LAPORAN RESMI PRAKTIKUM GETARAN

VIBRASI DAN JENIS KERUSAKAN POMPA AIR

Disusun oleh :THOMAS ANDHERSON S. NRP. 2413100081

ASISTEN :DWI MARDIKA LESTARINRP. 2413100065

PRODI STUDI S1 TEKNIK FISIKAJURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA 2015

9

iv

1

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM GETARAN

VIBRASI DAN JENIS KERUSAKAN POMPA AIR

Disusun oleh :THOMAS ANDHERSON S. NRP. 2413100081

ASISTEN :DWI MARDIKA LESTARINRP. 2413100065

PRODI STUDI S1 TEKNIK FISIKAJURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA 2015

(halaman ini sengajadi kosongkan)

ABSTRAK

Pompa merupakan salah satu alat yang banyak digunakan dalam dunia industri. Hampir pada setiap industri menggunakan pompa sebagai sarana penunjang proses produksi yang ada. Pompa digunakan untuk memindahkan fluida cair dari tekanan rendah ke tekanan yang lebih tinggi atau tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi. Pompamemiliki berbagai macam jenis dan fungsi, salah satunya adalah pompa sentrifugal. Mengingat pentingnya peran pompa ini, maka maintenance yang dilakukan juga harus diperhatikan dengan baik. Penyusunan strategi maintenance yang tepat dilakukan agar pompa terlindung dari bahaya kerusakan yang dapat terjadi seperti misalignment, unbalance, bearing, dan kerusakan lainnya sehingga kinerja pompa tidak terganggu. Praktikum ini dilakukan untuk mengetahui frekuensi pompa dan menganalisis jenis kerusakan dari 3 pompa yang diteliti. Didapatkan bahwa frekuensi tiap pompa yang diteliti yaitu,

Kata kunci : Pompa sentrifugal, misalignment, unbalance, bearing

ABSTRACT

The pump is one tool that is widely used in industry. Almost in every industry use the pump as a means of supporting the existing production processes. Pumps are used to move the liquid fluid of low pressure to the pressure that is higher or lower place to a higher place. Pump has a wide variety of types and functions, one of which is a centrifugal pump.Given the important role of these pumps, the maintenance is done should also be considered properly. Preparation of maintenance strategy is appropriate in order to pump protected from damage that can occur such as misalignment, unbalance, bearings, and other damage to the pump performance is not compromised.This practicum conducted to determine the frequency of the pump and to analyze the type of damage from 3 pumps studied. It was found that the frequency of each pump under study is,

Key word : Pump, Misalignment, Unbalance, Bearing

iiiiv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat serta karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Resmi Vibrasi P2 mengenai Vibrasi dan Kerusakan Pompa Air dengan baik.Pada laporan resmi ini diberikan penjelasan vibrasi dan jenis-jenis pada kerusakan pompa dan cara menganalisisnya itu sendiri. Kemudian hasil dari praktikum atau data dimasukan ke dalam sebuah software MATLAB dengan metode FFT.Tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada ;1. Dosen pengajar mata kuliah Vibrasi2. Asisten Praktikum Akustik3. Teman-teman Teknik Fisika 2013 yang telah membantu jalannya praktikum ini dengan baikAkhir kata, semoga Laporan Resmi Vibrasi P2 ini dapat bermanfaat bagi seluruh pembaca. Serta penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kemajuan susunan laporan yang lebih baik. Surabaya, 22 September 2015

Penulisivv

DAFTAR ISIHalamanHALAMAN JUDULiABSTRAKiiiABSTRACTivDAFTAR ISIviDAFTAR GAMBARviiBAB I PENDAHULUAN11.1 Latar Belakang11.2 Rumusan Masalah11.3 Tujuan21.4 Sistematika Laporan2BAB II TINJAUAN PUSTAKA32.1 Pengertian Getaran atau Vibrasi32.2 Pengukuran Vibrasi52.3 Pengambilan Data dengan Accelerometer 62.4 Analisa Vibrasi dengan FFT72.5 Diagnosa Kerusakan Mesin Melalui Spectrum Analysis92.5.1 Unbalance102.5.2 Misalignment112.5.3 Kerusakan Bearing142.5.4 Looseness15BAB III TINJAUAN PUSTAKA173.1 Alat dan Bahan173.2 Prosedur Praktikum17BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN194.1 Analisis Data194.2 Pembahasan26BAB V PENUTUP275.1 Kesimpulan275.2 Saran27DAFTAR PUSTAKA31LAMPIRAN33

