ANALISA KERUSAKAN POMPA SENTRIFUGAL 53-101C WTU …

29

ANALISA KERUSAKANPOMPA SENTRIFUGAL 53-101C WTU SUNGAI GERONG

PT. PERTAMINA RU III PLAJU

Sofwan Hariady1)

1) Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Palembang

Abstrak : Pompa merupakan suatu alat yang dapat memindahkan fluida dari satu tempatke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi padafluida yang dipindahkan dan berlangsung secara kontinyu. Pompa sentrifugal sebagai salahsatu jenis pompa yang banyak dijumpai dalam industri, bekerja dengan prinsip putaranimpeller sebagai elemen pemindah fluida yang digerakkan oleh suatu penggerak mula.Turunnya performansi pompa secara tiba-tiba dan ketidakstabilan dalam operasi seringmenjadi masalah yang serius dan mengganggu kinerja sistem secara keseluruhan.Analisa vibrasi merupakan kunci keberhasilan predictive maintenance karena kondisiperalatan rotating yang sedang beroperasi dapat dilihat pada pola (symptom) vibrasinya.Vibrasi dapat dipicu oleh adanya kavitasi dan korosi pada pompa. Pengoperasian pompapada keadaan kavitasi secara terus menerus dalam jangka waktu lama menyebabkanpermukaan dinding saluran di sekitar aliran akan termakan sehingga menjadi berlubang-lubang.Kata kunci : Korosi

Abstract : Pump is instrument condelivery fluids from media place to others using pipingsystem by added some energies to the fluids continously. Centrifugal pump is one of pumpkind that uses in industries that worked by impeller rotation as fluid tranfered that drivenby prime mover.Decreased performance of pump suddenly and unstable in operating, caused performanceof pump discreased totally.Vibration analysis is the key of successfull in predective maintenance, because of instrumentrotated can be seen in model (symton) vibration. Vibration caused the cavitation andcorrotion at pump. Pump operating at cavitation continously and long caused surface ofchanel will be fitted and holly.Keyword : corrotion

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pompa adalah suatu alat (mesin fluida)yang banyak digunakan dalam suatu industrikhususnya di industri perminyakan. Pompamerupakan suatu alat yang dapat memindahkanfluida dari satu tempat ke tempat yang lainmelalui suatu media perpipaan dengan cara

menambahkan energi pada fluida yangdipindahkan dan berlangsung secara kontinyu.

Energi pada fluida tersebut digunakanuntuk mengatasi hambatan pada pipa-pipa(gaya gesek), melawan tekanan (gaya dorong)dan untuk menaikkan fluida pada suatuketinggian ataupun menaikkan kecepatan aliran(beda elevasi).

Pada umumya jenis pompa adabermacam-macam sesuai dengan kebutuhan

Jurnal Desiminasi Teknologi, Volume 2, No. 1, Januari 2014

30

dan kondisi yang diinginkan. Berdasarkanprinsip kerjanya, secara garis besar jenis pompadapat dikelompokkan menjadi dua, yaituPompa kerja Positif (Positive DisplacementPump) dan Pompa kerja dinamis (Non PositifDisplacement Pump). Tetapi pada skripsi inipenulis membatasi hanya akan membahasmengenai Pompa kerja dinamis (Non PositifDisplacement Pump) khususnya Pompasentrifugal.

Pompa sentrifugal sebagai salah satu jenispompa yang banyak dijumpai dalam industri,bekerja dengan prinsip putaran impellersebagai elemen pemindah fluida yangdigerakkan oleh suatu penggerak mula. Zat cairyang berada didalam akan berputar akibatdorongan sudu-sudu dan menimbulkan gayasentrifugal yang menyebabkan cairan mengalirdari tengah impeller dan keluar melalui salurandiantara sudu-sudu dan meninggalkan impellerdengan kecepatan tinggi.

Salah satu pompa sentrifugal di PT.PERTAMINA RU III Plaju adalah pompa 53-101C WTU Sei. Gerong yang mengalirkan /mentransferkan air dari bak penampung(cooling tower) ke semua Unit RFCCU Groupyang berfungsi sebagai pendingin

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Klasifikasi Pompa

Pompa merupakan mesin yang berfungsiuntuk menaikkan tekanan flluida. Dengannaiknya tekanan fluida maka fluida dapatdipindahkan dari satu tempat ke tempat lainatau untuk menaikkan fluida dari level yangrendah ke level yang lebih tinggi. Kenaikkantekanan fluida sering juga diperlukan sebagaipersyaratan untuk kebutuhan proses berikutnyadalam kilang. Karena tekanan dapat diubahmenjadi kecepatan, maka kenaikkan tekananfluida kadang juga diperlukan untuk menaikkankecepatan aliran fluida proses apabila dalam

proses berikutnya diperlukan kecepatan aliranfluida yang lebih tinggi.

Pompa dapat dikelompokkanberdasarkan tipe pompa dan cara kerja pompa.Berdasarkan cara kerjanya, pompadikelompokkan menjadi tiga yaitu popmapositive displacement, pompa dynamic(kinetic) dan pompa special effect.

