repository.usu.ac.id › bitstream › handle › 123456789 › 49314... · BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA2015-08-15 · Gambar 2. 2. Sistem Getaran Sederhana (Mobley, 2008) Kondisi suatu

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Getaran banyak dipakai sebagai alat untuk melakukan analisis terhadap

mesin-mesin, baik gerak rotasi maupun translasi. Pengetahuan akan getaran dan

data-data yang dihasilkan sangat penting untuk perawatan maupun

troubleshooting. Kemampuan ini bisa membantu perusahaan mereduksi

terjadinya down time dan dapat meningkatkan keuntungan baik dari segi produksi

maupun dari umur mesin (yang lebih panjang).

2.1. Analisa Getaran

2.1.1. Getaran

Getaran secara teknik didefenisikan sebagai gerak osilasi dari suatu objek

terhadap posisi awalnya Pain (2005), karakteristik getaran adalah:

1. Frekuensi, digunakan untuk menggambarkan getaran.

2. Perpindahan, mengindikasikan berapa jauh suatu objek bergetar.

3. Kecepatan, mengindikasikan berapa cepat objek bergetar.

4. Percepatan, mengindikasikan suatu objek bergetar terkait dengan gaya

penyebabnya.

5. Phase, mengindikasikan suatu bagian bergetar relatif terhadap bagian

yang lain.

Tingkat getaran dan jenis persoalan secara analisis:

1. Tingkat getaran secara menyeluruh dapat berubah dengan beban dan

kecepatan, sehingga dapat memberikan gambaran yang salah tentang

kondisi mesin. Analisis spektrum getaran akan mengarahkan kepada

Universitas Sumatera Utara

pengambilan kesimpulan tentang terjadinya persoalan serius, sehingga

tindakan yang tepat terhadap mesin dapat dilakukan.

2. Dalam operasionalnya tidak mudah menghentikan suatu mesin tanpa

mengganggu proses produksi. Oleh karena itu sangatlah penting untuk

mengetahui parah tidaknya suatu persoalan. Analisis dapat menentukan

apakah suatu mesin dapat tetap dijalankan sampai jadwal pemberhentian

pabrik berikutnya.

3. Dengan analisis getaran waktu perbaikan dapat diperkecil karena jenis

permasalahannya telah diketahui. Suku cadang dapat dibeli atau

disediakan sebelum mesin dibongkar.

Analisa getaran merupakan cara yang paling handal untuk mendeteksi

awal gejala kerusakan mekanik, elektrikal pada peralatan, sehingga analisa

getaran saat ini menjadi pilihan teknologi predictive maintenance yang paling

sering digunakan (Scheffer, 2004).

Suatu peralatan yang berputar sebaiknya memiliki suatu nilai getaran

standar (ASTM D3580-95) dan batasan getaran yang diperbolehkan (dibuat oleh

pabrik) sehingga apabila nilai getaran yang terjadi diluar batasan yang diizinkan

maka peralatan tersebut harus menjalani tindakan perawatan.

Semua mesin memiliki tiga sifat fundamental yang berhubungan untuk

menentukan bagaimana mesin akan bereaksi terhadap kekuatan-kekuatan yang

menyebabkan getaran-getaran, seperti sistem pegas-massa yaitu:

1. Massa (m): merupakan inersia untuk tetap dalam keadaan semula

atau gerak. Sebuah gaya mencoba untuk membawa perubahan dalam

keadaan istirahat atau gerak, yang ditentang oleh massa dan satuannya

dalam kg.

2. Kekakuan/stiffness (k): ada kekuatan tertentu yang dipersyaratkan

membengkokkan atau membelokkan struktur dengan jarak tertentu. Ini


mengukur gaya yang diperlukan untuk memperoleh defleksi tertentu

disebut kekakuan, satuannya dalam N / m.

3. Damping/redaman (c): setelah memaksa set bagian atau struktur ke dalam

gerakan, bagian atau struktur akan memiliki mekanisme inherent untuk

memperlambat gerak (kecepatan). Karakteristik ini untuk mengurangi

kecepatan gerakan disebut redaman, satuannya dalam N /(m/s).

