Studi Eksperimental Deteksi Fenomena Kavitasi               Pada Pompa Sentrifugal Menggunakan Sinyal                    G...
dipompa akibat turunnya tekanan cairan              munculnya suara bising pada pompa dansampai dibawah tekanan uap jenuh ...
serta mengamati pola aliran akibat                 kavitasi. Net Positive Suction Headperubahan kapasitas dan kecepatan al...
Percepatan : (x) = -ω2 A sin ωt                         Reynolds menunjukkan bahwa penurunan                              ...
Gambar 5. Instalasi pompa dan peralatan                                                            pendukungnya.          ...
Dari prinsip tersebut maka sistem terbagi           6. Prosedur Pengujianmenjadi 3 (tiga) bagian, yaitu:1. Bagian masukan ...
vertikal dan horizontal dengan variasi                sangat rawan terhadap kavitasi danNPSHA dapat diplotkan dalam bentuk...
NPSHA      Temperatur Rumah Pompa (oC) pada masing-         paling jelas untuk menentukan pola aliran(m)                 m...
Tabel 2. Hasil perhitungan kapasitas aliran,                    sinyal getaran pompa         velocity dan bilangan Reynold...
Kecepatan 3,65 x 10-5 m/s dititik P-01                                                          arah aksial pada NPSHA= 8,...
serta visualisasi pola aliran dapat                Isranuri, T., Sitepu, N.,, Rafani, M., (2004),   diaplikasikan pada con...
Sularso, Tahara Haruo, (2006), Pompa &     Kompresor Pemilihan, Pemakaian dan     Pemeliharaan,     Edisi     Keenam,     ...
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Cavitation

1,736
-1

Published on

UMAR SIDIK,S.T.,M.Sc.

Published in: Technology, Business
1 Comment
1 Like
Statistics
Notes
  • rumusnya apa nih untuk menghitung, biar tidak masuk ke zona cavitation
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
No Downloads
Views
Total Views
1,736
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
92
Comments
1
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Cavitation

  1. 1. Studi Eksperimental Deteksi Fenomena Kavitasi Pada Pompa Sentrifugal Menggunakan Sinyal Getaran untuk Condition Monitoring Ibnu Hajar1, Umar Sidik2, Ikhwansyah Isranuri3, Bustami Syam3 dan Tugiman3 1) Mahasiswa Program Studi Magister Teknik Mesin, Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Medan 2) Mahasiswa Program Studi Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara, Medan 3)Program Studi Magister Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara, Medan ABSTRAKKavitasi merupakan peristiwa terbentuknya gelembung-gelembung uap didalam cairan yang sedang mengalir.Perubahan tersebut diakibatkan turunnya tekanan maupun naiknya temperatur, turbulensi dan pulsasi. Padapompa sentrifugal kavitasi dapat terjadi pada suction pompa, sudu pompa maupun pipa aliran fluida.Indikasi kavitasi adalah timbulnya gelembung-gelembung uap, getaran dan suara bising. Dampak kavitasipada pompa adalah turunnya unjuk kerja (performance). Akibat lanjutan kavitasi pada casing dan impellermenimbulkan lubang-lubang (pitting) pada dinding casing maupun pada permukaan sudu. Pada penelitianini divariasikan tekanan isap untuk mendapatkan nilai NPSHA dengan pengaturan katub isap danperubahan kapasitas untuk mengamati pola aliran. Untuk mengetahui terjadinya kavitasi parameter yangdigunakan dengan mengukur perilaku getaran pompa, temperatur fluida dalam rumah pompa danmengamati pola aliran dengan gambar dan vibrasi eksitasinya. Pengukuran dilakukan dengan menggunakanvibrometer dengan arah pengukuran aksial, vertikal dan horizontal pada frequency domain dan time domain.Hasil penelitian menunjukkan intensitas sinyal getaran pada pompa semakin besar pada NPSHA rendahdengan kenaikan amplitudo sinyal getaran pada masing-masing simpangan