Pompa sentrifugal merupakan salah satujenis pompa dynamic (kinetic). Pompa sebagaisalah satu mesin aliran fluida hidrolik padadasarnya digunakan untuk memindahkan fluidatak mampat (incompressible fluids) dari suatutempat ke tempat lain dengan cara menaikkantekanan fluida yang dipindahkan tersebut.Pompa akan memberikan energi mekanis padafluida kerjanya, dan energi yang diterima fluidadigunakan untuk menaikkan tekanan danmelawan tahanan-tahanan yang terdapat padasaluran-saluran instalasi pompa.

Turunnya performansi pompa secaratiba-tiba dan ketidakstabilan dalam operasisering menjadi masalah yang serius danmengganggu kinerja sistem secara keseluruhan.Salah satu indikasi penyebab turunnyaperformansi pompa adalah apa yang dikenalsebagai peristiwa kavitasi (cavitation), danmenjadi ancaman serius pada pengoperasianpompa sentrifugal.

2.2 Bagian-bagian utama pompa sentrifugalBagian-bagian utama pompa centrifugal

secara umum dapat dilihat pada gambarberikut:

Gambar. 2 Bagian Utama Pompa Sentrifugal

Sofwan Hariady

31

Keterangan gambar dan fungsi masing-masing bagian adalah sebagai berikut:A. Stuffing Box

Stuffing Box berfungsi untuk mencegahkebocoran pada daerah dimana porospompa menembus casing.

B. PackingDigunakan untuk mencegah danmengurangi bocoran cairan dari casingpompa melalui poros. Biasanya terbuatdari asbes atau teflon

C. Shaft (poros)Poros berfungsi untuk meneruskanmomen puntir dari penggerak selamaberoperasi dan tempat kedudukanimpeller dan bagian-bagian berputarlainnya.

D. Shaft sleeveShaft sleeve berfungsi untuk melindungiporos dari erosi, korosi dan keausanpada stuffing box. Pada pompa multistage dapat sebagai leakage joint,internal bearing dan interstage ataudistance sleever.

E. VaneSudu dari impeller sebagai tempatberlalunya cairan pada impeller.

F. CasingMerupakan bagian paling luar daripompa yang berfungsi sebagaipelindung elemen yang berputar, tempatkedudukan diffusor (guide vane), inletdan outlet nozel serta tempatmemberikan arah aliran dari impellerdan mengkonversikan energi kecepatancairan menjadi energi dinamis (singlestage).

G. Eye of ImpellerBagian sisi masuk pada arah isapimpeller.

H. ImpellerImpeller berfungsi untuk mengubahenergi mekanis dari pompa menjadienergi kecepatan pada cairan yangdipompakan secara kontinyu, sehinggacairan pada sisi isap secara terusmenerus akan masuk mengisikekosongan akibat perpindahan daricairan yang masuk sebelumnya.

I. Wearing RingWearing ring berfungsi untukmemperkecil kebocoran cairan yangmelewati bagian depan impellermaupun bagian belakang impeller,dengan cara memperkecil celah antaracasing dengan impeller.

J. Bearing (bantalan)Bearing (bantalan) berfungsi untukmenumpu dan menahan beban dariporos agar dapat berputar, baik berupabeban radial maupun beban axial.Bearing juga memungkinkan porosuntuk dapat berputar dengan lancar dantetap pada tempatnya, sehinggakerugian gesek menjadi kecil.

K. Discharge NozzleMerupakan saluran keluar fluida daridalam pompa / outlet pompa.

2.3 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Secara singkat prinsip kerja pompasentrifugal yaitu merubah energi mekanis daripenggerak menjadi energi kecepatan (kinetis)fluida melalui sudu pompa, kemudian merubahenergi kinetik menjadi energi potensial (tekanancairan) melalui komponen volute atau diffuser.Alasan utama digunakannya jenis pompa inidibanding jenis pompa lainnya adalah karenapompa sentrifugal memiliki tingkat fleksibilitasdan kehandalan yang lebih tinggi.

Analisa Kerusakan Pompa Sentrifugal 53-101C WTU Sungai Gerong PT. Pertamina RU III Plaju

32

Pompa sentrifugal mempunyai banyakkelebihan bila dibandingkan dengan pompajenis lain, walaupun masih memilikikekurangan.

a. Kelebihan Pompa Centrifugal• Kapasitas bisa lebih besar dan aliran

kontinyu.• Pada kapasitas yang sama dengan

pompa jenis lain ukurannya lebih kecil,bobot lebih ringan, ruangan yangdipakai lebih kecil.

• Kontruksi lebih sederhana sehinggamudah perawatannya.

• Pada waktu operasi suara relatiftenang.

• Pompa dihubungkan langsung denganpenggerak sehingga tidak ada kerugiantransmisi.

b. Kekurangan Pompa Centrifugal.• Dalam jenis tertentu dan operasi

tertentu perlu pancingan (priming).• Tidak bisa untuk kapasitas yang kecil

dengan head yang tinggi.• Kurang cocok digunakan pada cairan

yang kental dan kotor.• Head pompa terbatas sesuai dengan

design pompa.

