perubahan pola aliran yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran meningkat dan tekanannya menurun.

2.5.1 Konsep Aliran

  Konsep masalah aliran fluida dalam pipa adalah: 1. Sifat Fisis Fluida : Tekanan, Temperatur, Masa Jenis dan Viskositas, dimana Viskositas suatu fluida bergantung pada harga tekanan dantemperature.

2. Faktor Geometrik : Diameter Pipa dan Kekasaran Permukaan Pipa

  Sifat Mekanis : Aliran Laminar, Aliran Transisi, dan Aliran Turbulen, dimana sifat mekanis ini akan dihubungkan terhadap bilangan ReynoldsParameter yang berpengaruh dalam aliran adalah: 1. 2 V2 dA2 1 dA1 V1 Gambar 2.4 Besarnya massa yang masuk sama dengan yang keluarMassa yang masuk melalui titik 1 = V 1 .

2 Atau :

  Dengan atau tanpa adanya reaksi kimia di dalam aliran tersebut. Oleh karena kecepatan aliran berubah baik dalam besarannya maupun arahnya, makamomentum partikel-partikel fluida juga akan berubah.

2.5.2 Klasifikasi Pola Aliran

  Banyak kriteria yang dapat digunakan untuk mengklasifikasikan fluida sebagai contoh aliran dapat digolongkan sebagai aliran steady atau unsteady, satu,dua atau tiga dimensi, seragam atau tidak seragam, laminar atau turbulen dan dapat mampat atau tiduk dapat mampat. Aliran seragam (uniform) : suatu aliran yang tidak terjadi perubahan baik besar maupun arah, dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan danpenampang Iintasan 3.

2.5.3 Pola aliran Von Karman’s

  Theodore von Karman, (1963), telah menguji aliran fluida disekitar silinder dengan menggunakan serbuk aluminium. Dia mendapatkan di belakang silinderterbentuk wake, dan peluruhan vorteks, yaitu dua baris 0vortex yang berlawanan arah terbentuk dibelakang silinder.

2.6 Aliran Fluida

  Beberapa komponen dasar yang berkaitan dengan sistem perpipaan adalah meliputi pipa-pipa itu sendiri,sambungan pipa (fitting) yang digunakan untuk menyambung masing-masing pipa guna membentuk sistem yang diinginkan, peralatan pengatur laju aliran (katup- katup) dan pompa-pompa atau turbin-turbin yang menambah energi atau mengambil energi dari fluida. Lapisan fluida pada jarak yang semakin jauh dari dinding pipa mempunyai kecepatan yang semakin besar, dengankecepatan maksimum terbesar terjadi pada pusat pipa.

2.6.1 Aliran Laminar dan Turbulen

  Perbandingan gaya-gaya yang disebabkan oleh gaya inersia, grafitasi dan kekentalan dikenal sebagai bilangan Reynolds ditulis sebagai berikut:. V .

2.7 Getaran Mekanis

  Analisa getaran merupakan salah satu alat yang sangat bermanfaat sebagai prediksi awal terhadap adanya masalah pada mekanikal, elektrikal dan prosespada peralatan, mesin-mesin dan sistem proses yang kontinu di pabrik atau industri. Oleh karena itu, suatu peralatan yang berputar sebaiknyamemiliki suatu nilai getaran standart dan batasan getaran yang diperbolehkan (dibuat oleh pabrik pembuatan peralatan tersebut), sehingga apabila nilai getaranyang terjadi diluar batasan yang diizinkan maka peralatan tersebut harus menjalani tindakan perawatan (perbaikan).

2.7.1 Karakterisristik getaran

  2.7.2 Sinyal Getaran (Vibrasi)Indikator yang baik untuk menentukan apakah suatu peralatan yang berputar dalam kondisi baik adalah vibrasi, semakin kecil nilai suatu vibrasisemakin baik peralatan tersebut, sebaliknya apabila suatu peralatan yang berputar mempunyai getaran (vibrasi) yang besar atau tinggi maka kondisi peralatantersebut cukup rawan. Oleh karena itu, suatu peralatan yang berputar sebaiknya memiliki suatu nilai getaran standart dan batasan getaran yang diperbolehkan(dibuat oleh pabrik pembuatan peralatan tersebut), sehingga apabila nilai getaran yang terjadi diluar batasan yang diizinkan maka peralatan tersebut harusmenjalani tindakan perawatan (perbaikan).

