II-1

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pompa

2.1.1 Pengertian dan Fungsi Pompa

Pompa berfungsi mengkonversikan energi mekanis poros dari

penggerak mula menjadi energi potensial atau tekanan fluida (zat) cair. Pompa

digunakan untuk mengangkat zat cair dari tempat yang lebih rendah ke tempat

yang lebih tinggi atau mengalirkan cairan ke tempat yang menghasilkan

tekanan atau ketinggian tertentu, dimana tidak dimungkinkannya cairan

tersebut mengalir secara alami. Pompa juga dapat digunakan untuk

mensirkulasikan cairan, misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati

mesin-mesin dan peralatan [2].

2.1.2 Klasifikasi Pompa

Pompa bekerja karena adnya perbedaan tekanan Antara sisi masuk

dan sisi keluar oleh elemen bergerak pada pompa seperti piston, punyer, lobe,

impeller dan lain-lain. Berdasarkan kepada mekanisme konversi energinya,

pompa secara umum diklasifikasikan menjadi dua kelompok seperti

ditunjukkan pada gambar II.1, yaitu:

1. Pompa tekanan statik atau pompa perpindahan positif (positive

displacement pump).

2. Pompa tekanan dinamik atau pompa dinamik (dynamic pump).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-2

Gambar II.1 Klasifikasi Pompa[2]

2.1.3 Pompa Primary

Pompa primary di PT. Indonesia Power UPJP Kamojang Unit

Darajat berfungsi untuk mengalirkan fluida yang telah di dinginkan dari

cooling tower menuju inter condenser dan after condenser yang berfungsi

sebagai alat vakum. Pompa yang digunakan berjenis sentrifugal dengan arah

aliran aksial, cara kerja pompa sentrifugal yaitu menaikan tekanan akibar gaya

sentrifugal yang dihasilkan oleh putaran impeller. Untuk spesifikasi mengenai

pompa primary dapat dilihat pada Bab III di objek pengujian hal III-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-3

Gambar II.2 Skema Pompa Primary

Pom

pa P

rim

ary

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-4

2.1.4 Perawatan Pompa

Teknik pemeliharaan/perawatan (maintenance) dapat diartikan

sebagai penerapan ilmu pengetahuan yang bertujuan untuk menjaga kondisi

suatu peralatan atau mesin dalam kondisi yang standar. Strategi perawatan

(gambar II.2) yang dewasa ini telah secara umum diterapkan Antara lain: [2]

1. Perawatan terjadwal (schedule maintenance). 2. Perawatan prediktif (predictive maintenance). 3. Breakdown maintenance.

Gambar II.3 Diagram Strategi Perawatan[2]

Perawatan terjadwal merupakan strategi perawatan dengan tujuan

mencegah terjadinya kerusakan lebih lanjut yang dilakukan secara periodik

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-5

dalam rentang waktu tertentu. Strategi perawatan ini disebut juga sebagai

perawatan berdasarkan waktu atau time based maintenance. [2].

Perawatan prediktif ini dapat diartikan sebagai strategi perawatan

yang mana perawatannya didasarkan atas kondisi mesin itu sendiri. Untuk

menentukan kondisi mesin dilakukan pemeriksaan atau monitoring secara

rutin. Jika terdapat tanda gejala kerusakan segera dilakukan tindakan perbaikan

untuk mencegah kerusakan lebih lanjut. Jika tidak terdapat gejala kerusakan

monitoring terus dilanjutkan supaya jika terjadi gejala kerusakan segera

diketahui sedini mungkin1].

Perawatan prediktif disebut juga sebagai perawatan berdasarkan

kondisi atau condition based maintenance, disebut juga sebagai monitoring

kondisi mesin atau machinery condition monitoring [2].

Perawatan prediktif pompa[2]

Jenis perawan prediktif pada pompa meliputi:

1) Inspeksi secara visual[2].

Inspeksi secara visual dapat dilakukan dengan panca indera :

Penglihatan.

Pendengaran .

Penciuman.

Sentuhan.

Rasa (tidak direkomendasikan).

2) Inspeksi/monitoring getaran[2].

Amplitudo getaran.

Frekuensi getaran.

Spektrum getaran.

3) Inspeksi/monitirong geometrik[2].

Kedataran dan keratin.

Run out.

Misalignment.

4) Inspeksi/monitoring pelumas[2].

Viskositas pelumas (utama).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-6

5) Inpeksi kinerja/performansi[2].

Head/tekanan.

Kapasitas/debit.

Suhu.

Putaran.

Voltage.

Ampere.