Sebagaimana disebutkan di atas, efek gabungan untuk menahan pengaruh

kekuatan karena massa, kekakuan dan redaman menentukan bagaimana suatu

sistem akan merespon yang diberikan kekuatan eksternal. Sederhananya, cacat

dalam mesin membawa gerakan getaran. Massa, kekakuan dan redaman

mencoba untuk melawan getaran yang disebabkan oleh cacat. Jika getaran akibat

cacat jauh lebih besar daripada tiga karakteristik tersebut maka getaran yang

dihasilkan akan lebih tinggi dan cacat dapat terdeteksi, seperti Gambar 2.1.

berikut ini:

Gambar 2.1. Kerusakan akibat getaran

2.1.2. Karakteristik Getaran

Getaran secara teknik didefenisikan sebagai gerak osilasi dari suatu objek

terhadap posisi objek awal/diam, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Keausan Bantalan

poros


Gambar 2.2. Sistem Getaran Sederhana (Mobley, 2008)

Kondisi suatu mesin dan masalah-masalah mekanik yang terjadi dapat diketahui

dengan mengukur karakteristik getaran pada mesin tersebut.

Karakteristik getaran yang penting antara lain adalah (Pain, 2005):

1. Frekuensi adalah karakteristik dasar yang digunakan untuk mengukur dan

menggambarkan getaran.

2. Perpindahan mengindikasikan berapa jauh suatu objek bergetar.

3. Kecepatan mengindikasikan berapa cepat objek bergetar.

4. Percepatan mengindikasikan suatu objek bergetar terkait dengan gaya

penyebab getaran.

5. Phase mengindikasikan bagaimana suatu bagian bergetar relatif terhadap

bagian yang lain, atau untuk menentukan posisi suatu bagian yang

bergetar pada suatu saat, terhadap suatu referensi atau terhadap bagian

lain yang bergetar dengan frekuensi yang sama.

Dengan mengacu pada gerakan pegas, kita dapat mempelajari

karakteristik suatu getaran dengan memetakan gerakan dari pegas tersebut

terhadap fungsi waktu. Gerakan bandul pegas dari posisi netral ke batas atas dan

kembali lagi ke posisi netral dan dilanjutkan ke batas bawah dan kembali lagi ke

posisi netral, disebut satu siklus getaran (satu periode). Setiap karakteristik ini

menggambarkan tingkat getaran, hubungan karakteristik ini dapat dilihat pada


Gambar 2.3 dan 2.4. Sedangkan satuan untuk tiap karaktristik dapat dilihat pada

Tabel 2.1.

Gambar 2.3. Hubungan Antara Perpindahan, Kecepatan dan Percepatan Getaran

(Mobley, 2008)

Gambar 2.4. Skematik Phase Getaran (Mobley, 2008)


Tabel 2.1. Satuan yang digunakan Tiap Karakteristik

Karateristik Getaran

Satuan

Metrik British

Perpindahan

microns peak to peak

( 1 µm = 0.001 mm )

mils peak to peak

(0.001 in )

Kecepatan mm/s in/s

Tabel 2.1. Lanjutan

Karateristik Getaran

Satuan

Metrik British

Percepatan

G

( lg = 980 cm/s2 )

G

( lg = 5386 in/s2 )

Frekuensi cpm, cps, Hz cpm, cps, Hz

Pase derajat derajat

(Sumber : Maintenance Engineering Handbook, Mobley, 2008)

2.1.3. Gerak Harmonik

Getaran dari sebuah mesin merupakan resultan dari sejumlah getaran

individu komponen yang muncul dari gerak atau gaya pada komponen

mekanikal, proses pada mesin ataupun sistem yang saling terkait. Setiap

komponen individu yang bergetar ini memiliki gerak periodik. Gerakan akan

berulang pada periode waktu tertentu. Waktu pengulangan T dimana getaran

berulang disebut perioda osilasi biasanya diukur dalam satuan waktu yaitu detik

dan kebalikannya adalah frekuensi (Scheffer, 2004).

Setiap frekuensi komponen mesin dapat dihitung dengan rumus berikut ini:

1f ...................................................................................... (2.1.)


dan frekuensi lingkaran atau kecepatan sudut dapat dihitung dengan rumus:

f

21

2 ....................................................................... (2.2.)