2.7.4 Gerak periodik

  Sebagai contoh, getaran dawai biola terdiri dari frekuensi dasar fdan semua harmoniknya 2f, 3f, dan seterusnya. Contoh lain adalah getaran bebas sistem dengan banyak derajat kebebasan, dimana getaran pada tiap frekuensinatural memberi sumbangannya.

2.7.5 Getaran bebas (free vibration)

  Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent) dan apabila tidak ada gaya luar yangbekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergetar pada satu atau lebih frekuensi naturalnya yang merupakan sifat dinamika yang dibentuk oleh distribusi massadan kekakuannya.

2.7.6 Getaran paksa (forced vibration)

  Getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar disebut getaran paksa seperti pada Gambar 2.16. Gambar 2.16 getaran paksa Gambar 2.16 Sistem yang Teredam Karena Kekentalan Dengan Eksitasi Harmonik, Persamaan diferensial geraknya adalah: m x c x kx F sin t Solusi khusus persamaan diatas adalah keadaan tunak (steady state) denganfrekuensi ω yang sama dengan frekuensi eksitasi.

2.7.7 Standart Vibrasi Pompa Sentrifugal

  Demikian juga dengan vibrasi yang timbul akibat kesalahan perencanaan dan pengoperasian,seperti tinggi tekan dankapasitas pompa jauh lebih besar dari tinggi tekan sistem atau instalasi. Sehingga pengoperasian yang dilakukan dengan mengatur secara paksa tinggi tekan dankapasitas yang akan menimbulkan vibrasi yang besar.

2.8 Pengolahan data vibrasi

2.8.1 Data domain waktu (time domain)

  Demikian pula halnya dengan pengukuran aliran fluida kerja, sehingga untuk memungkinkan pengukuran objek pemantauanberupa sinyal dinamik, maka diperlukan sensor yang memiliki karakteristik dinamik tertentu. Untuk keperluan pengolahan sinyal getaran dalam time domain, perlu diperhatikan karakteristik sinyal getaran yang dideteksi olehmasing-masing sensor acceleration, kecepatan, dan simpangan getaran (displacement).

2.8.2 Data domain frekuensi (frequency domain)

Pengolahan data frequency domain umumnya dilakukan dengan tujuan: a. Untuk memeriksa apakah amplitudo suatu frequency domain dalam batasyang diizinkan oleh standart

b. Untuk memeriksa apakah amplitudo untuk rentang frekuensi tertentu masih berada dalam batas yang diizinkan oleh standart

  Gambar 2.19 Hubungan Time Domain dengan Frequency Domain `Data domain waktu merupakan respon total sinyal getaran, sehingga karakteristik masing-masing sinyal getarannya tidak terlihat jelas. Dengan bantuankonsep deret Fourier, maka sinyal getaran ini dapat dipilah-pilah menjadi komponen dalam bentuk sinyal sinus yang frekuensinya merupakan frekuensi-frekuensi dasar dan harmoniknya.

BAB II I METODE PENELITIAN

  Penelitian ini dilaksanakan dengan menggunakan instalasi pompa sentrifugal yang tersedia di Laboratorium dengan penambahan beberapa intrumentasi gunamenunjang jalannya penelitian. Penelitian ini dilaksanakan sejak tanggal pengesahan usulan oleh Ketua Jurusan Departemen Teknik Mesin sampaidinyatakan selesai yang direncanakan berlangsung selama ± 6 bulan yaitu pada bulan Januari sampai dengan Juni 2010.

