6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Getaran banyak dipakai sebagai alat untuk melakukan analisis terhadap mesin-

mesin baik dengan rotasi maupun translasi. Pengetahuan akan getaran dan data-data

yang dihasilkan sangat penting untuk perawatan maupun troubleshooting.

Kemampuan ini bisa membantu perusahaan mereduksi terjadinya down time dan

dapat meningkatkan keuntungan baik dari segi produksi maupun dari umur mesin

yang lebih panjang.

2.1. Analisa Getaran

2.1.1 Getaran

Getaran secara teknik didefenisikan sebagai gerak osilasi dari suatu objek

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

1) Frekuensi, digunakan untuk menggambarkan getaran

2) Perpindahan, mengindikasikan berapa jauh suatu objek bergetar

3) Kecepatan, mengindikasikan berapa cepat objek bergetar

4) Percepatan, mengindikasikan suatu objek bergetar terkait dengan gaya

penyebabnya

5) Phase, mengindikasikan suatu bagian bergetar relatif terhadap bagian yang

lain

7

Tingkat getaran dan jenis persoalan secara analisis :

1. Tingkat Getaran secara menyeluruh dapat berubah dengan beban dan kecepatan,

sehingga dapat memberikan gambaran yang menyesatkan tentang kondisi mesin.

Analisis spektrum getaran akan mengarahkan pengambilan kesimpulan tentang

terjadinya persoalan serius, sehingga tindakan yang tepat terhadap mesin dapat

dilakukan.

2. Adalah tidak mudah menghentikan suatu mesin tampa mengganggu proses

produksi. Oleh karena itu sangatlah penting untuk mengetahui parah tidaknya

suatu persoalan. Analisis dapat menentukan apakah suatu mesin dapat tetap

dijalankan sampai jadwal pemberhentian pabrik berikutnya.

3. Waktu perbaikan dapat diperkecil karena jenis permasalahannya telah diketahui

berdasarkan analisis getaran. Suku cadang dapat dibeli/disediakan sebelum mesin

dibongkar.

Analisa getaran merupakan cara yang paling handal untuk mendeteksi awal

gejala kerusakan mekanik, elektrikal pada peralatan, sehingga analisa getaran saat ini

menjadi pilihan teknologi predictive maintenance yang paling sering digunakan

(Scheffer, 2004).

Suatu peralatan yang berputar sebaiknya memiliki suatu nilai getaran standart

dan batasan getaran yang diperbolehkan (dibuat oleh pabrik) sehingga apabila nilai

getaran yang terjadi diluar batasan yang diizinkan maka peralatan tersebut harus

menjalani tindakan perawatan.

8

Semua mesin memiliki tiga sifat fundamental yang berhubungan untuk

menentukan bagaimana mesin akan bereaksi terhadap kekuatan-kekuatan yang

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

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

atau gerak. Sebuah gaya mencoba untuk membawa perubahan dalam keadaan

istirahat atau gerak, yang ditentang oleh massa dan satuannya dalam kg.

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

membengkokkan atau membelokkan struktur dengan jarak tertentu. Ini

mengukur gaya yang diperlukan untuk memperoleh defleksi tertentu disebut

kekakuan, satuannya dalam N / m.

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

gerakan, bagian atau struktur akan memiliki mekanisme inheren untuk

memperlambat gerak (kecepatan). Karakteristik ini untuk mengurangi

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

Sebagaimana disebutkan di atas, efek gabungan untuk menahan pengaruh kekuatan

karena massa, kekakuan dan redaman menentukan bagaimana suatu sistem akan

merespon yang diberikan kekuatan eksternal. Sederhananya, cacat dalam mesin

membawa gerakan getaran. Massa, kekakuan dan redaman mencoba untuk melawan

getaran yang disebabkan oleh cacat. Jika getaran akibat cacat jauh lebih besar

daripada tiga karakteristik tersebut maka getaran yang dihasilkan akan lebih tinggi

dan cacat dapat terdeteksi.

9

Gambar 2.1 Kerusakan akibat getaran

2.1.2 Karakteristik Getaran

Getaran secara teknik didefenisikan sebagai gerak osilasi dari suatu objek

terhadap posisi objek awal/diam, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.2 Sistem Getaran Sederhana (Mobley, 2008)

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

dengan mengukur karakteristik getaran pada mesin tersebut. Karakteristik getaran

yang penting antara lain adalah (Pain, 2005) :

poros

Bantalan Keausan

10

1) Frekuensi adalah karakteristik dasar yang digunakan untuk mengukur dan

menggambarkan getaran.