6) Inspeksi Non Destructive Test (NDT) [2].

Termografi.

Ultrasonik.

Sinar X.

2.2 Dasar Pengukuran Getaran

2.2.1 Pengertian Getaran

Getaran adalah sebuah Gerakan bolak balik suatu partikel dari titik

acuannya (osilation) yang lemahnya getaran dipengaruhi oleh gaya yang

diberikan. Contoh sederhana getaran dapat dilihat pada gambar dibawah ini[7].

Gambar II.4 Ilustrasi Getaran pada Pegas[7]

Dari gambar II.4 dapat diketahui bahwa getaran adalah gerakan massa

dari posisi netral menuju batas puncak (upper limit), kembali ke posisi netral,

lalu bergerak menuju batas bawah (lower limit) dan kembali keposisi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-7

netralnya. Gerakan tersebut dapat diwakilkan menjadi satu putaran lingkaran.

Gerakan satu putaran ini memberikan informasi penting dalam pengukuran

getaran. Pergerakan kontinyu akan menghasilkan gerak periodik atau

harmonik[7].

2.2.2 Karakteristik Getaran

Kondisi suatu mesin dan masalah-masalah kerusakan mekanik yang

terjadi dapat diketahui dengan mengukur karakteriktik sinyal getaran pada

mesin tersebut dengan mengacu pada gerakan pegas. Karakteriktik suatu

getaran dengan memetakan gerakan dari pegas tersebut terhadap waktu. Pada

gambar dibawah ini menjelaskan tentang karakteristik getaran[3] .

Gambar II.5 Karakteristik Getaran[3]

Parameter getaran dalam pengukuran amplitudo dapat dinyatakan

dalam simpangan getaran (vibration displacement), kecepatan getaran

(vibration velocity), dan percepatan getaran (vibration acceleration).[3].

Perpindahan getaran (vibration displacement) adalah jarak yang

ditempuhdari kondisi awal hingga simpangan maksimum (peak). Perpindahan

tersebut dinyatakan dalam satuan micron (µm) atau mils. Dimana : 1 µm =

0.001mm dan 1 mils = 0.001 inch[3].

Kecepatan getaran (vibration velocity) adalah simpangan getaran

setiap satuan waktu, dinyatakan dalam mm/s atau inch/s [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-8

Percepatan getaran (vibration acceleration) adalah kepatan getaran

setiap satuan waktu yang dinyatakan dalam mm/s2, inch/s2, dan satuan gravitasi

(g)[3].

Perioda adalah waktu yang dibutuhkan untuk mencapai satu siklus.

Frekuensi getaran adalah jumlah siklus (cycle) yang dialami persatuan waktu

yang dinyatakan dalam cycle per second (CPS) dan Herts (HZ). Hubungan

Antara frekuensi dan perioda adalah [3]:

𝑓= 1

𝑇................................................................................................................(1)

Keterangan: 𝑓: Frekuensi T : Perioda

Panjang gelombang adalah jarak yang ditempuh dalam satu siklus

dengan symbol λ (lamda). Fase (phase) dapat diartikan sebagai jarak posisi

suatu getaran terhadap titik yang lain yang telah ditentukan[3].

2.2.3 Parameter Ukur

Dalam proses pegukuran getaran, beberapa parameter ukur yang

digunakan untuk mendeskripsikan pengukuran getaran adalah:

1. Peak, merupakan batas puncak dari suatu gelombang sinusoida =0,5

dari Peak To Peak.

2. Peak To Peak adalah harga yang menggambarkan nilai dari batas

maksimum hingga batas minimum.

3. Average adalah suatu harga rata-rata dari gelombang, harga average

gelombang sinusoida adalah 0,637 harga peak.

4. RMS adalah satuan harga energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan

satuan getaran, harga RMS pada satuan gelombang sinusoida adalah

0,707 harga peak.

Perbandingan harga dari unit pengukuran getaran ditunjukan seperti

pada tabel II.1 berikut.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-9

Tabel II.1 Perbandingan Unit Getaran[7]

No. Keterangan Nilai Faktor Skala

1 Peak To Peak 1

2 RMS 0.0707 x peak

3 Average 0.637 x peak

4 Peak 0.5 peak

2.2.4 Parameter Getaran

Sementara parameter getar dalam proses analisis getaran

dipertimbangkan berdasarkan setiap komponen mesin dengan spesifikasi

tertentu, pemilihan parameter getaran dapat terbagi menjadi tiga bagian, Antara

lain:

1. Simpangan (displacement), parameter untuk mesin dengan frekuensi

<10Hz (600rpm).