3.2.1 Bahan

  Dalam penelitian ini, subjek penelitian adalah instalasi pompa sentrifugal pada stasiun pengolahan dan pendistribusian air seperti Gambar 3.1. Adapunspesifikasi pompa sebagai berikut : Merk : Aquavane KSBTipe : A 32- 160 Tinggi Tekan : 9 meterKapasitas : 3 Ltr/dt Daya : 746 Watt ( 1 Hp )Voltage : 230 Volt Putaran : 1450 rpm Gambar 3.1 Pompa Sentrifugal Pompa ini adalah pompa dengan kondisi baru sehingga dapat dianggap bahwa poros, impeller, kopling dalam kondisi baik (balance).

3.2.2 Peralatan

  Pompa sentrifugal Aquavane yang digunakan dalam penelitian ini adalah peralatan yang sudah ada atau telah dibuat oleh peneliti sebelumnya (Zulkifli,2006), Alat pengujian ini merupakan satu kesatuan dari komponen-komponenberikut: KSB A32-160 satu buah dengan kapasitas aliran 3 liter/s, yang diigunakan untuk memompa dan mensirkulasikan fluida air. Vibrometer, digunakan untuk mengukur karakteristik sinyal getaran pada rumah pompa meliputi : simpangan, kecepatan dan percepatan.

B. Peralatan pengukuran

  Vibrometer Untuk melakukan pengukuran terhadap tingkat vibrasi yang terjadi padapompa digunakan instrumen pengukur sinyal vibrasi, yaitu Vibrometer analog VM 3314A seperti Gambar 3.3. Thermocouple Thermometer Untuk melakukan pengukuran temperatur yang terjadi didalam reservoirisap digunakan instrumen pengukuran temperatur, yaitu Thermocouple Thermometer Tipe KW 06-278 Krisbow seperti Gambar 3.4.

3.2.3 Metode

  Pengukuran dilakukan pada posisi bukaan katup open 100% pada kondisi operasi pompa dan selanjutnya menvariasikan penutupan katup sesuaipengujian yang dilakukan (close 20%, close 40%, close 60% dan close 80%). Getaran yang terjadi padarumah pompa dengan variasi data yang diperoleh akibat perubahan kapasitas yang diolah secara statistik dengan program MS-Excel dan dianalisa sesuai perilakugetaran untuk di plot grafiknya.

3.3 Variabel yang Diamati

  Sesuai dengan maksud penelitian, variabel ini menjadi fokus perhatian yang perlu dikondisikan untuk pengolahan data guna mendapatkan suatu hasilyang mendekati sempurna. Temperatur fluida pada pada tangki isap dengan menggunakanThermometer Thermocouple (o C) 3.

3.4 Pelaksanaan Penelitian

Secara garis besar pelaksanaan penelitian ini akan dilaksanakan berurutan dan sistematis,seperti ditunjukkan pada gambar 3.10START Indentisifikasi masalah dan menetapkan tujuan penelitian

STUDI AWAL:

PENGUMPULAN DATA:

Studi literaturPERSIAPAN: 3 o C)

PENGOLAHAN DATA:

ANALISA DATA

Simulasi data statistik (komput er) Tidak Ya

KESIMPULAN SELESAI

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 3.10 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian

4.1 Pendahuluan

  Pemasangan pompa, pondasi, pipa, dilakukan dengan mengacu kepada ketentuan yang ada dan dimaksudkan agar getaran yangterjadi pada pompa dapat diredam oleh pondasi dan getaran pada pipa tidak menggangu pompa, hal ini dilakukan dengan memasang penyangga yang cukuppada pipa isap dan pipa tekan. A , untuk V 1 = Q 1 /A 1 atau V 2 = Q 2 /A 2 Aliran laminar merupakan aliran yang lambat, fluida mengalir padakecepatan maksimum pada bagian sumbu pipa dan kecepatan yang paling rendah pada bagian dinding pipa.