2.4 Klasifikasi Pompa SentrifugalPompa Sentrifugal dapat di

klasifikasikan. Berdasarkan literatur 4 (pompa)antara lain :

a. Berdasarkan Kapasitas :• Kapasitas Rendah : < 20 m3 / jam• Kapasitas Sedang : 20 m3 / jam s/

d 60 m3 / jam• Kapasitas Tinggi : > 60 m3 / jam

b. Berdasarkan Tekanan Discharge :• Tekanan Rendah : < 5 kg cm2• Tekanan Sedang : 5 kg / cm2 s/

d 50 kg / cm2

• Tekanan Tinggi : > 50 kg /cm2

c. Berdasarkan Jumlah / SusunanImpeller dan Tingkat ( Stage ) :• Single Stage : Terdiri satu impeller

dalam satu casing.• Multi Stage : Terdiri dari beberapa

impeller tersusun seri dalam satucasing.

• Multi Impeller : Terdiri dari beberapaimpeller yang tersusun parallel dalamsatu casing.

• Multi Impeller Multi Stage :Kombinasi antara multi impeller danmulti stage.

2.5 Karekteristik Pompa Sentrifugal

Untuk mengetahui cara kerja dan operasipompa perlu diketahui beberapa karakteristikpenting pada pompa, yaitu antara lain :

1) Kapasitas :jumlah fluida yang dialirkanoleh pompa.

2) Tekanan (head) : kenaikan tekanan yangdialami oleh fluida.

3) Daya (power/BHP) : energi yangdiperlukan untuk operasi pompa.

4) Efesiensi : energi yang diperoleh fluidadari pompa berbanding energi yangdiberikan kepada pompa.

5) Kecepatan : kecepatan putar dari pompa.

2.6 NPSH (Net Positive Suction Head)

NPSH dapat diterjemahkan sebagaitinggi tekan isap positif neto, yaitu tekananfluida yang tersedia pada waktu masuk pompa.Untuk dapat memompakan cairan, harustersedia tekanan hisap yang cukup tinggi.Apabila tekanan hisap hanya sedikit lebih tinggidari tekanan uap, mungkin sebagian cairan akanberubah menjadi uap (flash) didalam pompa.Peristiwa ini dikenal dengan peristiwa kavitasi

Sofwan Hariady

33

pada baling-baling pompa, yang dapatmerugikan.

Setiap pompa biasanya disertai denganpersyaratan NPSH-nya, agar pemompaandapat berlangsung dengan baik, aman, dan awet(prima) maka NPSH yang tersedia harusmelebihi NPSH yang disyaratkan.

NPSH yang tersedia, tergantung darisistem pemompaannya sendiri. NPSH bolehdikatakan merupakan kelebihan sisa tekananuapnya, pada waktu fluida mencapai pompa.

2.7 Minimum tinggi isap pompa

Untuk operasional pompa sentrifugaltanpa cavitasi, tinggi isap ditambah dengansemua kehilangan lainnya harus lebih kecil daritek. Atm teoritis.

Hs = Ha – Hf – es – NPSH – Fs ........(2-16)

Dimana :Hs : minimum tinggi isap atau jarak dari

pusat pompa ke muka air (m)Ha : tekanan atmosfir pada permkukaan

air (m atau 10,33 m padapermukaan laut)

Hf : kehilangan karena gesekan padasaringan, pipa,sambungan, dan klep pada pipaisap (m)

es : tekanan uap air jenuh (m)NPSH : net positive suction head pompa

termasuk kehilangan di impellerdan velocity head (m)

Fs : Faktor pengaman biasanya diambilsekitar 0.6 m

Koreksi Ha untuk ketinggian tempat adalahsekitar 0.36 m per 300 m tinggi tempat.Kehilangan gesekan pada sistemperpipaanGesekan terjadi baik pada pipa isap dan pipatekan yang besarnya tergantung pada:a. kecepatan aliran

b. ukuran pipac. kondisi pipa bagian dalamd. bahan pembuat pipa.

Dimana :v = kecepatan rata-rata dalam pipa (m/detik)g = percepatan gravitasi (9,81 m/detik2)• Kehilangan energi pada Klep Balik

(Reflux Valve) disamakan dengan KlepKaki.

• Pada penyempitan mendadak head lossdihitung dengan :

2.8 Fenomena Water Hammer

Water hammer adalah kondisi dimanaterjadi peningkatan sesaat didalam pipa yangdisebabkan oleh perubahan arah atau kecepatancairan dalam pipa secara tiba-tiba. Waterhammer sangat berbahaya, karena peningkatantekanan yang terjadi dapat menyebabkan pipapecah dan kerusakan lainnya pada komponenpompa.

Faktor utama yang menyebabkanwaterhammer pada pompa adalah sewaktumelakukan operasi buka/tutup katub, dimanaakan terjadi perubahan tekanan pada pompa.Sehingga perlu dilakukan perhitungan waktupembukaan dan penutupan katub yang tepat.