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Model Getaran Sederhana3Gambar 2.2 Waveform Simpangan, Kecepatan, Percepatan4Gambar 2.3 Waveform Simpangan, Kecepatan, Percepatan5Gambar 2.4 Diagram Blok Pengukuran5Gambar 2.5 Accelerometer6Gambar 2.6 Hasil FFT dari data vibrasi8Gambar 2.7 Spectrum Vibrasi Unbalance10Gambar 2.8 Spectrum Vibrasi Misalignment12Gambar 2.9 Angular Misalignment12Gambar 2.10 Parallel Misalignment13Gambar 2.11 Bearing Misalignment14Gambar 2.12 Spectrum Vibrasi Bearing14Gambar 2.13 Spectrum Vibrasi Looseness15Gambar 4.1 Grafik Percobaan Pompa 1 Sensor 120Gambar 4.2 Grafik Percobaan Pompa 1 Sensor 221Gambar 4.3 Grafik Percobaan Pompa 1 Sensor 321Gambar 4.4 Grafik Percobaan Pompa 2 Sensor 122Gambar 4.5 Grafik Percobaan Pompa 2 Sensor 222Gambar 4.6 Grafik Percobaan Pompa 2 Sensor 323Gambar 4.7 Grafik Percobaan Pompa 3 Sensor 124Gambar 4.8 Grafik Percobaan Pompa 3 Sensor 224Gambar 4.9 Grafik Percobaan Pompa 3 Sensor 325

vix

(Halaman ini sengaja kami kosongkan)

vix

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangDewasa ini perkembangan ilmu getaran sangatlah luas dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari bidang kedokteran, pendidikan, bahkan industri. Dalam sebuah insudtri misalnya, telah memerlukan adanya ilmu getaran agar dapat diketahui tingkat kerusakan suatu instrument di industri tersebut. Apabila getaran yang dihasilkan melebihi batas yang diperbolehkan, maka dapat mengganggu lingkungan sekitar dan membahayakan proses yang sedang berlangsung. Dengan adanya ilmu getaran yang mempelajari mengenai kerusakan suatu peralatan, maka hal tersebut dapat diminimalisir atau bahkan diatasi.Langkah yang dilakukan untuk mengatasi masalah kebisingan pada suatu peralatan, memerlukan adanya sebuah analisa yang dapat mendeteksi getaran tersebut. Tingkat kerusakan suatu oerakatan dapat dilihat pada getaran yang terjadi pada alat tersebut.Oleh karena itu, perlu dilakukan praktikum mengenai getaran dan jenis kerusakan, khususnya pada pompa air agar mahasiswa mempunyai dan mengerti mengenai ketrampilan khusus untuk menganalisa jenis kerusakan yang terjadi pada pompa air.

1.2 Rumusan MasalahAdapun beberapa permasalahan dalam praktikum kali ini adalah sebagai berikut:a. Bagaimanakah cara mengetahui frekuensi pompa?b. Bagaimana cara mengetahui jenis kerusakan pompa dengan menganalisa frekuensi pompa air?

1.3 Tujuan Tujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut :a. Mahasiswa mampu mengetahui frekuensi pompab. Mahasiswa mampu mengetahui jenis kerusakan pompa dengan menganasisa frekuensi pompa air

1.4 Sistematika LaporanLaporan resmi praktikum vibrasi tentang vibrasi dan jenis kerusakan pompa air ini terdiri dari 5 bab, yaitu pertama bab 1, adalah pendahuluan, yang berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan praktikum serta sistematika laporan. Bab 2 yaitu dasar teori yang berisi tentang teori dasar yang menunjang praktikum ini. Bab 3 yaitu metodologi dimana berisi tentang, alat alat yang dugunkan dalam praktikum serta langkah langkah dalam praktikum. Bab 4 yaitu analisa data dan pembahasan, dimana berisi tentang analisa data-data yang didapatkan dalam percobaan serta pembahasan terhadap analisa data tersebut. Bab 5 yaitu penutup berisi tantang kesimpulan dan saran. Sedangkan yang terakhir yaitu lampiran yang berisi tugas khusus yang diberikan.