4.1.2 Perhitungan Reynolds Number

  4,29 x 10 Gambar 4.1 Hubungan antara Variasi penutupan katup dengan kapasitas aliran 14836 Turbulen(Sumber: Hasil Perhitungan) 2,458 x 10 8,10 x 10 6305.83 Turbulen Close 80 % 1,99 x 10 1,015 x 10 3,24 x 10 3393.46 Transisi Close 60 % 3,86 x 10 5,622 x 10 7,29 x 10 2062.82 Laminar Close 40 % 4,1 x 10 1,29 x 10 Jenis aliran juga dapat ditentukan dari besarnya bilangan Reynold. Aliran Pipa (m 3/s) Penampang Tipe bukaan katupKapasitas (m Tabel 4.1 Hasil perhitungan Kapasitas, Kecepatan aliran, dan Renolds Number pengujian dengan variasi Penutupan katup isap.

4.4 Hubungan kecepatan aliran dengan bilangan Reynold

  Gambar 4.4 Hubungan kecepatan aliran dengan bilangan Reynold Dari gambar 4.2, 4.3, dan 4.4 dapat dilihat bahwa penutupan katup (pengurangan kapasitas) mengakibatkan terjadinya peningkatan bilangan reynolddan kecepatan aliran. Hasil perhitungan kecepatan aliran menunjukkan bahwa kecepatan aliran tertinggi sebesar 0.245787 m/s dan bilangan reynold 14836.03.

4.5 Karakteristik Pola Aliran

  Pola aliran pada sistem pipa terjadi karena adanya penyempitan saluran atau turbulensi aliran dan ketika fluida melewati pipa, sambungan dan belokan(elbow). Pengamatan ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui tipe aliran dalam pipa dengan menvariasikan gate valve suctionopen valve 100 %, close valve 20%, close valve 40%, close valve 60%, close valve80 % dan yang kemudian dicatat debit aliran untuk menghitung kecepatan aliran pada masing-masing kondisi pengujian.

4.5.1 Visualisasi pola aliran

  Visualisasi pola aliran pada penelitian ini menggunakan air yang mengalir dalam pipa sebagai media visualisasi. Mekanisme pola aliran yang terjadi pada kelima variasi penutupankatup dapat diamati secara langsung dan direkam dengan kamera digital seperti gambar dibawah ini.

4.6 Hubungan antara Variasi bukaan katup dengan pola aliran

4.6.1 Open Valve 100 % pada pipa suction dan pipa Discharge

  Sedangkan pada kondisi penutupan katup isap 40 % terlihat kecepatan aliran meningkat dan terjadi gelembung-gelembung diatas permukaan cairan dan kondisi ini disebut pola aliran transisi. Perubahan pola aliran terlihat jelas pada kondisi penutupan katup 60 % dan 80 %, kondisi aliran yang terbentuk adalah pola aliranturbulensi, dimana fluktuasi aliran terjadi disepanjang pipa suction dan pipadischarge.

4.7 Analisa Getaran dengan Bilangan Reynold Terhadap Variasi penutupan Katup

  Pengukuran respon getaran pada pompa dengan penutupan katup isap dan tinggi tekan instalasi 2 meter dilakukan dengan variasi penutupan katup isapdimulai dengan open 100 %, close 20 %, Close 40 %, close 60 % dan close 80 %. Maksud pengukuran ini adalah untuk menemukan karakteristik getaran dari pompa terhadap pola aliran.

4.7.1 Analisa Getaran pada Bukaan Katup 100 %

  Pengukuran respon getaran diambil pada tinggi tekan instalasi 2 m dan titik pengukuran P-01 dilakukan dengan mengambil simpangan, kecepatan danpercepatan untuk arah aksial, vertikal dan horizontal. Sin 17.71 (t) Persamaan-persamaan diatas dapat diplot gambar yang menggambarkan hubungan frekuensi atau waktu dengan displacement, velocity dan accelaration.