Pwh = (0,070VL)/t + Pi ....………. (2-19)Dimana :Pwh = Pressure resulting from water

hammerV = Change in velocity of the liquid in

the pipeL = Upstream pipe lengtht = Valve closing timePi = Inlet Pressure (Tekanan sebelum

terjadi water hammer)

2.9 Vibrasi

Vibrasi adalah gerakan yang dialami olehsuatu benda / materi yang berupa gerakan


34

osilasi (bolak-balik) dari titik referensi secaraperiodic (berulang-ulang). Setiap elemen darimesin yang berotasi akan memberikan polagelombang tertentu dari gerakannya. Adanyacacat atu kerusakan dari pola rotasinya akanmenimbulkan mekanisme gerakan yangberbeda dari sewajarnya. Vibrasi yang terjadiinilah yang dapat menunjukkan kondisi mesindalam keadaan beroperasi. Kemampuan untukbereaksi terhadap gaya yang menimbulkanvibrasi, merupakan kombinasi tiga sifat dasaryang dimiliki semua mesin, yaitu :

• Kekakuan (stiffness)• Berat (mass)• Redaman (damping)

2.10 Fenomena Kavitasi

Peristiwa kavitasi adalah peristiwapembentukan dan pecahnya gelembung dalamsuatu aliran fluida cair pada kondisi tertentu.

Kavitasi terjadi bila tekanan fluida padasaat memasuki pompa turun hingga di bawahtekanan uap jenuhnya (pada temperaturlingkungan), gelembung-gelembung uap kecilakan mulai terbentuk. Gelembung-gelembunguap ini akan terbawa oleh aliran fluida danmasuk pada daerah yang bertekanan lebihtinggi, sehingga gelembung akan pecah danmenimbulkan suara berisik dan getaran. Selainitu performansi pompa akan turun secara tiba-tiba sehingga pompa tidak dapat beroperasidengan baik. Jika pompa dijalankan dalamkeadaaan kavitasi secara terus-menerus dalamjangka waktu lama, maka permukaan dindingsaluran di sekitar aliran akan termakan sehinggamenjadi berlubang-lubang. Peristiwa ini yangdinamakan erosi kavitasi, sebagai akibattumbukan gelembung-gelembung uap yangpecah pada dinding secara terus-menerus.

Pada pompa bagian yang seringmengalami kavitasi adalah sisi isap pompa. Halini terjadi jika tekanan isap pompa terlalu

rendah hingga dibawah tekanan uap jenuhnya,hal ini dapat menyebabkan :• Suara berisik, getaran atau kerusakan

komponen pompa sewaktu gelembung-gelembung fluida tersebut pecah ketikamelalui daerah yang lebih tinggi tekanannya

• Kapasitas pompa menjadi berkurang• Pompa tidak mampu membangkitkan head

(tekanan)• Berkurangnya efisiensi pompa. atas :

Untuk mencegah peristiwa kavitasi ini,pompa centrifugal didesain untuk suatu kondisioperasi tertentu yang harus dipenuhi. NPSHmerupakan persyaratan yang harus dipenuhiuntuk mencegah peristiwa kavitasi tersebut.

2.11 Korosi

Korosi adalah penurunan mutu materialkarena berinteraksi dengan lingkunganya.Penyebab terjadinya korosi ada dua macamyakni proses secara kimiawi dan prosesperlakuan (Fontana, 1984: 2). Proses korosisecara kimiawi adalah proses ionisasi yangterjadi secara alamiah akibat adanya interaksidengan udara seperti kelembaban, keasamandaerah atau kondisi operasi tertentu. Dua buahlogam yang memiliki sifat yang berbeda yangsaling berdekatan akan menghasilkan ion positifdan negatif, kemudian apabila bersinggungandengan udara maka akan terbentuk senyawabaru karena udara mengandung bermacam-macam unsur, salah satu yang palingberpengaruh adalah hidrogen yang merupakanpenyebab terjadinya korosi yang disebutdengan atmospheric corrosion. Save M Dagun(2005: 98) mendefinisikan korosi sebagaiberikut:

1. Pengikisan atau pelapukan karena karatatau peristiwa kimia.

2. Proses elektro-kimia yang menyebabkanlogam/bahan keramik berubah ke bentukoksidanya.

Sofwan Hariady

35

3. Erosi kimia oleh oksigen di udara yangmenimbulkan batuan yang mengandungbesi karat.

Suatu proses korosi dapat menyebabkantimbulnya degradasi atau penurunan mutusuatu logam. Penurunan mutu ini tidak hanyamelibatkan reaksi kimia namun juga melibatkanreaksi elektrokimia yaitu reaksi antara bahan-bahan bersangkutan yang menyebabkanterjadinya perpindahan elektron. Atom logamyang mengalami suatu reaksi korosi, atom ituakan diubah menjadi sebuah ion melalui reaksidengan suatu unsur yang terdapatdilingkungannya, jika suatu atom logamdisimbolkan dengan M, maka proses korosidapat digambarkan sebagai:

M —> M Z+ + Ze- ........................ (2-24)

Persamaan diatas memperlihatkan bahwaatom-atom logam dapat melepaskan sejumlahZ elektron yang merupakan bilangan valensiyang dimiliki oleh atom logam M (Trethewey,1991: 24).Jenis-jenis korosi yaitu:

1. Korosi merata (surface corrosion)Merupakan korosi yang terjadi pada suatulogam secara menyeluruh, sebagaicontoh: korosi yang terjadi pada tiang-tiang penyangga pada penambangan lepaspantai.