2) Perpindahan mengindikasikan berapa jauh suatu objek bergetar

3) Kecepatan mengindikasikan berapa cepat objek bergetar

4) Percepatan mengindikasikan suatu objek bergetar terkait dengan gaya

penyebab getaran

5) Phase mengindikasikan bagaimana suatu bagian bergetar relatif terhadap

bagian yang lain, atau untuk menentukan posisi suatu bagian yang bergetar

pada suatu saat, terhadap suatu referensi atau terhadap bagian lain yang

bergetar dengan frekuensi yang sama.

Dengan mengacu pada gerakan pegas, kita dapat mempelajari karakteristik

suatu getaran dengan memetakan gerakan dari pegas tersebut terhadap fungsi waktu.

Gerakan bandul pegas dari posisi netral ke batas atas dan kembali lagi ke posisi netral

dan dilanjutkan ke batas bawah, dan kembali lagi ke posisi netral, disebut satu siklus

getaran (satu periode). Setiap karakteristik ini menggambarkan tingkat getaran,

hubungan karakteristik ini dapat dilihat pada gambar 2.2 dan 2.3.

11

Gambar 2.3 Hubungan Antara Perpindahan, Kecepatan dan Percepatan Getaran

(Mobley, 2008)

Gambar 2.4 Skematik Phase Getaran (Mobley, 2008)

12

Tabel 2.1 Satuan yang digunakan Tiap Karakteristik

Karateristik Getaran

Satuan

Metrik British

Perpindahan

microns peak to peak

( 1 µm = 0.001 mm )

mils peak to peak

(0.001 in )

Kecepatan mm/s in/s

Percepatan

G

( lg = 980 cm/s2 )

G

( lg = 5386 in/s2 )

Frekuensi cpm, cps, Hz cpm, cps, Hz

Pase derajat derajat

(Sumber : Maintenance Engineering Handbook, Mobley, 2008)

2.1.3. Gerak Harmonik

Getaran dari sebuah mesin merupakan resultan dari sejumlah getaran individu

komponen yang muncul oleh gerak ataupun gaya pada komponen mekanikal ataupun

proses pada mesin ataupun sistem yang saling terkait. Setiap komponen individu yang

bergetar ini memiliki gerak periodik. Gerakan akan berulang pada periode waktu

tertentu. Waktu pengulangan τ dimana getaran berulang disebut perioda osilasi

biasanya diukur dalam satuan waktu yaitu detik dan kebalikannya adalah frekuensi

(Scheffer, 2004).

13

Setiap frekuensi komponen mesin dapat dihitung dengan rumus berikut ini :

𝑓 =1

𝜏 (2.1)

dan frekuensi lingkaran atau kecepatan sudut dapat dihitung dengan rumus

𝜔 = 2𝜋1

𝜏= 2𝜋𝑓 (2.2)

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

gerak periodik adalah gerak harmonik, pada gerak harmonik, hubungan antara

perpindahan maksimum dan waktu dapat dinyatakan oleh :

𝑥 = 𝐴 sin 𝜔𝑡 (2.3)

Amplitudo getaran dapat dinyatakan dalam tiga istilah dasar yaitu perpindahan,

kecepatan, dan percepatan. Kecepatan dalam gerak harmonik berdasarkan persamaan

(2.3) dapat diperoleh dari hasil diferensial perpindahan terhadap waktu, yaitu:

𝑑𝑥

𝑑𝑡= �̇� = 𝜔𝐴 cos 𝜔𝑡 (2.4)

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

𝑑2

𝑑𝑡2 = �̈� = −𝜔2𝐴 sin 𝜔𝑡 (2.5)

14

2.1.4. Gerak Periodik

Gerak yang berulang dalam selang waktu yang sama disebut gerak periodik.

Gerak periodik ini selalu dapat dinyatakan dalam fungsi sinus atau cosinus, oleh

sebab itu gerak periodik disebut gerak harmonik. Jika gerak yang periodik ini

bergerak bolak-balik melalui lintasan yang sama disebut getaran atau osilasi. Getaran

mesin pada umumnya memiliki beberapa frekuensi yang muncul bersama-sama.