4.7.2 Analisa Getaran pada penutupan Katup 20 %

Pengukuran respon getaran diambil pada 2 m dan titik pengukuran P-01 dilakukan dengan mengambil simpangan, kecepatan dan percepatan untuk arahaksial, vertical dan horizontal. Data hasil pengolahan tersebut dapat dilihat pada tabel 4.16 dibawah ini : Tabel 4.16 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain Direction Axial Vertical Horizontal Displacement( 2.323 0.401 0.4368 μm) Velocity(cm/s) 0.04481 0.00211 0.01442

2 Accelaration(cm/s ) 0.00361 0.00134 0.0053

  Untuk melihat data hasil pengukuran pada time domain dititik P-01, maka dapat dilihat nilai rata-ratanya pada tabel 4.17 dibawah ini: Tabel 4.17 Data rata-rata pengukuran time domain Direction Axial Vertical Horizontal Displacement( μm) 9.85933 1.9666 2.4266Velocity(cm/s) 0.0910 0.0331 0.0754 2 Accelaration(cm/s ) 0.1666 0.1403 0.1113 Tabel 4.18 - 4.19 menunjukan hasil perhitungan data experimental. Sin 13.002 (t) 7.068 x 10 Tabel 4.23 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada time domain Persamamaan-persamaan diatas dapat diplot gambar yang menggambarkan frekuwensi atau waktu dengan displacement, velocity danacceleration.

4.7.3 Analisa Getaran Pada penutupan katup 40%

  Frequency Domain Tabel 4.36 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain Fungsi-Disp Fungsi-Vel Fungsi-Acc Axi 5.770 x 10 . Sin21.28(t)Persamaan-persamaan diatas dapat diplot gambar yang menggambarkan hubungan frekuensi atau waktu dengan displacement, velocity dan accelaration.

4.7.4 Analisa Getaran Pada penutupan katup 60%

Pengukuran respon getaran diambil pada tinggi tekan instalasi 2 m dan titik pengukuran P-01 dilakukan dengan mengambil simpangan, kecepatan danpercepatan untuk arah aksial, vertikal dan horizontal. Data hasil pengolahan tersebut dapat dilihat pada tabel 4.28 dibawah ini: Tabel 4.44 Data rata-rata pengukuran frekuensi domain Direction Axial Vertical Horizontal Displacement( 2.295 0.41 0.468 μm) Velocity(cm/s) 0.01868 0.00852 0.00561

2 Accelaration(cm/s ) 0.3916 0.00133 0.00116

  Untuk melihat data hasil pengukuran pada time domain dititik P-01, maka dapat dilihat nilai rata-ratanya pada tabel 4.45 dibawah ini: Tabel 4.45 Data rata-rata pengukuran time domain Direction Axial Vertical Horizontal Displacement( μm) 9.54 2.0466667 2.2333333Velocity(cm/s) 0.0914 0.03256 0.0286 2 Accelaration(cm/s ) 0.1612 0.2163333 0.0802 Tabel 4.46 - 4.47 menunjukan hasil perhitungan data experimental. Time Domain Tabel 4.49 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain Disp Vel Acc 7.0982 x 10 .sin(7.7266) 0.002113 0.027382 Axi .

4.7.5 Analisa Getaran Pada penutupan katup 80%

Untuk melihat data hasil pengukuran pada time domain dititik P-01, maka dapat dilihat nilai rata-ratanya pada tabel 4.20 dibawah ini: Tabel 4.59 Data rata-rata pengukuran time domain Direction Axial Vertical Horizontal Displacement( 9.012 1.8533333 2.16 μm) Velocity(cm/s) 0.1026667 0.0494667 0.0796 2 Accelaration(cm/s ) 0.1646667 0.148 0.1073333 Tabel 4.60 - 4.61 menunjukan hasil perhitungan data experimental. Tabel 4.60 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada frekuensi domainDirection Axial Vertical Horizontal 3.9918 5.166 5.360 ω (rad/s) 0.03056 4.178 4.103 ω.t (rad) 0.007656 0.808 4.103 t (sec)2 0.048 5.0794 4.8079 Πt A (m) 4.109 x 10 5.357 x 10 6.083 x 10 Tabel 4.61 Hasil perhitungan ϖt dan amplitudo pada time domainDirection Axial Vertical Horizontal 13.514 28.259 22.288 ϖ (rad/s) 6.7694 6.0517 3.4610 ϖt (rad)t (sec) 0.5009 0.2141 0.1552 A (m) 7.650 x 10 1.758 x 10 3.578 x 10Dengan bantuan persamaan getaran sederhana yang telah diturunkan tadi, maka fungsi perpindahan, kecepatan, percepatan dapat dinyatakan denganpersamaan matematis yaitu:

A. Timen Domain

  Tabel 4.62 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada frekuensi domain Disp Vel Acc Ver 5.357 x 10 .sin(4.178) 2.767E-05.cos(4.178) 0.000143.sin(4.178) 4.109 x 10 Persamaan-persamaan diatas dapat diplot gambar yang menggambarkan hubungan frekuensi atau waktu dengan displacement, velocity dan accelaration. Time Domain Tabel 4.63 Hasil perhitungan karakteristik getaran pada time domain Disp Vel AccAxi 7.650 x 10 1.758 x 10 Tabel 4.64 Hasil perhitungan fungsi karakteristik getaran pada frekuensi domain .sin(6.0517) 0.000495.cos(6.0517) 0.013975 .sin(6.0517) Hor 3.578 x 10 .sin(3.4610) 0.000796 .cos(3.4610) 0.017734 .sin(3.4610) Dari hasil perhitungan diatas, bentuk umum persamaan dalam fungsi-nya terhadap frekuensi dan waktu dapat dituliskan sebagai berikut:A.

4.7.6 Verifikasi Data Simpangan Pada Berbagai penutupan Katup

  pada Close valve 80% terjadi peningkatan amplitudo Accelaration terjadi sebesar -0,3478 m terhadap bukaan katup 100%. pada Close valve 80% terjadi peningkatan amplitudo Accelaration terjadi sebesar -0,01731 m terhadap bukaan katup 100%.

4.7.9 Hubungan Pola Aliran terhadap Karakteristik Getaran

  Secara visual kavitasi teramati dengan terjadinyaturbulensi aliran dan terdeteksi dengan naiknya amplitudo getaran dengan menggunakan alat bantu vibrometer. Berdasarkan data pengukuran respon getaran berupa simpangan, kecepatan dan percepatan pada arah aksial, vertikal dan horizontal dengan pengaturan flowcontrol valve suction dapat ketahui hubungan sinyal getaran dengan pola aliranyang dapat berguna sebagai indikator untuk mengindentifikasi permulaan terjadinya kavitasi pada pompa serta memberi gambaran visual hubungan polaaliran dengan respon vibrasi pada pompa sentrifugal satu tingkat.

1. Pola aliran dalam kondisi bukaan katup 100%

Displacem ent-Frequency8.00E-05 Displacem ent-Tim e) 2.00E-04)6.00E-05 (m (m4.00E-05 1.00E-04t t nn2.00E-05ee0.00E+00m 0.00E+00m ee510152025303540c-2.00E-05 5 10 15 20 25 30 35 40c la pla isp -6.00E-05 D is-8.00E-05 D Frequency (Hz)Axial Vertical Horizontal Tim e (s)Axial Vertical Horizontal Velocity-FrequencyVelocity-Tim e 6.00E-04 1.50E-03) 4.00E-04) 1.00E-03/s /s 2.00E-04m 5.00E-04m ( ( y 0.00E+00y 0.00E+00itit cc 10 20 30 40 5 10 15 20 25 30 35 40 -5.00E-04 lo eloe -1.00E-03 V V Tim e (s) Frequency (Hz)Axial Vertical Horizontal Axial Vertical HorizontalUniversitas Sumatera Utara 15 0.00E+00 1.00E-04 2.00E-04 3.00E-04 5 10 20 m/s 25 30 35 D is p la c e m e n t (m )Axial Vertical Horizontal Displacem ent-Tim e Axial Vertical HorizontalUniversitas Sumatera Utara Displacement-Frequency 2 . m/s dan percepatan sebesar 1,2 x 10 10 Acceleration-Frequency 0.00E+00 5.00E-04 1.00E-03 1.50E-03 5 15 20 25 30 35 A c c e le ra ti o n ( m /s2 )Axial Vertical Horizontal Gambar 4.58 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 1926.5 dengan kecepatan aliran 0.03191 m/s Pada Gambar 4.58 dapat dilihat bahwa arah simpangan terbesarnya terjadi pada arah aksial, hal ini berarti arah fluida masuk ke pompa. Pada pengukuran simpangan, kecepatan dan percepatan terhadap bilangan Reynolds, diketahui bahwa masing-masing simpangan sebesar 7,09 x 10 m, kecepatan dengan harga 9,18 x 10