2. Kecepatan (velocity), parameter untuk mesin dengan frekuensi 10-

1000Hz (600-60.000 rpm).

3. Percepatan (acceleration), parameter untuk mesin dengan frekuensi

>1000 Hz (>60.000 rpm).

2.2.5 Analisis Getaran

Untuk menentukan apakah getaran yang terjadi masih memenuhi

syarat atau tidak, dilakukan pengukuran dengan diagnosis[8] :

1. Comparative.

2. Decriptive.

3. Trending.

2.2.5.1 Comparative Diagnosys

Yang dimaksud comparative diagnosys adalah metoda

pengukuran yang hasilmya dibandingkan dengan standar yang diizinkan.

Standar getaran yang diizinkan dapat berasal dari ISO standar, instrument

standard, ataupun manufacture standard severity chart.[8]. Dalam

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-10

monitoring yang dilakukan pada pompa primary ini menggunakan 2

standar getaran, yaitu:

1. DIN ISO 10816-3 (lampiran hal L-7).

2. Vibration Severity Criteria (lampiran hal L-8).

2.2.5.2 Descriptive Diagnosys

Descriptive diagnosys adalah metoda pengukuran getaran

yang dapat mengetahui komponen-komponen yang mulai terjadi

kerusakan dengan menganalisa spektrum yang terjadi lalu dibandingkan

dengan spektrum standar[8]. Dalam laporan ini, penulis menggunakan

metoda descriptive diagnosys untuk mengetahui penyebab getaran

berlebih pada pompa primary. Spektrum standar yang digunakan yaitu

dari vendor PRUFTECHKNIK (lampiran hal L-15).

Dengan melihat spektrum getaran, kita juga dapat melihat

sumber-sumber kerusakan lain, diantaranya:[8]

1. Kelonggaran (loosness).

2. Ketidakseimbangan (unbalance).

3. Ketidaksumbuan (missaligment).

4. Kerusakan bearing (bad bearing).

2.2.5.3 Trending Diagnosys

Trending diagnosys adalah metoda pengukuran getaran yang

hasil pengukurannya dibandingkan dengan waktu operasi (time

domain)[8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-11

Gambar II.6 Trending diagnosys[8]

2.2.6 Identifikasi Kerusakan Dengan Spektrum

2.2.6.1 Kerusakan Karena Unbalance

Tabel II.2 Kerusakan Karena Unbalance[8]

Gambar II.7 Kerusakan Karena Unbalance[8]

Unbalance terjadi ketika amplitude getaran tertinggi terjadi

pada frekuensi fundamental pertama [8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-12

2.2.6.2 Kerusakan Karena Missaligment Dan Poros Bengkok

Tabel II.3 Kerusakan Karena Missaligment dan Poros Bengkok[8]

Gambar II.8 Kerusakan Karena Missaligment[8]

Kerusakan karena Missaligment dan poros bengkok terjadi

ketika amplitude getaran tertinggi terjadi pada frekuensi fundamental

pertama dan kedua[8].

2.2.6.3 Kerusakan Karena Anti Friksi Bearing Buruk

Tabel II.4 Kerusakan karena Anti Friksi Bearing Buruk

Anti friksi bearing buruk terjadi ketika amplitudo getaran

sangat tinggi terdeteksi pada beberapa kali frekuensi fundamental. Maka

ketika amplitudo tertinggi berada pada frekuensi fundamental pertama,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-13

kedua, ketiga dan keempat dapat dikatakan bahwa mesin tersebut

mengalami anti friksi bearing buruk[8].

2.2.6.4 Kerusakan Karena Sleeve, Metal, Journal Bearing

Tabel II.5 Kerusakan Karena Sleeve, Metal, Journal Bearing[8]

Kerusakan Karena Sleeve, Metal, Journal Bearing terjadi

ketika amplitudo getaran tinggi terdeteksi pada frekuensi fundamental

pertama seperti unbalance, namun ampltitudo (overall) terbesar terjadi

pada pengukuran arah aksial. Maka ketika suatu mesin menggunakan

Sleeve, Metal dan Journal Bearing lalu amplitudo tertinggi berada pada

frekuensi fundamental pertama pada arah aksial dapat dikatakan bahwa

mesin tersebut mengalami kerusakan karena Sleeve, Metal, Journal

Bearing [8].