2. Korosi sumuran (pitting corrosion)Adalah korosi lokal yang secara secaraselektif menyerang bagian permukaanlogam yang selaput pelindungnya tergoresatau retak akibat perlakuan mekanik ataumempunyai tonjolan akibat dislokasi ataumempunyai komposisi heterogen denganadanya inklusi, segregasi dan presipitasi.

3. Korosi celah (crevice corrosion)Adalah korosi yang terjadi karenasebagian permukaan logam terhalang darilingkungan dibanding bagian lain logam

yang menghadapi elektrolit dalam volumeyang besar.

4. Korosi logam tak sejenis (galvaniccorrosion)Adalah korosi yang disebabkan adanyadua logam tak sejenis (dissimilar metals)yang bergandengan (coupled)membentuk sebuah sel korosi basahsederhana.

5. Korosi erosi (erosion corrosion)Adalah korosi yang disebabkan akibatgerak relatif antara elektrolit danpermukaan logam. Korosi ini biasanyadisebabkan karena terjadinya proses-proses elektrokimia dan oleh efek-efekmekanik seperti abrasi dan gesekan.

6. Korosi tegangan (sulfide stress cracking)Logam yang mengalami beban dinamisyang berulang-ulang lama kelamaan akanpatah, patahnya logam ini dapatdipercepat bila terdapatnya korosi padalogam tersebut.

7. Korosi batas butir (Intergranularcorosion)Adalah korosi yang disebabkan olehketidaksesuaian struktur kristal padabatas butir yang memiliki kedudukanatom-atom secara termodinamika yangkurang mantap dibandingkan atom-atompada kedudukan kisi sempurna.

3. METODELOGI PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Dalam melakukan penelitian pada pompa53 – 101C WTU dilakukan dengan beberapapendekatan teknis yaitu :

1. Melakukan site visit serta pengumpulan datateknis dan data teoritis pompa.

2. Menentukan faktor penyebab utamakerusakan pompa

3. Melakukan pengolahan dan analisa data


36

3.2 Tempat PenelitianPenelitian dilakukan di area Water

Treatment Unit (WTU) Utilities dan WorkshopPT. Pertamina (Persero) RU III Plaju – SungaiGerong.

3.3 Peralatan PenelitianPeralatan yang digunakan dalam

penelitian ini adalah roll meter untuk mengukurinstalasi pompa terpasang berikut tanki / basin.

3.4 Pompa 53-101C WTUSalah satu peralatan pompa di PT.

PERTAMINA RU III adalah pompa 53-101CWTU Sei. Gerong yang mengalirkan air daribak penampung (cooling tower) ke semua UnitRFCCU Group yang berfungsi sebagipendingin. Untuk menjaga kehandalan pompa,disediakan tiga buah pompa dengan kapasitassama yang dioperasikan secara bergantian.Untuk memenuhi supply air pendingin ke unitRFCCU group dioperasikan dua pompasekaligus dan setiap pompa akan di switchsetiap awal bulan.

Gambar. 3.1. Instalasi Pompa 53 – 101 CWTU

Sebagai unit pendukung, cooling towermemegang peranan penting dalam

kelangsungan produksi, Perbaikan yangdilakukan hanya pada bagian-bagian yangmemiliki spare / cadangan seperti : pompa,motor dan fan. Pompa 53-101C WTUmerupakan pompa rekondisi, dimana padatahun sebelumnya pompa tersebut telahdilakukan perbaikan pada rotor pompa,meliputi perbaikan pada bearing, sleeve,wearing serta melapisi impeller pompa denganceramic coating.

Pompa tersebut merupakan pompasentrifugal dengan positif suction.Permasalahan yang ditemui pada pompa iniadalah terjadinya kebocoran, air masuk ke celahdi antara shaft dan sleeve sehingga air tersebutmasuk ke dalam rumah bearing yangmengakibatkan shaft menjadi unbalance danmengakibatkan sleeve dan impeller memilkicelah dengan kata lain sleeve mengalamiperubahan posisi dari tempatnya yang semula,dan air bisa masuk melalui celah tersebut, danberakibat vibrasi dan noise pada pompa yangmelebihi toleransi yang diperbolehkan

3.5 Data Pompa dan Penggerak1. Pompa

Nama Pompa : P-2003 JBJenis pompa : Centrifugal pump

between bearingManufacture : KSB AG.Tahun pembuatan : 1991Debit (Q) : 2050 m3/hrPressure discharge: 5.1 kg/cm2