2

2

1

BAB IIDASAR TEORI

2.1 Pengertian Getaran atau VibrasiGetaran merupakan gerakan bolak balik melewati titik setimbang. Model sederhana dari getaran dapat digambarkan sebagai sebuah pegas yang bergerak naik turun melewati titik setimbangnya (Gambar2.1)[1]

Gambar 2.1 Model Getaran Sederhana[1]

Gerak tersebut merupakan gerak periodik dan harmonik, di mana hubungan antara simpangannya (X) dengan massa (m) dan waktu (t) dapat dilihat dalam persamaan sinus: X = X0 sin.t.........................................................................2.1Selain simpangan (displacement) ada dua besaran lainnya yang digunakan untuk menganalis vibrasi, yakni kecepatan (velocity) dan percepatan (acceleration). V =............................................................2.23

V = .............................................................2.34

Bentuk gelombang dari ketiga komponen besaran vibrasi tersebut dapat ditunjukkan oleh Gambar 2.2 di mana simpangan menunjukkan kurva sinus, kecepatan menunjukkan kurva cosinus, dan percepatan kembali menunjukkan kurva sinus.

Gambar 2.2 Waveform Simpangan, Kecepatan, dan Percepatan[1]

Tiga terminologi utama untuk menggambarkan sinyal vibrasi adalah amplitudo, frekuensi, dan phase. Amplitudo merupakan simpangan maksimum getaran, pada Gambar 2.2 disimbolkan dengan X0. Amplitudo diukur dengan tiga cara, displacement (mills, micron), velocity (ips,mm/s), dan acceleration (g, mm/s2, inch/s2). Frekuensi merupakan banyaknya getaran yang terjadi dalam satu satuan waktu (sekon/detik). Satuan frekuensi adalah Hz, cps, cpm, dan RPM. Phase adalah perbedaan posisi dari vibrasi sebuah titik relatif terhadap titik referensi yang diam atau relatif terhadap titik lain yang bergetar (Raharjo Dwi, 2006).5

Gambar 2.3 Waveform Simpangan, Kecepatan, dan Percepatan[1]

2.2 Pengukuran VibrasiSecara umum sistem pengukuran dapat digambarkan dalam blok diagram sebagai berikut:

Gambar 2.4 Diagram Blok Pengukuran

Pada pengukuran vibrasi sinyal input berupa getaran mekanik diubah oleh tranduser menjadi sinyal tegangan kemudian ditransmisikan ke elemen pengkondisi sinyal, diproses oleh elemen pemroses sinyal, dan akhirnya ditampilkan dalam bentuk data angka maupun grafik (spektrum, waveform, dan trend). Sesuai dengan tiga besaran pada vibrasi maka tranduser yang digunakan dalam pengukuran vibrasi adalah accelerometer, yaitu tranduser yang paling sering dipakai karena fleksibilitasnya dan range frekuensinya tinggi, biasanya berupa piezolelectric yang terdiri dari kristal dan massa penekan kristal. Ketika terjadi vibrasi maka terjadi penekanan dan kristal akan membangkitkan muatan listrik yang kemudian diamplifikasi sehingga sinyal vibrasi terbaca.6

Gambar 2.5 Accelerometer

2.3 Pengambilan Data Menggunakan AccelerometerTranduser getaran dipasang pada bagian-bagian mesin yang cukup kaku untuk menghindari efek resonansi lokal bagian tersebut. Pengambilan data-data dengan alat tranduser tersebut harus terlebih dahulu mengetahui bagianmana dari mesin tersebut yang paling tepat untuk pengukuran vibrasi. Tempat yang paling tepat tersebut adalah pada tempat yang dekat dengan sumber vibrasi, misalnya pada kerusakan bearing maka penempatan tranduser diletakkan pada bearing caps (rumah bearing). Pengambilan data vibrasi dilakukan dengan dua posisi yaitu dengan posisi axial dan posisi radial. Pengambilan data secara axial adalah menempatkan alat tranduser pada arah axial atau searah dengan poros. Cara radial sendiri terbagi menjadi 2 cara, yaitu: Horizontal: pengukuran secara horizontal dengan cara meletakkan alat tranduser secara horizontal misalnya pada bagian atas pompa. Dari pengukuran ini dapat diketahui amplitudo yang paling tinggi. 7

Vertikal: pengambilan data secara vertikal adalah dengan menempatkan alat tranduser pada posisi vertikal atau berbanding 90 dengan arah horizontal pada pompa. Pengambilan data pada tiga sumbu berfungsi untuk melihat kondisi vibrasi pada masing-masing sumbu, karena di setiap sumbu mempunyai vibrasi yang berbeda. Pada setiap kondisi mesin dapat ditentukan karakteristik kerusakan dengan melihat sinyal vibrasi dari masing-masing sumbu pengukuran.