Besaran ω biasanya diukur dalam radian per detik atau rps. Bentuk sederhana

dari gerak periodik adalah gerak harmonik, pada gerak harmonik, hubungan

antara perpindahan maksimum dan waktu dapat dinyatakan oleh:

tAx sin ...................................................................... ....... (2.3.)

Amplitudo getaran dapat dinyatakan dalam tiga istilah dasar yaitu perpindahan,

kecepatan, dan percepatan. Kecepatan dalam gerak harmonik berdasarkan

persamaan (2.3) dapat diperoleh dari hasil diferensial perpindahan terhadap

waktu, yaitu:

tAxdt

dx cos ....................................................................

(2.4.)

Sedangkan percepatan harmonik dapat diturunkan dari persamaan (2.4) sehingga:

tAxdt

xd sin2

2

2

............................................................

(2.5.)

2.1.4. Gerak Periodik

Gerak yang berulang dalam selang waktu yang sama disebut gerak

periodik. Gerak periodik ini selalu dapat dinyatakan dalam fungsi sinus atau

cosinus, oleh sebab itu gerak periodik disebut gerak harmonik. Jika gerak yang

periodik ini bergerak bolak-balik melalui lintasan yang sama disebut getaran atau

osilasi. Getaran mesin pada umumnya memiliki beberapa frekuensi yang muncul

bersama-sama. Gerak periodik dapat dihasilkan oleh getaran bebas sistem dengan

banyak derajat kebebasan, dimana getaran pada tiap frekuensi natural memberi

sumbangan. Getaran semacam ini menghasilkan bentuk gelombang komplek

yang diulang secara periodik seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5.


Gambar 2.5. Gerak Periodik Gelombang Sinyal Segi empat dan

Gelombang

Pembentukannya Dalam Domain Waktu (Scheffer, 2004)

Dari Gambar 2.5. diatas dapat dijelaskan bahwa:

1. Gelombang pertama yang harus kita amati adalah gelombang (1). Hal ini

diwakili oleh satu siklus. Sebagai skala waktu adalah 1 s yang memiliki

frekuensi 1 Hz.

2. Gelombang berikutnya untuk dipertimbangkan adalah gelombang (3). Hal

ini dapat dilihat bahwa gelombang tersebut memiliki tiga siklus pada

periode yang sama dari gelombang pertama. Jadi gelombang tersebut

memiliki frekuensi 3 Hz.

3. Ketiga adalah gelombang (5). Berikut lima siklus dapat ditelusuri, dan

tentunya memiliki frekuensi dari 5 Hz.

4. Berikutnya adalah gelombang (7) dan gelombang tersebut memiliki tujuh

siklus dan karena itu frekuensi 7 Hz.


5. Gelombang (9) adalah berikutnya dengan sembilan siklus dan akan

memiliki frekuensi 9 Hz.

Gerak periodik pada Gambar 2.5. dapat dinyatakan dalam deretan sinus dan

cosinus yang dihubungkan secara harmonik. Jika x(t) adalah fungsi periodik

dengan periode τ, maka fungsi ini dapat dinyatakan oleh deret Fourier (Pain,

2005) sebagai:

tbtbtataatx nnnn sin....sincos.....cos2

1)( 11110 ... (2.6)

Dimana:

21 ; 12 n

Pada gelombang segiempat berlaku x(t) = ±A pada t = 0, dan t = τ, dan

seterusnya. Deret ini menunjukkan nilai rata-rata dari fungsi yang diskontinu.

2.1.5. Getaran Bebas (Free Vibration)

Dalam gerak translasi, perpindahan didefinisikan sebagai jarak linier,

dalam gerak rotasi, perpindahan didefinisikan sebagai gerakan sudut (Harris dan

Piersol, 2002), seperti terlihat pada Gambar 2.6. di bawah ini:

Gambar 2.6. Pegas Linier (Harris dan Piersol, 2002)

Pada Gambar 2.6 menunjukan perubahan panjang pegas proporsional dengan

gaya yang bekerja sepanjang-panjangnya, atau:

)( uxkF ............................................................................ (2.7)