sebesar 1,80 x 10-6 m, 2,24 x10-6 m dan 2,46 x 10-6 m, kecepatan sebesar 1,38 x 10-5m/s, 1,66 x 10-5 dan 1,97 x 10-5m/s danpercepatan sebesar 1,038 x 10-4m/s2, 1,028 x 10-4m/s2 dan 1,611 x 10-4m/s2, yang disebabkan olehtekanan isap yang rendah dan perubahan temperatur fluida meningkat pada masing-masing kondisi operasiselama 5 jam sebesar 0,010 oC,0,032 oC dan 0,104 oC. Secara visual pola aliran terjadi akibat perubahankapasitas pompa dan kavitasi teramati dengan terjadinya turbulensi aliran yang terdeteksi dengan naiknyaamplitudo sinyal getaran maksimum yang merupakan simpangan terjauhnya sebesar 4,06 x 10-3 m/s padabilangan Reynolds 177853 dengan kecepatan aliran 1,67 m/s. Mikrokontroler adalah sebuah prosesor denganfungsi tambahan lainnya seperti RAM, ROM dan I/O Port, dapat dikonfigurasikan sebagai pengolah datadari informasi yang diperoleh transducer dari berbagai parameter awal terjadinya kavitasi. Konfigurasimikrokontroler tersebut akan menghasilkan sebuah sistem elektronik (embedded system) yang dapatmendeteksi terjadinya kavitasi.Kata kunci: pompa sentrifugal, kavitasi, perilaku getaran, visualisasi pola aliran, temperatur fluida, mikrokontroler, transducer, embedded system1. PENDAHULUAN serta kehandalan dan ketahanan yang tinggi. Disamping keunggulan dan ketahanan dari Pompa sentrifugal adalah jenis pompa sentrifugal tersebut, masih banyakpompa yang sangat banyak digunakan oleh ditemukan kegagalan yang terjadi padaindustri, terutama industri pengolahan dan pengoperasian di lapangan diantaranyapendistribusian air. Beberapa keunggulan kerusakan pada komponen pompapompa sentrifugal adalah: konstruksinya sentrifugal akibat kavitasi. Kavitasi adalahsederhana, mudah pemasangan maupun adalah peristiwa terbentuknya gelembung-perawatan, kapasitas dan head yang tinggi gelembung uap di dalam cairan yang 1
  2. 2. dipompa akibat turunnya tekanan cairan munculnya suara bising pada pompa dansampai dibawah tekanan uap jenuh cairan metode ini bisa digunakan untuk mengetahuipada suhu operasi pompa. Pengaruh kavitasi keausan ring (seal). M.Chaudina (2002),pada pompa sentrifugal sangatlah melaporkan penelitian tentang deteksimerugikan. Hal-hal yang diakibatkan oleh kavitasi menggunakan indicator noisekavitasi antara lain: performansi pompa dengan metode analisis noise spectra yangmenurun, kerusakan pada permukaan sudu timbul akibat kavitasi pada pompadan casing, terjadinya suara berisik dan sentrifugal dengan kesimpulan bahwa noisegetaran serta pompa tidak mampu spectra dapat digunakan untuk menentukanmenaikkan tinggi tekan (head). NPSH yang diperlukan pada kondisi Persoalan kavitasi merupakan masalah mendadak, mewakili batas atas operasiserius yang perlu diperhatikan oleh setiap pompa diizinkan tanpa kavitasi.pengguna pompa sentrifugal. Dengan Seyed Farshid C.Hassan (2005), melaporkanmelihat dampak yang diakibatkan oleh penelitian deteksi kavitasi yang terjadi padakavitasi yang dapat menyebabkan kerusakan pompa menggunakan spectrum sinyalpada komponen pompa, maka masalah kebisingan (noise) dengan kesimpulankavitasi sangat membutuhkah perhatian bahwa perbedaan tekanan bunyi padakhusus untuk dideteksi, dianalisa dan beberapa frekuensi dapat digunakan untukdirekomendasikan untuk dilakukan tindakan pemantauan permulaan dari kavitasi diperawatan. Penggunaan sinyal getaran untuk dalam pompa. Demikian juga penelitianmendeteksi tingkat keadaan suatu peralatan yang dilakukan oleh Suyanto,Irham (2007),merupakan salah satu teknik dalam melaporkan penelitian analisa kavitasi padapredictive maintenance, yaitu perawatan pompa sentrifugal menggunakan parameterberbasis kondisi peralatan ketika beroperasi angka Thoma dengan kesimpulandengan diagnosis terhadap kinerja. Respon menunjukkan bahwa