NPSHA : 8.5 mNPSHR : 8.0 mRpm : 1480 rpmEffisiensi : 84.5 %Spec. Gravity : 1.0Temperatur : 32 0CViscositas : 1 cPVapor Press. : 0.05 Kg/cm2A

b 3 1 I l i P 53

Sofwan Hariady

37

2. PenggerakTenaga penggerak : Motor listrik P-53-

101 A/BPhase : 3Daya : 380 KWVolt : 6600 VRpm : 1480 RpmManufacture : SiemensTahun pembuatan : 1991

Tempat-tempat kerusakan pada pompa

Vibrasi tinggi yang terjadi secara terus –menerus menyebabkan beberapa komponenutama pada pompa mengalami kerusakan berat.Kerusakan yang terjadi dapat dilihat pada tabledibawah ini.

Tabel. 3.1. Tempat – tempat kerusakanpompa

4. PENGOLAHAN DATA DANANALISA

4.1 Data Instalasi aktual pompa

Berdasarkan hasil pengukuran lapanganterhadap instalasi pompa, diperoleh:Q in = 1925 m3/jamTinggi basin = 2,2 meterDiameter Suction pompa= 16" sch 40Diameter Discharge pompa = 14" sch 40Discharge Pressure = 5 kg/cm2Temperatur inlet = 330CPh air = 6,00Pada instalasi pompa 53 – 101C WTUterdapat:

• 1 buah pipa dia 24" sch 40 denganpanjang 5 m

• 1 buah strainer• 1 buah reflux (check valve)• 1 buah constraksi pipa

4.2 Data Vibrasi Pompa 53-101C WTUp


No. Kerusakan Visualisasi

1. Impeller mengalami

l dpengelupasan pada

lapisan

coatingnya/blustering

2. Bearing mengalami

kerusakan parah,

terjadi overheating

b kibberakibat putusnya

inner bearing.

3. Sleeve mengalami

keausan.

4. Impeler Wearing

mengalami keausan.

5. Bushing impeller

mengalami keausan.

6. Pada shaft yang

diduduki oleh bearing

mengalami keausan.

38

Gambar. 12 Data Record VibrasiTabel. 4 Conditioning Monitoring

Pompa 53-101C WTU

Analisa vibrasi merupakan kuncikeberhasilan predictive maintenance karenakondisi peralatan rotating yang sedangberoperasi dapat dilihat pada pola (symptom)vibrasinya. Bekerja sama dengan fungsiRotating Equipment PT.Pertamina RU.IIIPlaju, penulis memperoleh data conditioningmonitoring dari pompa 53-101C WTU.

Dari data conditioning monitoringpompa 53-101C WTU Sungai gerong terlihattrend vibrasi yang semakin membesar sampaipada zona Slighly rough. Jika mengacu padaTabel. 4 General Machinery Vibration VelocityGuide Line, Zona tersebut merupakan zonaalarm dalam pengoperasian pompa, karena jikapompa di operasikan secara terus-menerusmaka akan semakin memperburuk kondisipompa atau dengan kata lain, akan semakinbesar kerugian pada waktu perbaikan pompa.Hal inilah yang terjadi pada pompa 53-101CWTU dimana operasional pompa berhentisetelah terjadi kerusakan yang parah padakomponen pompa.

Penyebab utama timbulnya vibrasi padapompa 53-101C WTU, adalah :1. Unbalance rotor.

Pompa 53-101C WTU merupakan pomparekondisi, dimana telah dilakukanpelapisan pada impeller pompa denganmenggunakan ceramic coating. Namundari observasi dilapangan terlihat telahterjadi pengelupasan pada lapisan coatingimpeller. (lihat table. 5 No.1)

2. Pengendapan kotoran (Impurities)pada dasar bak.Cooling tower Sungai gerong merupakanunit yang bertugas mendinginkan air dariunit operasi dan mendistribusikan kembaliair pendingin ke unit tersebut melaluipompa 53-101C WTU. Sebagai unit yangmen-support produksi dan tingginya jamoperasional, unit cooling tower tidak dapatdilakukan penyetopan operasi sehingga

Tabe

l. 4

Con

ditio

ning

Mon

itorin

g Po

mpa

53-

101C

WTU

Sofwan Hariady

39

banyak endapan dan kotoran (impurities)pada dasar bak yang ikut terhisap suctionpompa sehingga semakin menambahvibrasi dan dapat memicu terjadinya erosipada sisi isap pompa.

Dari penyebab vibrasi diatas, memicuterjadinya kerusakan pada komponen pompalainnya seperti shaft menjadi bengkok,kerusakan bearing, kelonggaran mekanis,gesekan (rubbing), noise, korosi sertakerusakan lainnya.

Kekasaran permukaan coating sertaterikutnya endapan dan kotoran (impurities)pada suction pompa memicu terjadinya kavitasidan korosi pada pompa, gelembung uap airyang pecah menyebabkan benturan/tumbukanpada dinding didekatnya karena cairan akanmasuk secara tiba-tiba pada ruangan yangterbentuk akibat pecahnya gelembung uaptersebut. Pecahnya gelembung uap air inimenimbulkan suara berisik dan getaran(vibrasi). Selain itu performansi pompa jugaakan menurun yang terlihat pada penurunandebit air yang dipompakan dari design awal2050 m3/hr menjadi 1925 m3/jam.