Pegas dianggap tidak memiliki massa, sehingga gaya yang bekerja pada salah

satu ujungnya sama dan berlawanan dengan gaya yang bekerja pada ujung yang

k F -F

x U


lain sehingga konstanta proporsional adalah konstan. Benda Tegar dan Regangan

dapat dilihat pada Gambar 2.7. dan 2.8. berikut:

Gambar 2.7 Benda Tegar (Harris dan Piersol, 2002)

Massa adalah benda tegar (Gambar 2.7) dengan percepatan �̈�, menurut

hukum kedua Newton sebanding dengan resultan semua gaya yang bekerja pada

massa.

xmF ................................................................................... (2.8)

Gambar 2.8 Redaman (Harris dan Piersol, 2002)

Konstanta c adalah koefisien redaman, redaman yang ideal dianggap tidak

memiliki massa sehingga besarnya gaya pada kedua ujungnya sama namun

arahnya berlawanan, sehingga dapat dirumuskan:

)( uxcF .......................................................................... (2.9)

Free vibration tanpa redaman dapat dilihat pada Gambar 2.9. di bawah ini:

m F

x

x u

F c

-F


Gambar 2.9. Sistem 1 DOF Tanpa Redaman (Harris dan Piersol, 2002)

Persamaan Newton untuk massa. Gaya 𝑚�̈� yang diberikan oleh massa

dan pegas massa yang berlawanan dengan gaya 𝑘𝑥 diterapkan oleh pegas pada

massa.

0 kxxm ............................................................................. (2.10)

dimana x = 0 karena posisi kesetimbangan massa. Sehingga solusi untuk

penyelesaian diatas adalah:

tm

kBt

m

kAx cossin ...................................................... (2.11)

dimana m

k adalah sudut frekuensi natural.

sec/radm

kn .................................................................. (2.12)

Osilasi sinusoida massa berulang terus menerus, dan interval waktu untuk

menyelesaikan satu siklus periode:

n

T

2 .................................................................................. (2.13)

Dan kebalikan periode adalah frekuensi natural.

W

kg

m

k

Tf n

n

2

1

2

1

2

1 ....................................... (2.14)

Sedangkan free vibration dengan redaman dapat dilihat seperti Gambar 2.10. di

bawah ini:

x

m

k

X X


Gambar 2.10. Sistem Pegas Massa dan Diagram Benda Bebas

(Harris dan Piersol, 2002)

Hukum Newton kedua adalah dasar untuk meneliti gerak sistem, pada

Gambar 2.10 perubahan bentuk pegas pada posisi kesetimbangan adalah Δ dan

gaya pegas kΔ adalah sama dengan gaya gravitasi w yang bekerja pada massa m.

mgwk .......................................................................... (2.15)

Hukum Newton kedua untuk gerak diterapkan pada massa m:

)( xkwFxm .......................................................... (2.16)

dan karena kΔ = w, diperoleh:

kxxm ................................................................................. (2.17)

frekuensi lingkaran m

k2 ; sehingga persamaan dapat ditulis:

02 xx .............................................................................. (2.18)

sehingga persamaan umum dari persamaan diferensial linier orde kedua yang

homogen:

0cossin tBtAx ....................................................... (2.19)

Perioda natural osilasi dibentuk dari 𝜔𝑛𝜏 = 2𝜋; atau


k

m 2 ............................................................................. (2.20)

dan frekuensi natural adalah:

k

mfn

2

1 .................................................................... (2.21)

Persamaan homogen untuk Gambar 2.9 adalah:

0 kxxcxm ..................................................................... (2.22)

dan koefisien redaman kritis adalah:

mkmCc 22 ........................................................... (2.23)

sehingga rasio redaman adalah:

cC

c .................................................................................... (2.24)

Sehingga:

m

C

m

c c

22 .............................................................. (2.25)

2.1.6 Getaran paksa (Force vibration)

Force vibration tanpa redaman dapat dilihat pada Gambar 2.11. berikut:

Gambar 2.11. Sistem Teraksitasi Akibat Gaya Tanpa Redaman

(Harris dan Piersol 2002)

m

F

k

x


Getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar disebut getaran paksa

seperti pada Gambar 2.11. Eksitasi ini biasanya dihasilkan oleh ketidak

seimbangan pada mesin-mesin yang berputar.

tFkxxm sin0 ................................................................. (2.26)