kavitasi pada pompagetaran dari suatu pompa merupakan salah sentrifugal intensitasnya semakin besar padasatu indikator yang akan menunjukkan angka kavitasi rendah yang disebabkan olehkondisi mekanis dari suatu pompa, apakah tekanan isap yang rendah, temperatur fluidapompa itu beroperasi dalam keadaan baik tinggi, dan putaran besar. Ni Yongyan Yuanatau tidak. Semakin kecil nilai suatu getaran Shouqi (2008), melaporkan penelitianakan menjadi semakin baiklah peralatan itu, tentang kavitasi pada pompa sentrifugaldan sebaliknya apabila suatu peralatan yang dapat identifikasi menggunakan metodeberoperasi mempunyai getaran yang besar Higuchi, yaitu dengan mengukur pergerakanatau tinggi, maka kondisi peralatan tersebut sinyal frekuensi secara acak pada frekuensicukup rawan terhadap kegagalan. disekitar impeller dengan kesimpulan Penyelidikan dan pengujian tentang metode ini ternyata sukses mendeteksikavitasi pada pompa sentrifugal telah permulaan awal kavitasi pada pompadilakukan oleh beberapa peneliti dan balai sentrifugal.pengujian dengan mengkaji beberapa aspek Dengan dilandasi pada latar belakangyang berbeda, J. Jeremi and K.Dayton di atas penulis memandang perlu dilakukan(2000) telah melakukan penelitian tentang suatu penelitian eksperimental untukdeteksi kavitasi pada pompa sentrifugal mengetahui permulaan awal terjadinyasecara eksperimental dengan pemantauan kavitasi didalam pompa dengan mengukurtekanan fluida masuk dinamik pada sisi karakteristik getaran pompa dan perubahansuction pompa, dengan kesimpulan bahwa temperatur fluida didalam rumah pompaindikasi awal kavitasi terjadi dengan 2
  3. 3. serta mengamati pola aliran akibat kavitasi. Net Positive Suction Headperubahan kapasitas dan kecepatan aliran. Available (NPSHA) yang tersedia dapat Mikrokontroler adalah sebuah dihitung dari kondisi instalasi dimanaprosesor dengan fungsi tambahan pompa dipasang dengan menggunakanlainnya seperti RAM, ROM dan I/O Port persamaan:dapat dikonfigurasikan sebagai pengolahdata dari informasi yang diperoleh (1)transducer dari berbagai parameter awal Dimana :terjadinya kavitasi. Konfigurasi Pa = Tekanan sisi isap (kgf/m2) (cmHg)mikrokontroler tersebut akan Pv = Tekanan uap jenuh (kgf/m2)menghasilkan sebuah sistem elektronik γ = berat zat cair (kgf/m3)yang dapat mendeteksi terjadinya hs = head isap statis (m)kavitasi. hls = head losses (m) Net Positive Suction Head Required2. Tujuan Penelitian (NPSHR) diperoleh dari pabrik pembuat Penelitian ini bertujuan untuk pompa yang bersangkutan dan berbedamendeteksi fenomena kavitasi pada pompa untuk setiap pompa, untuk pompa tertentusentrifugal dengan mempelajari karakteristik NPSHR yang diperlukan berubah menurutsinyal getaran dan mengukur temperature kapasitas dan putarannya. Agar pompa amanfluida di dalam rumah pompa akibat terhadap kavitasi, maka NPSHA > NPSHR.perubahan NPSHA dan hubungan perilaku Getaran pada pompa timbul akibat alirangetaran dengan pola aliran akibat perubahan fluida, faktor kondisi aliran dan kondisikapasitas aliran. struktur sangat berpengaruh terhadap bentuk getaran yang terjadi. Analisa getaran dapat3. Manfaat penelitian didefinisikan sebagai studi dari pergerakan Memberikan informasi berupa osilasi, dengan tujuan mengetahui efek darirekomendasi kepada pengguna pompa getaran dalam hubungannya dengansentrifugal tentang penggunaaan sinyal performance dan keamanan sebuah sistemgetaran untuk mengetahui permulaan awal dan bagaimana mengontrolnya. Getarankavitasi didalam pompa sentrifugal dan dibagi atas getaran bebas dan getaran paksa.Metode ini dapat diaplikasikan pada Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasicondition based maintenance yang handal. karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem (inherent) dan tidak ada gaya luar.4. Tinjauan Pustaka Beberapa penyebab kerusakan padakomponen pompa diantaranya adalahkerusakan bantalan, keausan seal dankerusakan impeller/casing akibat kavitasi.Kavitasi pada pompa terjadi akibat turunnya Gambar 1. Gerak osilasi pegastekanan operasi sampai dibawah tekananuap jenuh cairan, turbulensi, pulsasi dan Perpindahan simpangan x dan turunan I danNPSHA < NPSHR. II-nya dapat ditulis : Net Positive Suction Head (NPSH) Simpangan : (x) = A. sin ωtadalah ukuran keamanan pompa terhadap Kecepatan : (x) = ωA cos ωt 3