4.3 Minimum tinggi isap pompa (Hs)

Minimum tinggi isap pompa sesuai design

HSdesign = Ha – Hf – es – NPSHR - Fs

Diketahui :Ha = 10,33 m – 0,36 m

= 9,97 mes = 0,43 m (pada t = 300C)NPS = 8,0 mFs = 0,6 mUntuk mendapatkan harga Hf, maka harusterlebih dahulu menghitung nilai kerugiangesekan yang disebabkan oleh pipa itu sendirimaupun fitting.

Hf yang disebabkan tahanan pipa yangterbentang sepanjang pipa :

Hf1 = 10,684 x Q1,85 x L C1,85 x D4,87

Dimana :Q = 2050 m3/jam

= 0,569 m3/secC = 120 (pipa baja baru)D = 0,574 m (pipa 24" sch 40)L = 5 m

Hf1 = 10,684 x 0,5691,85 x L 1201,85 x 0,5744,87

Hf1 = 0,04 m

Kehilangan energy akibat adanya fitting :1. Strainer

Hf2 = Ks x V2

2 gDimana :Ks = 0,95g = 9,81 m/sec2

Luas Penampang (A) = Ð x D2

4 A = Ð x 0,5742

4

A = 0,258m2

V = Q A

V = 0,569 m3/sec 0,258 m2

V = 2,2 m/secSehingga :

Hf2 = 0,95 xHf2 = 0,23 m 2,22

2 x 9,81


40

2. Check valve Hf3 = Kf x V2

2 gDimana :Kf = 0,8Sehingga :

Hf3 = 0,8 xHf3 = 0,197 m 2,22

2 x 9,81

3.Konstraksi pipa 24" to 16"Hf4 = KI x V2

2 gDimana :KI = 0,4D2 = 0,381 m (ID pipa 16" sch 40)

Ð x 0,3812

4Luas Penampang (A) = Ð x D2

4= Ð x 0,3812

4A = 0,114 m2

V = Q A

V = 0,569 m3/sec 0,114 m2

V = 4,99 m/sec

Sehingga : 4,992

2 x 9,81Hf4 = 0,4 xHf4 = 0,1 m

Total kerugian energi pada head hisap sesuaidesign:Hf = Hf1 + Hf2 + Hf3 + Hf4

= 0,04 + 0,23 + 0,197 + 0,1Hf = 0,567 mMinimum tinggi isap pompa sesuai designHSdesign = Ha – Hf – es – NPSHR - Fs

= 9,97 – 0,567 – 0,43 – 8 - 0,6HSdesign = 0,373 m

Tinggi isap aktual pompa 53 – 101C WTUDari data hasil pengukuran dilapangandiperoleh tinggi isap pompa (Hs actual) adalahsebesar 0,25 m

4.4 Perhitungan valve closing timeDalam pengoperasian pompa sering

terjadi buka/tutup katup isap, terutama padawaktu switch / change pompa. Untukmencegah terjadinya water hammer padapompa, maka perlu dihitung waktu yang tepatdalam membuka dan menutup katup.Pwh = (0,070VL)/t + PiDimana :L = 5 mPi = Patm - Pvp

= 10333 kg/m2 – 4,325 kg/m2

= 9900,5 kg/m2

V = 4,99 m/sec• t = 5 detikPwh = (0,070x4,99x5)/5 + 9900,5

= 9900,85 kg/m2

Pada t = 5 detik terjadi kenaikan tekanan akibatwater hammer sebesar 0,35 kg/cm2

• t = 10 detikPwh = (0,070x4,99x5)/10 + 9900,5

= 9900,675 kg/m2

Pada t = 10 detik terjadi kenaikan tekananakibat water hammer sebesar 0,175 kg/cm2

• t = 15 detikPwh = (0,070x4,99x5)/15 + 9900,5

= 9900,616 kg/m2


• t = 20 detikPwh = (0,070x4,99x5)/20 + 9900,5

= 9900,587 kg/m2


• t = 25 detikPwh = (0,070x4,99x5)/25 + 9900,5

= 9900,57 kg/m2

Sofwan Hariady

41


Grafik hasil Pengolahan Data :

Grafik. 4 – 1. Hubungan t (detik) & Pwh(Kg/m2)

Gafik hubungan valve closing time terhadapkenaikan tekanan akibat water hammerPada grafik diatas, v = konstan,

Dapat diketahui bahwa semakin lama waktudalam membuka dan menutup katup, makaakan semakin memperkecil kemungkinanterjadinya water hammer.

4.5 Analisa Data

Dari hasil penelitian dan pengukuranyang dilakukan, diketahui bahwa telah terjadikegagalan dalam pengoperasian pompa 53-101C WTU Kilang Sungai gerong yang diindikasikan dengan tingginya trend vibrasi padapompa.