Sedangkan untuk force vibration dengan redaman dapat dilihat pada Gambar

2.12. di bawah ini:

Gambar 2.12. Sistem Teraksitasi Akibat Gaya dengan Redaman (Harris dan

Piersol,

2002)

Gambar 2.12 diatas sistem yang teredam karena kekentalan dengan eksitasi

harmonik, persamaan diferensial geraknya adalah:

tFkxxcxm sin0 .......................................................... (2.27)

Solusi khusus persamaan diatas adalah keadaan tunak (steady state) dengan

frekuensi ω yang sama dengan frekuensi eksitasi, sehingga dapat diasumsikan

menjadi:

)sin( tAx ...................................................................... (2.28)

tBtAx cossin ............................................................. (2.29)

dengan A adalah amplitudo osilasi dan ф adalah beda fase simpangan terhadap

gaya eksitasi, maka diperoleh:

m F

k

x

c


222

0

)()( cmk

FA

.................................................... (2.30)

dan

2

1tan

mk

c

................................................................. (2.31)

Dengan membagi pembilang dan penyebut persamaan (2.30) dan (2.31) dengan k,

diperoleh:

222

0

1

k

c

k

m

k

F

A

....................................................... (2.32)

k

m

k

c

2

1

tan

................................................................ (2.33)

2.1.7. Penentuan Indikator

Proses penentuan indikator tranduser yang akan digunakan harus

mempertimbangkan parameter apa yang kita inginkan untuk diukur. Biasanya

parameter-parameter tersebut adalah perpindahan, kecepatan dan percepatan.

Untuk pemilihan parameter pengukuran dapat dilakukan dengan melihat panduan

seperti yang tercantum dalam Tabel 2.2. di bawah ini:

Tabel 2.2. Panduan Pemilihan Parameter Pengukuran

Parameter Faktor pemilihan

Perpindahan

(displacement)

a) frekuensi rendah, dibawah 600 cpm

b) pengukuran getaran shaft pada mesin berat dengan rotor yang

relatif ringan.

c) menggunakan transduser velocity dan tranduser acceleration.


d) transduser velocity, untuk mengukur displacement dengan

rang

Tabel 2.2. Lanjutan

Parameter Faktor pemilihan

kaian single integrator.

e) transduser accelerometer, dapat digunakan untuk mengukur

diplacement getaran dengan rangkaian double integrator.

Kecepatan

(velocity)

a) range frekuensi antara 600 – 100.000 cpm

b) pengukuran over all level getaran mesin

c) untuk melakukan prosedur analisa secara umum

Percepatan

(acceleration)

a) pengukuran pada frekuensi tinggi/ultrasonic sampai 600000

cpm atau lebih

b) untuk pengukuran spike energy pada roll bearing, ball

bearing, gear, dan sumber getaran aerodinamis dengan

frekuensi tinggi

2.1.8 Standard Pengukuran Getaran

Nilai efektif kecepatan getaran digunakan untuk menilai kondisi mesin.

Nilai ini dapat ditentukan oleh hampir semua pengukuran perangkat getaran

konvensional. Standard yang digunakan untuk pengukuran getaran antara lain

ASTM D3580-95 (Standard Test Methods For Vibration), ANSI S3.40

(Mechanical Vibration and Shock), DIN 31692-3 (Vibration Monitoring) dan


ISO 10816-3 (Gambar 2.13) dengan perincian sebagai berikut

(www.mantenimientoplanificado.com):

ISO 10816-1: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin oleh non-rotating bagian

umum.

ISO 10816-2: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian base

turbin uap dan generator yang melebihi 50 MW dengan operasi

kecepatan 1500 rpm, 1800 rpm, 3000 rpm, 3600 rpm.

ISO 10816-3: Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian

industri mesin dengan daya nominal di atas 15 kW dan nominal

kecepatan antara 120 rpm dan 15 rpm.


turbin gas didorong tidak termasuk pesawat dan turunannya.


mesin hydraulic power generating dan pompa.

ISO 10816-6: Mesin reciprocating dengan rating daya 100 kW.