  4. 4. Percepatan : (x) = -ω2 A sin ωt Reynolds menunjukkan bahwa penurunan tekanan tergantung pada parameter ; kerapatan (ρ), kecepatan (U), diamater (D) dan viskositas (µ) kinematik yang selanjutnaya disebut bilangan Reynolds. (3)Gambar 2. sistem pegas-massa dan diagram benda bebas Aliran fluida dalam pipa yang berbentuk lingkaran terbagi menjadi dua, yaitu aliranBerdasarkan hukum ke II Newton : laminar dan turbulen. Salah satu besaran non-dimensional yang menggambarkan polam && = Σ F = w − k ( ∆ + x ) , x karena aliran adalah bilangan Reynolds.k∆=w, maka m && = − kx x 2 kKarena: ϖ n = , dari persamaan linier morde kedua, di peroleh natural frequency : 1 k fn = = 2π (2) Gambar 4. Klasifikasi pola aliran τ m Frekuensi adalah karakteristik dasaryang digunakan untuk mengukur danmengambarkan getaran. Yang termasukdidalamnya adalah kecepatan (velocity), Gambar 3. Klasifikasi pola aliranpercepatan (acceleration) dan perpindahan(displacement). Secara sederhana mikrokontroler Dalam suatu aliran yang melewati sistem merupakan suatu IC yang di dalamnyaatau instalasi pipa maka akan terjadi terdapat CPU, RAM, ROM dan I/O Port.hambatan aliran, hambatan tersebut Dengan adanya CPU tersebut makadiakibatkan oleh faktor-faktor bentuk mikrokontroler dapat melakukan prosesinstalasi. Hambatan aliran akan ‘berpikir’ berdasarkan program yangmenyebabkan turunnya energi dari fluida diberikan kepadanya, sehinggatesrebut yang sering disebut dengan mikrokontroler disebut sebagai suatukerugian tinggi tekan (head loss) atau terobosan teknologi mikroprosesor danpenurunan tekanan (pressure drop). Head mikrokomputer yang hadir memenuhiloss atau pressure drop merupakan pengaruh kebutuhan pasar (market need). Sebagaiyang ditimbulkan karena pengaruh gesekan hasil dari inovasi teknologi, yaitu teknologifluida (friction losses) dan perubahan pola semikonduktor dengan kandungan transistoraliran terjadi (karena fluida harus mengukuti yang lebih banyak namun hanyabentuk dari dindingnya). Berdasarkan hasil membutuhkan ruang kecil serta dapatpengujian dari Hagen (1839), penurunan diproduksi secara massal (dalam jumlahtekanan berubah secara linier dengan banyak) sehingga harganya menjadi lebihkecepatan (U) sampai kira-kira 0,33 m/s. murah (dibandingkan denganNamun di atas 0,66 m/s penurunan tekanan mikroprosesor).hampir sebanding dengan kuadrat kecepatan(AP~U1,75). Pada tahun 1883 Osborne 4
  5. 5. Gambar 5. Instalasi pompa dan peralatan pendukungnya. Pada penelitian ini metode pengujian Gambar 4. Pin-pin pada AT89S51 dilakukan dengan 2 tahapan, yaitu pengujian langsung dan tidak langsung. Pada unit Mikrokontroler AT89S51 seperti terlihat pengujian langsung, seluruh variabel yangpada gambar 3 di atas adalah sebuah diukur langsung pada saat pengujian danmikrokontroler buatan ATMEL. nilainya bisa langsung diketahui dari alatMikrokontroler tersebut masih termasuk ukur yang terpasang antara lain: beda headdalam keluarga mikrokontroler MCS-51 statis (m), tekanan isap (cm.Hg), temperaturyaitu merupakan versi yang dilengkapi fluida (oC), tekanan discharge (kgf/cm2),dengan ROM (internal) yaitu berupa kapasitas pengisian tangki (m3/s), perilakuEEPROM. Mikrokontroler AT89S51 adalah getaran