Gerak periodik dapat dihasilkan oleh getaran bebas sistem dengan banyak derajat

kebebasan, dimana getaran pada tiap frekuensi natural memberi sumbangan. Getaran

semacam ini menghasilkan bentuk gelombang kompleks yang diulang secara periodik

seperti ditunjukkan pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 Gerak Periodik Gelombang Sinyal Segi empat dan Gelombang Pembentukannya Dalam Domain Waktu (Scheffer, 2004).

15

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

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

frekuensi 1 Hz.

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

dapat dilihat bahwa ia memiliki tiga siklus pada periode yang sama dari

gelombang pertama. Jadi, ia memiliki frekuensi 3 Hz.

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

tentunya memiliki frekuensi dari 5 Hz.

Berikutnya adalah gelombang (7). Ia memiliki tujuh siklus dan karena itu

frekuensi 7 Hz.

Gelombang (9) adalah berikutnya dengan sembilan siklus dan akan memiliki

frekuensi 9 Hz.

Gerak periodik pada gambar 2.5, dapat dinyatakan dalam deretan sinus dan cosinus

yang dihubungkan secara harmonik. Jika x(t) adalah fungsi periodik dengan periode τ,

maka fungsi ini dapat dinyatakan oleh deret Fourier (Pain, 2005) sebagai:

𝑥(𝑡) =1

2𝑎0 + 𝑎1 cos 𝜔1 𝑡 + 𝑎2 cos 𝜔2 𝑡 + ⋯ + 𝑎𝑛 cos 𝜔𝑛 𝑡

+ 𝑏1 sin 𝜔1 𝑡 + 𝑏2 sin 𝜔2 𝑡 + ⋯ + 𝑏𝑛 sin 𝜔𝑛𝑡 (2.6)

dengan 𝜔1 =2𝜋

𝜏 ; 𝜔𝑛 = 2𝜔1

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

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

16

2.1.5 Getaran Bebas (Free Vibration)

Dalam gerak translasi, perpindahan didefinisikan sebagai jarak linier, dalam

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

2002).

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

Pada gambar 2.6 menunjukan perubahan panjang pegas proporsional dengan

gaya yang bekerja sepanjang panjangnya, atau :

𝐹 = 𝑘(𝑥 − 𝑢) (2.7)

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

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

sehingga konstanta proporsional adalah konstan.

Gambar 2.7 Benda Tegar (Harris dan Piersol, 2002).

17

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

kedua Newton sebanding dengan resultan semua gaya yang bekerja pada massa

𝐹 = 𝑚�̈� (2.8)

Gambar 2.8 Redaman (Harris dan Piersol, 2002).

Konstanta c adalah koefisien redaman, redaman yang ideal dianggap tidak

memiliki massa sehingga besarnya gaya pada kedua ujungnya sama namun arahnya

berlawanan, sehingga

𝐹 = 𝑐(�̇� − �̇�) (2.9)

Free vibration tanpa redaman

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

18

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

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

𝑚�̈� + 𝑘𝑥 = 0 (2.10)

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

diatas adalah

𝑥 = 𝐴 sin √𝑘

𝑚𝑡 + 𝐵 cos √

𝑘

𝑚𝑡 (2.11)

dimana √𝑘

𝑚 adalah sudut frekuensi natural.

𝜔𝑛 = √𝑘

𝑚 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑐 (2.12)

Osilasi sinusoida massa berulang terus menerus, dan interval waktu untuk

menyelesaikan satu siklus periode :

𝜏 =2𝜋

𝜔𝑛 (2.13)

Dan kebalikan periode adalah frekuensi natural.

𝑓𝑛 =1

𝜏=

𝜔𝑛

2𝜋=

1

2𝜋√

𝑘

𝑚=

1

2𝜋√

𝑘𝑔

𝑊 (2.14)

19

Free vibration dengan redaman

Gambar 2.10 Sistem Pegas Massa dan Diagram Benda Bebas

(Harris dan Piersol, 2002).