Gambar 2.13 ISO 10816-3 Vibration

Zona A: Hijau, vibrasi dari mesin sangat baik dan dibawah vibrasi yang

diizinkan.


http://www.mantenimientoplanificado.com/

Zona B: Kuning, vibrasi dari mesin baik dan dapat dioperasikan karena masih

dalam batas yang diizinkan.

Zona C: Orange, vibrasi dari mesin dalam batas toleransi dan hanya dioperasikan

dalam waktu terbatas.

Zona D: Merah, vibrasi dari mesin dalam batas berbahaya dan kerusakan dapat

terjadi pada mesin.

Analisis data dimulai dengan pembahasan informasi hasil pengukuran

dalam domain waktu. Data ini merupakan data awal yang cukup penting karena

perilaku sinyal mencerminkan kondisi mesin dan data ini merupakan data paling

hulu. Data ini dapat diolah lebih lanjut menjadi data dalam domain frekuensi.

Data ini dapat dihubungkan dengan putaran yang terjadi pada poros pompa

tersebut. Untuk keperluan diagnosis digunakan berbagai teknik pengolahan data

lanjutan misalnya: peta spectrum frekuensi dan order-tracking.

Masalah resonansi bisa dipahami lebih baik bila frekuensi pribadi suatu

struktur dapat diketahui. Salah satu cara untuk mengetahui frekuensi pribadi

tersebut adalah dengan melakukan pengukuran fungsi respon frekuensinya.

Pengukuran ini melibatkan beberapa aspek penunjang diantaranya adalah teknik

eksitasi getaran yang dikenakan pada struktur.

2.2 Kopling Flens Sabuk

2.2.1 Kopling

Kopling adalah suatu elemen yang berfungsi sebagai penerus putaran dan

daya dari poros penggerak keporos yang digerakkan tanpa terjadi slip, dan

kedudukan kedua sumbu poros dalam satu garis atau boleh berbeda sedikit.

Kopling dapat dibedakan menurut sifat penyambungan kedua porosnya, yaitu

kopling tetap dan kopling tidak tetap. Kopling tetap selalu dalam keadaan

terhubung, sedangkan kopling tidak tetap dapat dilepaskan bila diperlukan

(Suryanto, 1995).

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.


2.2.2 Modifikasi kopling sabuk

Kopling ini dimodifikasi untuk meneruskan momen dengan perantaraan

flens sabuk yang diikat dengan menggunakan baut 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, dapat dilihat pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Kopling dan sabuk

2.3 Pompa

Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu fluida

dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut.

Standard pompa sesuai dengan API 610, ISO 5199, DIN 24256.


Gambar 2.15 Pompa Sentrifugal

Gambar 2.16 Komponen Pompa Sentrifugal

Gambar 2.17 Poros pompa

Komponen pompa dapat dilihat pada Gambar 2.15 dan 2.16 antara lain:

1. Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana

poros pompa menembus casing.

2. Packing digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari

casing pompa melalui poros yang bahannya terbuat dari asbes atau teflon.

poros


3. Shaft/poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak

selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian

berputar lainnya.

4. Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan

keausan pada stuffing box.

5. Vane sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

6. Casing merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai

pelindung elemen yang berputar.

7. Eye of Impeller bagian sisi masuk pada arah isap impeller.

8. 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.

9. Casing wear ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang

melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller,

dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.

10. 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.

11. Discharge nozzle merupakan nosel pada sisi keluar.

2.3.1 Karakteristik Pompa


Karakteristik pompa adalah prestasi pompa dalam bentuk grafik

hubungan antara head (H), daya (N) dan efisiensi (η) terhadap debit (Q) seperti

terlihat pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18. Kurva Karakteristik Pompa Sentrifugal

Head pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk

mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi

pompa, atau tekanan untuk mengalirkan sejumlah zat cair yang dinyatakan dalam

satuan panjang.