dan putaran pompa (rpm).low power high performance CMOS 8 bit, 4 Sedangkan pada unit pengujian takKbyte flash Programmable and Eresable langsung, seluruh variabel nilainya didapatRead Only Memory (PEROM). dari perhitungan dan digunakan bahanMikrokontroler ini kompatibel dengan pengamatan atau análisis diantaranya :standar MCS-51 baik dari instruksi maupun NPSHA (m), kecepatan aliran (m/s) danpena-penanya yang dapat diaplikasikan bilangan Reynolds.sebagai Embedded Controller. Perancangan sistem elektronik menggunakan prinsip IPO (input process 5. Metode Eksperimen output) seperti terlihat pada gambar 5 di Eksperimen dilakukan pada pompa bawah ini.sentrifugal yang terpasang pada instalasisederhana seperti Gambar 5.Data teknis pompa sentrifugal :Merk : Aquavane KSBHead : 9 meterKapasitas : 3 Lrt/dtDaya : 746 wattPutaran : 1450 rpmNPSHR : 10,20 m Gambar6. Prinsip IPO (input process output) 5
  6. 6. Dari prinsip tersebut maka sistem terbagi 6. Prosedur Pengujianmenjadi 3 (tiga) bagian, yaitu:1. Bagian masukan (input section). Pelaksanaan eksperimen dilakukan, Bagian masukan merupakan bagian yang pertama kali pompa dihidupkan dan diukur menerima informasi berupa parameter- putaran poros menggunakan Digital parameter terjadinya kavitasi. Bagian tachometer untuk mengetahui frekuensi tersebut terdiri atas: sensor suhu sistem. Setelah itu lakukan pengukuran (thermocouple), sensor getaran perilaku getaran menggunakan Vibrometer (pulsation sensor), pengukur tekanan pada arah aksial, vertikal dan horizontal (pressure pipe) dan keypad. dengan variasi NPSHA, kemudian2. Bagian proses (process section). pengukuran temperatur fluida didalam Bagian proses merupakan bagian yang rumah pompa menggunakan Digital mengolah informasi dari bagian Thermometer untuk mengetahui perubahan masukan. Bagian tersebut terdiri atas temperatur cairan terhadap tekanan operasi mikrokontroler dan rangkaian elektronik dan selanjutnya pengukuran getaran pompa sebagai pengkondisi sinyal analog pada berbagai pola aliran dan bilangan menjadi sinyal digital (signal Reynold. conditioner).3. Bagian keluaran (output section). 7. Hasil Eksperimen dan Analisa Data Bagian keluaran merupakan bagian yang menampilkan data hasil pegolahan. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa Bagian ini terdiri atas: display LCD frekuensi sistem tertinggi pada 24 Hz dan (liquid cristal display) dan speaker. pengukuran kapasitas terhadap NPSHA diperoleh pada NPSHA=10,30 m dapat Secara sederhana ketiga bagian tersebut memberikan kapasitas pengisian terbesar.dapat terlihat pada gambar 6 di bawah ini. Penurunan kapasitas pada masing-masing NPSHA adalah untuk NPSHA =10,23m,10 m dan 8,61 m terjadi penurunan kapasitas terhadap NPSHA =10,30 m sebesar 18,06 %, 50,17 % dan 62,29 %. ( lihat Gambar 8). Gambar 8. Hubungan head dan kapasitas pada masing-masing NPSHA Hasil pengukuran dan analisa perilakuGambar 7. IPO diagram untuk sistem getaran berupa displacement, velocity dan elektronik yang dirancang. acceleration pada arah pengukuran aksial, 6
  7. 7. vertikal dan horizontal dengan variasi sangat rawan terhadap kavitasi danNPSHA dapat diplotkan dalam bentuk grafik sebaliknya semakin tinggi NPSHA makaseperti terlihat pada Gambar (9 – 11). pompa aman terhadap kavitasi. Peningkatan amplitudo getaran terus meningkat seiring dengan penurunan NPSHA (lihat Gambar 12). Gambar 9. perbandingan displacemen arah aksial terhadap waktu pada NPSHA bervariasi. Gambar 12. Hubungan NPSHA dengan kenaikan amplitudo getaran Pada Gambar 10 terlihat bahwa pada NPSHA= 10,23 m terjadi peningkatan amplitudo displacement sebesar 0,00000856 m terhadap NPSHA = 10,30 m. Pada Gambar 10. perbandingan velocity arah aksial NPSHA=10 m peningkatan amplitudo terhadap waktu pada