2.2.6.5 Kerusakan Karena Housing Bearing Aus

Tabel II.6 Kerusakan Karena Housing Bearing Aus[8]

Mechanical looseness karena housing bearing aus terjadi

ketika amplitudo getaran tertinggi terjadi pada frekuensi fundamental

pertama. Maka ketika amplitudo tertinggi berada pada frekuensi

fundamental kedua dan pengukuran pada posisi aksial dapat dikatakan

bahwa mesin tersebut mengalami mechanical looseness karena (housing

bearing aus) pada titik referensi yang diambil [8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-14

2.2.6.6 Kerusakan Karena Dudukan Lemah

Tabel II.7 Kerusakan Karena Dudukan Lemah[8]

Mechanical loosness karena pondasi lemah, baut kendor

terjadi ketika amplitudo getaran tertinggi terjadi pada frekuensi

fundamental kurang dari satu frekuensi fundamental.

Maka ketika amplitudo tertinggi berada pada frekuensi

kurang dari satu kali frekuensi fundamental pertama dan pada

pengukuran vertikal dapat dikatakan bahwa mesin tersebut mengalami

mechanical loosness (pondasi lemah dan baut kendor).[8].

2.2.6.7 Kerusakan Karena Pondasi Melengkung

Tabel II.8 Kerusakan Karena Pondasi Melengkung[8]

Mechanical loosness karena pondasi melengkung terjadi

ketika amplitudo getaran tertinggi terjadi pada frekuensi fundamental

kedua.

Maka ketika amplitudo tertinggi berada pada frekuensi

fundamental kedua dan pengukuran pada posisi vertikal, horizontal, dan

aksial dapat dikatakan bahwa mesin tersebut mengalami Mechanical

loosness (pondasi melengkung) pada titik referensi yang diambil[8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-15

2.2.6.8 Kerusakan Karena Elektrikal

Tabel II.9 Kerusakan Karena Elektrikal[8]

Getaran berlebih yang diakibatkan oleh kerusakan elektrikal

terjadi ketika amplitudo frekuensi fundamental ke dua lebih tinggi dari

pada amplitudo frekuensi fundamental pertama [8].

2.2.6.9 Kerusakan Karena Kavitasi

Getaran berlebih yang diakibatkan oleh kavitasi pada

impeller, spektrum yang dihasilkan memiliki rentang frekuensi yang luas

dengan amplitudo rendah. Amplitudo tertinggi sering ditemukan di

daerah hisap pompa dan biasanya paling tinggi arah aksial.

Gambar II.9 Spektrum Karena Kavitasi

Semakin besar besar beban yang diterima pompa sentrifugal

maka semakin tinggi pula amplitudo getaran yang dihasilkan pompa

sentrifugal. Semakin besar simulasi gangguan kavitasi yang diterima

pompa sentrifugal maka semakin tinggi pula rata-rata nilai amplitudo

getaran yang dihasilkan pompa sentrifugal[1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-16

2.2.7 Cara Pengukuran Getaran

Getaran secara umum dapat diukur dengan berbagai macam

peralatan antara lain vibration meter, vibration monitor, vibration analyzer dan

vibration accelerometer beserta data akuisisinya.

Pada vibration accelerometer beserta data akuisisinya, sensor

accelerometer mengubah sinyal getaran menjadi sinyal listrik. Sinyal tersebut

kemudian dihubungkan dengan data akuisisi (DAQ) yang bertujuan untuk

mengukur besaran fisis dan mengakuisisi data. Selanjutnya adalah

mengirimkan data dari data akuisisi ke sebuah software dalam komputer untuk

mengetahui grafik sinyal dan spektrum dari hasil pengujian getaran[7].

Titik Pengukuran getaran dilakukan pada motor dan pompa, titik

pengukuran getaran harus dipilih sedekat mungkin dengan sumber getaran

dengan arah horizontal, vertikal, dan aksial. Hasil dari pengukuran getaran

tersebut dapat berupa grafik ampitudo, time domain dan frequency domain[7]

2.2.8 Alat Pengukur Getaran

Peralatan yang umum digunakan dalam pengukuran getaran Antara

lain vibration meter, vibration monitor, vibration analyzer dan tranducer.

1. Vibration meter, alat pengukur getaran yang kecil, sederhana, mudah

dibawa dan berguna untuk mengukur getaran secara rutin. Data yang

diukur terbatas pada velocity, displacement dan acceleration. Vibration

monitor, alat pengukur getaran secara kontinyu serta dapat memberi tanda

(alarm) jika getaran telah mencapai batas maksimal. Vibration analyzer,

alat pengukur getaran yang bertujuan mencari penyebab kerusakan atau

kelainan mesin karena getaran[7].