Hukum Newton kedua adalah dasar untuk meneliti gerak sistem, pada gambar

2.10 perubahan bentuk pegas pada posisi kesetimbangan adalah Δ dan gaya pegas kΔ

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

𝑘∆ = 𝑤 = 𝑚𝑔 (2.15)

Hukum Newton kedua untuk gerak diterapkan pada massa m :

𝑚�̈� = Σ𝐹 = 𝑤 − 𝑘(Δ + 𝑥) (2.16)

dan karena kΔ = w, diperoleh :

𝑚�̈� = −𝑘𝑥 (2.17)

frekuensi lingkaran 𝜔2 =𝑘

𝑚 ; sehingga persamaan dapat ditulis :

20

�̈� + 𝜔2𝑥 = 0 (2.18)

sehingga persamaan umum dari persamaan diferensial linier orde kedua yang

homogen :

𝑥 = 𝐴 sin 𝜔𝑡 + 𝐵 cos 𝜔𝑡 = 0 (2.19)

Perioda natural osilasi dibentuk dari 𝜔𝑛𝜏 = 2𝜋; atau

𝜏 = 2𝜋√𝑚

𝑘 (2.20)

dan frekuensi natural adalah :

𝑓𝑛 =1

𝜏= 2𝜋√

𝑚

𝑘 (2.21)

Persamaan homogen untuk gambar 2.9 adalah :

𝑚�̈� + 𝑐�̇� + 𝑘𝑥 = 0 (2.22)

dan koefisien redaman kritis

𝑐𝑐 = 2√𝑘𝑚 = 2𝑚𝜔 (2.23)

sehingga rasio redaman adalah :

𝜁 =𝑐

𝑐𝑐 (2.24)

Sehingga

𝑐

2𝑚= 𝜁 (

𝑐𝑐

2𝑚) = 𝜁𝜔 (2.25)

21

2.1.6 Getaran paksa (Force vibration)

Force vibration tanpa redaman

Gambar 2.11 Sistem Teraksitasi Akibat Gaya Tanpa Redaman

(Harris dan Piersol 2002).

Getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar disebut getaran paksa

seperti pada gambar 2.11. Eksitasi ini biasanya dihasilkan oleh ketidak seimbangan

pada mesin-mesin yang berputar.

𝑚�̈� + 𝑘𝑥 = 𝐹0 𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 (2.26)

Force vibration dengan redaman

Gambar 2.12 Sistem Teraksitasi Akibat Gaya dengan Redaman (Harris dan Piersol, 2002).

22

Gambar 2.12 sistem yang teredam karena kekentalan dengan eksitasi harmonik,

persamaan diferensial geraknya adalah :

𝑚�̈� + 𝑐�̇� + 𝑘𝑥 = 𝐹0 sin 𝜔𝑡 (2.27)

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

ω yang sama dengan frekuensi eksitasi, sehingga dapat diasumsikan menjadi :

𝑥 = 𝐴 sin(𝜔𝑡 − 𝜙) (2.28)

𝑥 = 𝐴 sin 𝜔𝑡 + 𝐵 cos 𝜔𝑡 (2.29)

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

eksitasi, maka diperoleh :

𝐴 =𝐹0

√(𝑘−𝑚𝜔2 )2+(𝑐𝜔)2 (2.30)

dan

𝜙 = 𝑡𝑎𝑛−1 𝑐𝜔

𝑘−𝑚𝜔2 (2.31)

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

diperoleh :

𝐴 =𝐹0𝑘

√(1 −𝑚𝜔2

𝑘)

2

+(𝑐𝜔

𝑘)

2

(2.32)

tan 𝜙 =𝑐𝜔

𝑘

1−(𝑚𝜔2

𝑘)

(2.33)

23

2.1.7. Penentuan Indikator

Proses penentuan indikator tranduser yang akan digunakan harus

mempertimbangkan parameter apa yang kita inginkan untuk diukur. Biasanya

parameter-parameter tersebut adalah perpindahan, kecepatan dan percepatan.

24

Tabel 2.2 Panduan Pemilihan Parameter Pengukuran

Parameter Faktor pemilihan

Perpindahan

(displacement)

a) frekuensi rendah, dibawah 600 cpm

b) pengukuran getaran shaft pada mesin berat dengan rotor yang

relatif ringan.

c) menggunakan transduser velocity dan tranduser acceleration.

d) transduser velocity, untuk mengukur displacement dengan

rangkaian single integrator.

e) transduser accelerometer, dapat digunakan untuk mengukur

diplacement getaran dengan rangkaian double integrator.