NPSHA bervariasi displacement terjadi sebesar 0,0000014 m terhadap NPSHA=10,30 m. Sedangkan pada NPSHA=8,61 terjadi peningkatan amplitudo displacement sebesar 0,0000018 terhadap NPSHA=10,30 m. Pada opsi pengukuran temperatur fluida dalam rumah pompa diketahui bahwa terjadi peningkatan temperatur fluida didalam rumah pompa seiring dengan kondisi operasi Gambar 11 . Perbandingan acceleration arah dan penurunan tekanan isap. Artinya besar aksial terhadap waktu pada NPSHA bervariasi kenaikan temperatur fluida air sangat tergantung pada kondisi operasi pompa. Pada Gambar (6-8) terlihat bahwa Hasil pengukuran temperatur fluida airsimpangan terbesar terjadi pada kondisi dalam arah aksial, vertikal dan horizontalNPSHA =8,61m dengan harga 4,45 x 10-6, dengan rentang waktu antara 1 – 5 jam dapatsedangkan kecepatan terbesar terjadi pada dilihat pada tabel 1.kondisi NPSHA=8,61 m sebesar 3,65 x 10-5,dan percepatan terbesar terjadi juga pada Tabel 1. Verifikasi data pengukuran temperaturkondisi NPSHA=8,61 m, yaitu sebesar 3,27 Fluida dalam rumah pompa denganx 10-4m. Artinya besar kenaikan sinyal Rentang waktu 1- 5 jam pada berbagaigetaran sangat tergantung dari nilai NPSHA. NPSHA.Semakin rendah nilai NPSHA maka pompa 7
  8. 8. NPSHA Temperatur Rumah Pompa (oC) pada masing- paling jelas untuk menentukan pola aliran(m) masing kondisi operasi adalah mengamati aliran dalam pipa 1 jam 2 jam 3 jam 4 jam 5 jam transparan dengan pengaturan bukaan katub 8,61 28,684 29,497 29,762 30,195 30,292 isap. Untuk dapat menentukan jenis aliran 10 28,536 29,365 29,783 30,021 30,220 dilakukan perhitungan bilangan Reynolds. 10,23 28,487 29,337 29,730 29,952 30,197 Karakteristik pola aliran yang terjadi dapat 10,3 28,476 29,184 29,648 29,926 30,187 diamati secara langsung dan direkam menggunakan kamera digital. (a) Pola aliran laminar (b) Pola aliran laminar (katub isap closed 20%) (katub isap closed 40%)Gambar 13. Hubungan temperatur fluida dalam rumah pompa terhadap kondisi operasi pada berbagai NPSHA Pada Gambar 13 menunjukkan bahwapeningkatan temperatur fluida yang (c) Pola aliran (d) Pola alirandipengaruhi oleh kondisi operasi pada gelembung gelombangmasing-masing NPSHA sebesar 0,0110 oC (katub isap closed 60%) (katub isap closed 80%)untuk NPSHA=10,30 m. Selanjutnya padaNPSHA=10 m sebesar 0,032 oC terhadap Gambar 14. Visualisasi pola aliran denganNPSHA 10,30 m. menggunakan kamaera digital Pada rentang waktu operasi 1- 5 jam terjadi Berdasarkan visualisasi aliran Gambar 14peningkatan temperatur fluida air pada maka diperoleh pola aliran untuk masing-NPSHA=10,30 m sebesar 0,010 oC. masing kondisi perubahan kecepatan aliranSelanjutnya pada NPSHA=10 m terjadi pada berbagai penutupan katub pengaturpeningkatan temperatur sebesar 0,032 oC debit aliran di sisi pipa isap.terhadap NPSHA=10,30m. Sedangkan pada Karakteristik aliran sangat penting untukNPSHA=8,61 m peningkatan temperatur proses terjadinya kavitasi di dalam pompa.sebesar 0,104 oC terhadap NPSHA 10,30 m. Artinya dengan mengamati pola aliran danKondisi diatas menunjukkan terjadi menghitung besarnya bilangan Reynoldspeningkatan temperatur fluida dalam rumah serta mengukur vibrasi eksitasinya dapatpompa selama penurunan NPSHA. diprediksi permulaan terjadinya kavitasi di dalam pompa sentrifugal. Pada penelitian ini, pengamatan jenis Hasil perhitungan menunjukkan bahwadan pola aliran dilakukan dengan dua bilangan Reynold berbanding lurus denganmetode, yaitu; metode visualisasi dan kecepatan aliran seperti Tabel 2.perhitungan bilangan Reynold. Cara yang 8