Menurut Bernoully ada tiga macam energi (head) fluida yaitu energi

tekanan, energi kinetik dan energi potensial. Hal ini dinyatakan pada persamaan

(2.34) sebagai berikut (Sularso, 2006):

Zg

VPH

2

2

.................................................................... (2.34)

dimana :

H : head total pompa (m)

𝑃

𝛾 : head tekanan (m)

𝑉2

2𝑔 : head kecepatan (m)

Z : head statis total (m)

Selain ketiga head tersebut pada instalasi terjadi losses yang disebut head

losses. Head losses akibat adanya perlengkapan pipa disebut head minor

sedangkan akibat turbulensi dan gesekan disebut head mayor. Kerugian head

minor dapat dicari dengan persamaan (2.35).

g

Vfhm

2

2

............................................................................... (2.35)

dimana:


ℎ𝑚 : head loss minor (m)

𝑓 : koefisien kerugian dari perlengkapan pipa

Head losses mayor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Darcy-

Weisbach pada persamaan (2.36).

g

V

D

Lfh f

2

2

............................................................................ (2.36)

dimana:

ℎ𝑓 : head loss mayor (m)

L : panjang pipa (m)

D : diameter dalam pipa (m)

V : kecepatan aliran (m/s)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

Koefisien untuk pipa licin adalah:

21Re

316,0f .............................................................................. (2.37)

Sedangkan total losses adalah penjumlahan loss mayor dan loss minor yang

dinyatakan pada persamaan (2.38).

mf hhh .............................................................................. (2.38)

2.4. Pengolahan Data Vibrasi

2.4.1. Time Domain

Pengolahan data secara time domain melibatkan data hasil pengukuran objek

pemantauan respon getaran, tekanan fluida kerja, temperatur fluida kerja maupun

aliran fluida kerja. Dalam kasus pengukuran temperatur dengan thermometer

yang konvensional karena karakteristik alat ukurnya, maka tidak dapat dilakukan

pengukuran temperatur secara dinamik. Demikian pula halnya dengan

pengukuran aliran fluida kerja, sehingga untuk memungkinkan pengukuran objek


pemantauan berupa sinyal dinamik, maka diperlukan sensor yang memiliki

karakteristik dinamik tertentu.

Gambar 2.19. Karakteristik Sinyal Statik dan Dinamik

Hasil pengukuran objek pemantauan dalam domain waktu seperti Gambar 2.19

dapat berupa sinyal:

1. Sinyal statik, yaitu sinyal yang karakteristiknya (misal: amplitudo, arah

kerjanya) tidak berubah terhadap waktu.

2. Sinyal dinamik, yaitu sinyal yang karakteristiknya berubah terhadap

waktu, sehingga tidak konstan.

Sinyal dinamik yang sering ditemui dalam praktek berasal dari sinyal getaran,

baik yang diukur menggunakan accelerometer, vibrometer, maupun sensor

simpangan getaran. Untuk keperluan pengolahan sinyal getaran dalam time

domain, perlu diperhatikan karakteristik sinyal getaran yang dideteksi oleh

masing-masing sensor percepatan, kecepatan, dan simpangan getaran

(displacement).


2.4.2. Frekuensi Domain

Pengolahan data frekuensi domain umumnya dilakukan dengan tujuan:

1. Untuk memeriksa apakah amplitudo suatu frekuensi domain dalam batas

yang diizinkan oleh standar.

2. Untuk memeriksa apakah amplitudo untuk rentang frekuensi tertentu

masih berada dalam batas yang diizinkan oleh standar.

3. Untuk tujuan keperluan diagnosis.

Secara konseptual, pengolahan frekuensi domain dilakukan dengan

mengkonversikan data time domain ke dalam frekuensi domain. Dalam

praktiknya proses konversi ini dilakukan menggunakan proses FFT (Fast Fourier

Transfer) atau Transformasi Fourier Cepat seperti terlihat pada Gambar 2.20.

Gambar 2.20. Hubungan Time Domain dengan Frekuesi Domain

Data domain waktu merupakan respon total sinyal getaran, sehingga karakteristik

masing-masing sinyal getarannya tidak terlihat jelas. Dengan bantuan konsep

deret Fourier, maka sinyal getaran ini dapat dipilah-pilah menjadi komponen

dalam bentuk sinyal sinus yang frekuensinya merupakan frekuensi-frekuensi

dasar dan harmoniknya.

Time Domain

Frekuensi Domain

F

F

T

F

F

T


Documents

repository.usu.ac.id › bitstream › handle › 123456789 › 49314... · BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA2015-08-15 · Gambar 2. 2. Sistem Getaran Sederhana (Mobley, 2008) Kondisi suatu