Pompa 53-101C WTU merupakanpompa rekondisi dengan melakukan perbaikanpada komponen-komponen pompa, sepertimelakukan ceramic coating. Dari visualisasidilapangan terlihat pengelupasan pada ceramiccoating, peristiwa tersebut akan membuatpompa menjadi semakin unbalance.

Kondisi Cooling tower WTU Sungaigerong yang beroperasi secara terus-menerusmenyebabkan terjadinya pengendapan pada

dasar basin. Endapan tersebut akan ikut terisapoleh suction pompa sehingga terjadi gesekanterhadap dinding impeller.

Vibrasi yang terjadi dipicu oleh adanyakavitasi dan korosi pada pompa. Pengoperasianpompa pada keadaaan kavitasi secara terusmenerus dalam jangka waktu lamamenyebabkan permukaan dinding saluran disekitar aliran akan termakan sehingga menjadiberlubang-lubang.

Diperoleh tinggi isap actual pompa lebihrendah dari minimum tinggi isap desain,sehingga pompa tersebut akan beresiko tinggiterhadap terjadinya kavitasi. Kemudian kerjapompa akan semakin berat dan pada akhirnyaakan berpengaruh terhadap komponen-komponen pompa yang lain. Jika pompabekerja diatas minimum tinggi isap design makakemungkinan resiko terjadinya kavitasi kecildan kerja pompa juga akan semakin ringan.

Temperatur dan tekanan atmosfer jugaberpengaruh terhadap performance pompa,karena temperature dan tekanan atmosferberhubungan dengan Net Positive SuctionHead (NPSH) yang pada akhirnya menentukansuatu pompa aman terhadap terjadinya kavitasiatau tidak.

Waktu yang tepat dalam membuka danmenutup katup akan berpengaruh terhadapkenaikan tekanan yang akan memicu terjadinyawater hammer.

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengukuran dan penelitianyang dilakukan, maka diperoleh kesimpulansebagai berikut :1. Pompa 53-101C WTU Sungai Gerong

mengalami kerusakan berat pada beberapakomponen pompa yang disebabkan olehvibrasi yang tinggi pada pompa.


42

2. Vibrasi tinggi tersebut dipicu oleh kavitasidan korosi pada pompa yang menyebabkanun-balance rotor akibat terkelupasnyalapisan coating pada impeller danterikutnya endapan lumpur pada suctionpompa.

3. Kondisi terbaik pompa adalah kondisidimana pompa dapat bekerja dengan baiktanpa mengalami kavitasi, korosi danefisiensi yang dicapai relative baik.

5.2 Saran

Dari pengamatan dan hasil-hasil yangdidapat, maka saran-saran yang dapat penulissampaikan adalah sebagai berikut :

1. Mengganti baru impeller pompa denganmaterial baru sesuai OEM (OriginalEquipment Manufacturing)

2. Melakukan pembersihan rutin terhadaplumpur dan kotoran (impurities) yangmengendap pada bak penampung.

3. Menaikkan besarnya head statis pompadengan menambah ketinggian level fluidadalam tangki / basin atau menurunkan posisipompa dari muka air, yaitu Hs actual e” Hsdesign

4. Mengurangi kerugian head pada pipadengan mengganti pipa 24" dengan pipabaru

5. Menjaga kondisi operasi agar selalu sesuaidengan design.

6. Melakukan perawatan secara berkala(preventive and predictive maintenance)

DAFTAR PUSTAKA

“Pompa dan Kompresor”, Ir. Sularso, MSME;Prof. Dr.Haruo Tahara, edisi keenam,PT. Prodnya Paramita, Jakarta.

“Mekanika Fluida”, Frank M. White, edisikedua jilid 1, 1998, Penerbit Erlangga.

“Turbin, pompa dan kompresor”, FrittsDietze, Prof. dipl. Ir. DaksoSriyono,Penerbit Erlangga, Jakarta1998.

“Pompa”, Uki Wiharyanto, PT.Pertamina,2008.

“Mesin-mesin fluida”, Dr.Ir. Erizal, MAgr.

“Aliran fluida”, Indar Kustiningsih ST., MT,Banten 2008.

“Conditioning Monitoring”, PT.Pertamina

“Cara Menentukan Head Total Pompa”MECHANICAL BLOG.

“Analisa Pengaruh Ketinggian Head IsapStatis Terhadap Performance PompaSentrifugal, Deri Prambudi, SkripsiUTP,2011.

“Dasar-dasar pompa air dan pemipaan:Totalhead,friction loss,NPSH dan kavitasi”,Mechanical Enginner Blog:2011.

“Deteksi Instalasi Pompa Sentrifugal terhadpgejala Kavitasi”, Theodorus BayuHanandoko:2000

“Pump Handbook”, I.J.karassik, JosephP.Messina, Paul Cooper, Charles C.Heald. McGraw-Hill, third edition.

Sofwan Hariady

Documents

ANALISA KERUSAKAN POMPA SENTRIFUGAL 53-101C WTU …