  9. 9. Tabel 2. Hasil perhitungan kapasitas aliran, sinyal getaran pompa velocity dan bilangan Reynolds Pada Gambar 12 terlihat bahwa sinyal pada berbagai bukaan katub isap getaran terjadi kenaikan dengan besarnya bilangan Reynolds pada pola aliran turbulen arah aksial dengan simpangan sebesar 4,06 x 10-3 m, kecepatan 8,5 x 10-5 m/s dan percepatan 4,9 x 10-1 m/s2, sedangkan untuk amplitudo getaran terkecil terjadi pada kondisi aliran laminar arah arah aksial dengan simpangan 2,64 x 10-4 , kecepatan Diketahuinya bilangan Reynolds dan 2,1 x 10-5 m/s dan percepatan 1,8 x 10-2.kecepatan aliran maka diperoleh tipe aliran Kenaikan amplitudo getaran terhadapfluida dalam pipa yang kemudian diukur besarnya bilangan Reynolds diketahuiperilaku getaran pada pompa berdasarkan dengan pengukuran perilaku getaran padamasing-masing bilangan Reynolds, seperti pompa sentrifugal arah aksial, vertikal danterlihat pada Gambar 15. horizontal sehingga indikasi awal terjadinya kavitasi di dalam pompa terdeteksi dengan naiknya amplitudo getaran. Sistem elektronik yag dirancang merupakan pototype yang sesuai dengan bidang yang diteliti. Sistem elektronik tersebut direkayasa dengan menggunakan potongan pipa yang dirancang sesuai dengan diameter pipa pada instalasi pompa. Pipa tersebutRe=1480,3 diberi transducer, mikrokontroler, rangkaian elektronik dan display. Secara sederhana sistem elektronik tersebut dapat terlihat pada gambar 13 di bawah ini.Re=1512,2Re=16826,8 Proyeksi sampingRe=17785,3Gambar 15. Hubungan pola aliran terhadap 9
  10. 10. Kecepatan 3,65 x 10-5 m/s dititik P-01 arah aksial pada NPSHA= 8,61 m Percepatan 3,27 x 10-4 m/s2 dititik P-01 arah aksial pada NPSHA = 8,61 m 3. Pada opsi pengukuran temperatur fluida didalam rumah pompa dengan kondisi operasi masing-masing 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, dan 5 jam diketahui bahwa terjadi peningkatan temperatur fluida selama penurunan NPSHA dan seiring Proyeksi depan dengan penurunan tekanan uap jenuh fluida terhadap tekanan operasi, walaupun peningkatan temperatur tidak signifikan. 4. Pompa dinyatakan aman terhadap kavitasi pada NPSHA = 10,30 m dan 10,23 m, dari Standart ISO 10816-3 untuk velocity pada pompa dengan harga 1,48 x 10-5 dan 2,69 x 10-5 dikatagorikan pada Zona B yang berwarna hijau muda, getaran dari mesin baik masih dalam batas yang diijinkan. Sebaliknya pompa rawan terhadap kavitasi pada NPSHA = 10 m dan 8,61 m karena harga velocity Proyeksi belakang pompa masing-masing 2,99 x 10-5 dan 3,16 x 10-5 dikatagorikan pada Zona C Gambar 16. Sistem elektronik yang yang berwarna kuning, getaran dari dirancang mesin dalam batas toleransi dan hanya5. Kesimpulan dapat dioperasikan dalam waktu terbatas. Dari hasil penelitian dapat 5. Hasil visualisasi pola aliran dengandisimpulkan sebagai berikut: kamera digital menunjukkan bahwa1. Hasil verifikasi eksperimen dan teoritis perubahan pola aliran dipengaruhi oleh diketahui bahwa NPSHA = 10,30 m dapat kecepatan aliran, luas penampang pipa, menghasilkan kapasitas pengisian tangki besar bukaan flow control valve dan tekan terbesar dan penurunan kapasitas bilangan Reynolds. Pada pengukuran pengisian tangki pada masing-masing perilaku getaran pompa berupa NPSHA sebesar 18,16 % untuk displacemen, velocity dan acceleration NPSHA=10,23 m, 50,17 % untuk pada masing-masing tipe aliran (bilangan NPSHA =10 m dan 62,29 % untuk Reynold), diketahui bahwa terjadi NPSHA = 8,61 m kenaikan sinyal getaran simpangan2. Frekuensi tertinggi terjadi pada frekuensi maksimum pada kondisi aliran turbulen 24 Hz untuk pengukuran simpangan. (Re 17785) dengan harga sebesar Besarnya Simpangan 4,45 x 10-6 m 4,06 x 10-3 m. dititik P-01 arah aksial pada 6. Hasil penelitian menunjukkan bahwa NPSHA = 8,61 m. metode pengukuran sinyal getaran dan temperatur fluida dengan variasi NPSHA 10