2. Pola aliran dalam kondisi penutupan katup 20%

Velocity-Frequency 3.00E-03 2.00E-03) /s 1.00E-03m ( y 0.00E+00it c 5 10 15 20 25 30 35 40lo -1.00E-03 e V Frequency (Hz)Axial Vertical Horizontal2.00E-02 Acceleration-Frequency2 ) /s1.00E-02 m ( n o0.00E+00 tira510152025303540 lee-1.00E-02 c c A -2.00E-02 Axial Vertical Horizontal Frequency (Hz) Gambar 4.59 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 2062.82 dengan kecepatan aliran 0.0429 m/s Pada Gambar 4.58 dapat dilihat bahwa arah simpangan terbesarnya terjadi pada arah aksial, hal ini berarti arah fluida masuk ke pompa. Pada pengukuran simpangan, kecepatan dan percepatan terhadap bilangan Reynolds, diketahui bahwa masing-masing simpangan sebesar 7,06 x 10 m, 2kecepatan dengan harga 3,66 x 10 m/s dan percepatan sebesar 1,4 x 10 m/s . Pada Re 2062,82 Universitas Sumatera Utara

3. Pola aliran dalam kondisi penutupan katup 40%

  Universitas Sumatera Utara Gambar 4.60 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 3393.46 dengan kecepatan aliran 0.05622 m/s Pada Gambar 4.58 dapat dilihat bahwa arah simpangan terbesarnya terjadi pada arah aksial, hal ini berarti arah fluida masuk ke pompa. Pada pengukuran simpangan, kecepatan dan percepatan terhadap bilangan Reynolds, diketahui bahwa masing-masing simpangan sebesar 7,02 x 10 m, 2kecepatan dengan harga 7,56 x 10 m/s dan percepatan sebesar 3,4 x 10 m/s .

4. Pola aliran dalam kondisi penutupan katup 60%

  1.50E-04 Displacem ent-Tim e)1.00E-04 (mt5.00E-05 ne0.00E+00 me10203040 c-5.00E-05 la p -1.00E-04 is D -1.50E-04 Axial Vertical Horizontal Time (s) Universitas Sumatera Utara Gambar 4.61 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 6305.83 dengan kecepatan aliran 0.101447 m/s Pada Gambar 4.58 dapat dilihat bahwa arah simpangan terbesarnya terjadi pada arah aksial, hal ini berarti arah fluida masuk ke pompa. Pada pengukuran simpangan, kecepatan dan percepatan terhadap bilangan Reynolds, diketahui bahwa masing-masing simpangan sebesar 1,05 x 10 m, 2kecepatan dengan harga 7,96 x 10 m/s dan percepatan sebesar 3,7 x 10 m/s .

5. Pola aliran dalam kondisi penutupan katup 80%

  Universitas Sumatera Utara Gambar 4.62 Hubungan pola aliran dan sinyal getaran pada Re = 14836,03 dengan kecepatan aliran 0,245787 m/s Pada Gambar 4.58 dapat dilihat bahwa arah simpangan terbesarnya terjadi pada arah aksial, hal ini berarti arah fluida masuk ke pompa. Pada pengukuran simpangan, kecepatan dan percepatan terhadap bilangan Reynolds, diketahui bahwa masing-masing simpangan sebesar 1,62 x 10 m, 2kecepatan dengan harga 9,22 x 10 m/s dan percepatan sebesar 1,2 x 10 m/s .