2.4 Analisa Vibrasi dengan FFTAnalisa fourier terbagi atas dua yakni deret fourier untuk sinyal periodik dan trasformasi fourier untuk sinyal aperiodik. Setiap sinyal periodik dapat dinyatakan oleh jumlahan atas komponen-komponen sinyal sinusoidal dengan frekuensi berbeda (distinct). Jika ada sebuah fungsi f(t) yang kontinyu periodik dengan periode T, bernilai tunggal terbatas dalam suatu interval terbatas, memiliki diskontinyuitas yang terbatas jumlahnya dalam interval tersebut dan dapat diintegralkan secara mutlak, maka f(t) dapat dinyatakan dengan deret fourier. Dengan menggunakan software komputer, komputasi FFT menjadi lebih mudah dan cepat. Contoh sederhana FFT pada matlab sebuah fungsi f(t) dari time domain menjadi frequency domain diperlihatkan pada Gambar 2.5.8

Gambar 2.6 Hasil FFT dari Data Vibrasi (Simulasi Matlab)FFT merupakan elemen pemrosesan sinyal pada pengukuran vibrasi. Pada pengukuran vibrasi ada empat tahapan untuk merubah sinyal vibrasi menjadi spektrumnya. Algoritma FFT untuk analisa vibrasi tersebut adalah sebagai berikut: Pengambilan data vibrasi dari tranduser yang dihubungkan dengan sistem akuisisi. Sistem akuisisi menghasilkan spektrum yang menunjukkan perbandingan waktu dengan percepatan. Hasil spektrum diolah menggunakan software lain dengan menggunakan Fast Fourrier Transform. Hasil pengolahan menggunakan FFT akan berupa grafik perbandingan frekuensi dengan amplitudo yang menunjukkan jenis kerusakan dan tingkat kerusakan mesin. Ada beberapa parameter pemrosesan sinyal pada FFT yang perlu diketahui untuk menjamin kesuksesan analisa vibrasi. Dengan mengetahui parameter-parameter tersebut pengambilan data bisa lebih cepat dan akurat. Parameter-parameter FFT tersebut adalah sebagai berikut: Fmax: Frekuensi maksimum atau frequency range menunjukkan bandwith frekuensi yangakan ditampilkan pada spektrum. 9

Number & Tipe of Averages: Karena vibrasi tidak bisa lepas dari gangguan/random noise, maka diperlukan beberapa kali pengambilan data dan kemudian merata-ratakannya. Number of averages menyatakan berapa kali data diambil. Number of Lines: Parameter ini mendefinisikan jumlah resolusi garis untuk perhitungan FFT. Resolusi frekuensi menentukan seberapa dekat dua puncak frekuensi dibedakan sebagai puncak yang terpisah. Ketika frekuensi maksimum semakin tinggi, jumlah resolusi garis juga harus bertambah supaya menjaga resolusi tetap sama.

2.5 Diagnosa Kerusakan Mesin Melalui Spectrum AnalysisSetiap bagian dari pompa atau mesin berputar mempunyai tingkat vibrasi yang berbeda tergantung pada letaknya dan gaya yang diterima. Tingkat vibrasi inilah yang bisa dijadikan sebagai pendeteksi keadaan dari suatu kondisi mesin apakah ada kerusakan atau tidak. Kerusakan umum yang biasa terjadi pada pompa dan mesin-mesin berputar adalah ketidak-seimbangan atau unbalance, misalingment, kerusakan bearing, dan mechanical loosenes. Kerusakan-kerusakan tersebut dapat dideteksi dari spektrum vibrasi. Kerusakan-kerusakan yang sering terjadi pada mesin berputar yaitu:

2.5.1 Unbalance 10

Unbalance adalah kondisi di mana pusat massa tidak sesumbu dengan sumbu rotasi sehingga rotor mengalami gaya vibrasi terhadap bearing yang menghasilkan gaya sentrifugal. Ada beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya unbalance yakni kesalahan saat proses pemesinan dan assembly, eksentrisitas komponen, adanya kotoran saat pengecoran, korosi dan keausan, distorsi geometri karena beban termal dan beban mekanik, serta penumpukan material. Karakteristik dari unbalance ini dapat diketehui dengan adanya amplitudo yang tinggi pada 1xRPM, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.10. Tetapi, adanya amplitudo pada 1xRPM tidak selalu unbalance, tanda lainnya adalah rasio amplitudo antara pengukuran arah horizontal dan vertikal kecil (H/V