  11. 11. serta visualisasi pola aliran dapat Isranuri, T., Sitepu, N.,, Rafani, M., (2004), diaplikasikan pada condition based Machine Based Developing, Design of maintenance yang handal. Vibration Testing Equipment for Centrifugal Water Pump, ProsedingSaran Seminar material dan StrukturPerlu dilakukan penelitian dengan berbagai (MASTRUCT).kondisi fluida berbeda, pemanasan dan Jeremy J. Kenwood D, (2000), Detectionpendinginan fluida, menambah titik Cavitation in Centrifugal Pumps,pengukuran vibrasi dan menparalelkan Research Engineer Rotor Bently Rotorpompa. Dynamic, Nevada Cord. USA.Daftar PustakaArikundo, Suharsimi, 1995, Prosedur Karassik, Center, (1960), Sentrifugal Pump, Penelitian Suatu Pendekatan Mc Graw-Hill, Inc. New York, USA. Praktek, Rineka Cipta, Jakarta. Kai-Jung Chi, (2009), Velocity PatternsBureau of Energy Efficiency, Ministry of Flow, Bio-Fluid Mechanics, Power, (2004), Pump and Pumping http://ezphysics-nchu-edu.tw/chi/BFM. System, In Energy Efficiency in html. Electrical Utilities, India. Montgomery, Douglas C, ( 2005), DesignBagiasna, K, Analisis Sinyal Getaran, PT. and Analysis of Experiments, 6th Ed, Krakatau Engineering Jhon Wiley & Sons, New York.Church, Austin H, (1986), Pompa dan Munson, Donald F, Young, Theodore Blower Sentrifugal, Erlangga, H.Okishi, (1985), Mekanika Fluida, Jakarta. Erlangga, Jakarta.F.R, Young, Cavitation, (1989), McGraw- Munson, Bruce R, Young, Donald F, and Hill, London. Okiishi, Theodore H, (2002), Fundamentals of Fluid Mechanics,G.W. Govier and K.Aziz, (1972), The Flow fourth edition, Jhon Willey & Sons, of Complex Mixtures in Pipe, original Inc, edition, Robert E. Krieger Publising Company Malabar, Florida. Michael J, Robichaud, P.Eng. Reference Standart for Vibration Monitoring andHarahap, Filino, (1978), Mekanika Fluida, Analysis, Bretech Engineering Ltd, 70, Departemen Mesin ITB, Bandung Sant Jhon NB Canada.Thomson, William, T, (1993), Vibration M.Chaudina, (2002) Noise an indicator of With Applications, Prentice-Hall Cavitation in a Centrifugal Pump, International, California. Acoustical Physics, Vol.49 N0,4.Hammitt, Frederic G, (1980), Cavitation and 2003, From Akusticheskil Zhurmal. Multiphase Flow Phenomena, Mc Ni Yongyan Yuan Shouqi PAN Z.Yuan Graw Hill International Book Jianping, (2008), Detection of Company Cavitation in Centrifugal Pump byIsranuri, T., Sitepu, N.,, Rafani, M., (2005), Vibration Methods, Research center of Study on Vibration of Centrifugal fluid Machinery Engineering and Pump System Due to The Change of Technology, Jiangsu Capacity, Proceedings Noise & University,Zhenjiang 212013, China. Vibration Reseach UKM, Malaysia. 11
  12. 12. Sularso, Tahara Haruo, (2006), Pompa & Kompresor Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, Edisi Keenam, PT.Pradya Paramita, JakartaSeyed Farshid C, Hassan Rahimzadeh M.B, (2005), Cavitation Detection of a Centrifugal Pump using Noise Spectrum, ASME International Design Engineering Conferences and Information Engineering, California USA.Streeter, Benyamin, W, 1992, (1992), Mekanika Fluida, Jakarta, Erlangga.Suyanto, Irham, (2007), Studi Eksperimental Fenomena Kavitasi pada Sudu Pompa Sentrifugal, Master Theses, Rekayasa Konversi Energi, ITS- Surabaya.S.G Kelly, (2000), Fundamentals of Mechanical Vibration, Second Edition, Mc Graw-Hill.Sahdev,M, Centrifugal Pump: Basic Concepts of Operation, Maintenance and Troubleshooting, Part I. Presented at The Chemical Engineers’Resource Page.www.cheresoure.com. Download from:www.idcon.com/pdfdoc/centrifu gal pump.pdf.Zulkifli (2006), Pengaruh Jenis Bantalan, Kapasitas dan Tinggi Tekan (Head) Terhadap Perilaku Vibrasi Pompa Sentrifugal Satu Tingkat (Sigle Stage), Megister Thesis, Teknik Mesin USU- Medan.Norton, Harry N, (1984), Sensor and Analyzer HandBook, Second Edition, Mc Graw-Hill.Smith, DW, (2008), PIC in Practice, First Edition, Newnes. 12

×