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

  Hasil-hasil penelitian tersebutdapat disimpulkan antara lain: 1 Dengan variasi penutupan katup isap sebesar opened 100%, closed 20%, closed 40%, closed 60% dan close 80% diperoleh nilai Kapasitas 3pompa pada masing-masing kondisi sebesar 6,479166 x 10 m /s, 3 -5 35,5625 x 10 m /s, 4,1 x 10 m /s, 3,386111 x 10 m /s dan 3 1,9916667 x 10 m /s. Bersasarkan hasil visualisasi pola aliran dengan menggunakan kamera digital menunjukkan terjadinya perubahan pola aliran yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran, diameter pipa, besarnya bukaan gatevalve suction, sedangkan peningkatan sinyal getaran terjadi pada 14836.03bilangan Reynolds (aliran turbulen) yang terdeteksi dengan naiknya amplitudo getaran maksimum yang merupakan simpanganterjauhnya.

5.2 Saran

  Untuk lebih mendalami tentang fenomena kavitasi pada pompa sentrifugal perlu dilakukan penelitian lanjut dengan menambah jumlah titik pengukurangetaran pada rumah pompa, memvariasikan suhu fluida masuk dan memparalelkan pompa. DAFTAR PUSTAKA Church, Austin H, (1986), Pompa dan Blower Sentrifugal, Erlangga, Jakarta.

Dokumen baru

Dokumen yang terkait

Studi Ekperimental Deteksi Fenomena Kavitasi Pada Pompa Distilasi Dengan Menggunakan Sinyal Spektrum Getaran
2
66
127
Studi Eksperimental Pengaruh Variasi Putaran Terhadap Bantalan Unit UCP-204 Dengan Menggunakan Sinyal Vibrasi
4
57
195
Simulasi Pengaruh NPSH Terhadap Terbentuknya Kavitasi Pada Pompa Sentrifugal Dengan Menggunakan Program Komputer Computational Fluid Dyanamic Fluent
13
124
124
Studi Preventive Maintenance Pada Pompa Sentrifugal Multi Stage Pada Pengisian Air Ketel di PTPN IV PKS Gunung Bayu
24
161
97
Sistem Kerja Pompa Sentrifugal Terhadap Keterpasangan Kopling Di Unit Pompa Pabrik Mini PTKI – Medan
7
100
71
Studi Eksperimental Deteksi Fenomena Kavitasi Pada Pompa Sentrifugal Dengan Menggunakan Parameter Sinyal Getaran Dan Perubahan Temperatur
8
90
173
Studi Eksperimental Deteksi Fenomena Kavitasi Pada Pompa Sentrifugal Menggunakan Sinyal Getaran Untuk Condition Monitoring
5
46
226
Perancangan Instalasi Pompa Sentrifugal dan Analisa Numerik Menggunakan Perangkat Komputer CFD Fluent 6.1.22 Pada Pompa Sentrifugal Dengan Suction Gate Valve closed 50%
9
80
120
Studi Eksperimental Fenomena Kavitasi Pada Pompa Sentrifugal Melalui Pengamatan Pola Aliran Yang Diinterpretasikan Terhadap Perilaku Sinyal Vibrasi
2
28
160
Analisa Performance Pompa Sentrifugal Terhadap Kapasitas Aliran
109
436
70
Kajian Eksperimental Susunan Pompa Secara Pararel Terhadap Karakteristik Vibrasi Pompa Sentrifugal Satu Tingkat
1
29
195
Pengujian Eksperimental Kebisingan (noise) pada Pompa Sentrifugal DAP Skala Rumah Tangga Menggunakan Sound Level Meter
4
121
102
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Analisa Getaran - Studi Ekperimental Deteksi Fenomena Kavitasi Pada Pompa Distilasi Dengan Menggunakan Sinyal Spektrum Getaran
0
0
31
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Analisa Getaran - Studi Eksperimental Pengaruh Variasi Putaran Terhadap Bantalan Unit UCP-204 Dengan Menggunakan Sinyal Vibrasi
0
0
30
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mesin- mesin Fluida - Simulasi Pengaruh NPSH Terhadap Terbentuknya Kavitasi Pada Pompa Sentrifugal Dengan Menggunakan Program Komputer Computational Fluid Dyanamic Fluent
0
0
30
Show more