2. Tranducer adalah sensor penerima getaran. Alat ini diletakan pada mesin

yang hendak diukur getarannya dan dihubungkan langsung atau dengan

menggunakan kabel ke instrument pengukur getaran. Sesuai dengan

parameter getaran, maka tranducer terbagi menjadi proximity tranducer,

velocity tranducer dan acceleration tranducer[7].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-17

1) Proximity tranducer, alat ini adalah sensor untuk mengukur

displacement. Sensor ini tidak dapat digunakan untuk analisa vibrasi

(mencari frekuensi sumber vibrasi), melainkan hanya mengukur

tingkat besarnya vibrasi yang dalam hal ini adalah clearance gerakan

poros terhadap bantalan. Proximity tranducer dipasang pada sisi muka

atau sisi belakang rumah bantalan, atau dengan cara melubangi rumah

bantalan hingga tembus ke poros agar tranducer ini bias mendekati

poros. Hasil displacement yang didapat adalah relative terhadap

rumah bantalan[7].

2) Velocity tanducer, alat ini adalah sensor untuk mengukur kecepatan

vibrasi yang bekerja secara elektromagnetik. Sensor ini dapat

digunakan untuk mengukur velocity overall dan velocity pada masing

masing frekuensi sumber vibrasi dengan hasil yang didapat adalah

bersifat absolut. Selain velocity, sensor ini dapat digunakan untuk

mengukur displacement. Pemasangannya diletakan pada rumah

bantalan dengan menggunakan magnet, sekrup, tang jepit, atau

dipegang dengan tangan.

3) Accelerometer tranducer, alat ini adalah sensor untuk mengukur

percepatan vibrasi yang bekerja secara elektromagnetik. Sensor ini

dapat digunakan untuk mengukur percepatan overall dan percepatan

pada masing-masing frekuensi sumber vibrasi dengan hasil yang

bersifat absolut. Sensor ini menggunakan bahan utama piezoelectric

yang dapat mengeluarkan aliran listrik jika mendapat tekanan. Dengan

demikian bahan ini mengeluarkan aliran listrik yang akan menyatakan

percepatan vibrasi dalam kelipatan gravitasi[7].

2.2.9 Hasil Pengukuran Getaran

Hasil pengukuran getaran yang didapat dari monitoring kondisi

pompa primary menggunakan metode pengukuran getaran ini adalah grafik

amplitude, time domain dan frequency domain [8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-18

1. Amplitudo

Amplitudo perubahan tekanan dapat dideskripsikan sebagai

amplitudo tekanan maksimum atau amplitudo roo-mean-square (RMS) 𝑝rms

yang dinyatakan dalam mm/s2. RMS adalah tekanan sesaat yang dapat berupa

tekanan positif dan negatif. Besar RMS 𝑝rms = 0,707[8]

2. Time Domain

Domain waktu adalah yang memandang getaran sebagai simpangan

terhadap waktu. Domain waktu sangat berguna dalam analisis secara

keseluruhan mesin, namun sulit digunakan karena data domain waktu

merupakan respon total sinyal getaran sehingga data getaran terdeteksi secara

bersama-sama untuk mewakili perpindahan total pada setiap waktu yang

diberikan[8].

Sinyal adalah gambaran (deskripsi) tentang bagaimana suatu

parameter mempengaruhi parameter lain, sedangkan sistem merupakan suatu

proses yang mengolah sinyal masukan menjadi sinyal kaluaran[8].

Sinyal yang diperoleh melalui sensor pada pengukuran getaran suatu

mesin adalah suatu respon gabungan terhadap bermacam-macam gaya eksitasi

dari dalam maupun dari luar mesin tersebut[8].

Kunci analisa yang efektif adalah menguraikan sinyal yang

kompleks menjadi beberapa komponen. Terdapat dua pandangan dalam

menganalisa getaran yaitu: domain waktu dan domain frekuensi. Analisa yang

dilakukan adalah mengubah data domain waktu ke dalam domain frekuensi[8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-19

Gambar II.10 Time Domain[8]

3. Frequency Domain

Domain frekuensi adalah yang memandang getaran berupa

amplitudo sebagai fungsi frekuensi. Domain frekuensi diperoleh dengan

mengkonversikan data domain waktu menggunakan matematika teknik disebut

Fast Fourier Transform (FFT). Domain frekuensi dapat mengidentifikasi

sumber kerusakan dengan cara menampilkan sumber getaran dari suatu mesin

sebagai diskrit puncak. Tampilan domain frekuensi ini memudahkan untuk

menentukan nilai amplitudo pada frekuensi tertentu[8].

Gambar II.11 Frequency Domain[8]