Kecepatan

(velocity)

a) range frekuensi antara 600 – 100.000 cpm

b) pengukuran over all level getaran mesin

c) untuk melakukan prosedur analisa secara umum

Perpindahan

(acceleration)

a) pengukuran pada frekuensi tinggi/ultrasonic sampai 600000 cpm

atau lebih

b) untuk pengukuran spike energy pada roll bearing, ball bearing,

gear, dan sumber getaran aerodinamis dengan frekuensi tinggi

Sumber : http://vibrasi.wordpress.com/category/teori-vibrasi

25

2.1.8 Standart Pengukuran Getaran

Nilai efektif kecepatan getaran digunakan untuk menilai kondisi mesin. Nilai

ini dapat ditentukan oleh hampir semua pengukuran perangkat getaran konvensional.

Standart yang digunakan untuk pengukuran getaran antara lain ASTM D3580-95

(Standart Test Methods For Vibration), ANSI S3.40 (Mechanical Vibration and

Shock), DIN 31692-3 (Vibration Monitoring) dan ISO 10816 dengan perincian

sebagai berikut (www.mantenimientoplanificado.com) :

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

umum

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

turbin uap dan generator yang melebihi 50 MW dengan operasi

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

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

industri mesin dengan daya nominal di atas 15 kW dan nominal

kecepatan antara 120 rpm dan 15 rpm.

ISO 10816-4 : Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian turbin

gas didorong tidak termasuk pesawat dan turunannya.

ISO 10816-5 : Pengukuran getaran untuk evaluasi mesin non-rotating bagian

mesin hydraulic power generating dan pompa.

26

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

Gambar 2.13 ISO 10816-3 Vibration

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

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

dalam batas yang diizinkan.

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

dalam waktu terbatas.

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

terjadi pada mesin.

27

Analisis data dimulai dengan pembahasan informasi hasil pengukuran dalam

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

sinyal mencerminkan kondisi mesin dan data ini merupakan data paling hulu. Data ini

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

dihubungkan dengan putaran yang terjadi pada poros pompa tersebut. Untuk

keperluan diagnosis digunakan berbagai teknik pengolahan data lanjutan misalnya :

peta spectrum frekuensi dan order-tracking.

Masalah resonansi bisa dipahami lebih baik bila frekuensi pribadi suatu

struktur dapat diketahui. Salah satu cara untuk mengetahui frekuensi pribadi tersebut

adalah dengan melakukan pengukuran fungsi respon frekuensinya. Pengukuran ini

melibatkan beberapa aspek penunjang diantaranya adalah teknik eksitasi getaran yang

dikenakan pada struktur.

2.2 Kopling sabuk

2.2.1 Kopling

Kopling adalah suatu elemen yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya

dari poros penggerak keporos yang digerakkan tampa terjadi slip, dan kedudukan

kedua sumbu poros dalam satu garis atau boleh berbeda sedikit. Kopling dapat

dibedakan menurut sifat penyambungan kedua porosnya, yaitu kopling tetap dan

kopling tidak tetap. Kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung, sedangkan

kopling tidak tetap dapat dilepaskan bila diperlukan (Suryanto, 1995).

28

Kopling harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

1. Mudah dihubungkan atau dilepaskan

2. Mampu meneruskan daya dan putaran sepenuhnya tampa slip

3. Kuat terpasang pada porosnya

4. Tak terdapat bagian yang miudah lepas

2.2.2 Kopling Sabuk

Kopling ini meneruskan momen dengan perantaraan sabuk yang diikat dengan

menggunakan baut dan mur. Dengan demikian pembebanan yang berlebihan pada

poros penggerak pada waktu dihubungkan, dapat dihindari dengan adanya sabuk yang

terbuat dari bahan yang fleksibel, maka kopling menjadi tidak kaku, sehingga

ketaksebarisan poros waktu pemasangan dimungkinkan.

Gambar 2.14 Kopling dan sabuk

29

2.3 Pompa

Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu fluida

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

Standart pompa sesuai dengan API 610, ISO 5199, DIN 24256 (www.truflo.com).

Gambar 2.15 Pompa Sentrifugal\

Gambar 2.16 Komponen Pompa Sentrifugal

30

Gambar.2.17 Poros pompa

Komponen pompa antara lain :

a) Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros

pompa menembus casing.

b) Packing digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing

pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.

c) Shaft/poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama

beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya.

d) Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan

pada stuffing box.

e) Vane sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

f) Casing merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai

pelindung elemen yang berputar.

g) Eye of Impeller bagian sisi masuk pada arah isap impeller.

poros

31

h) Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi

kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada

sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat

perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.

i) Casing wear ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati

bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara

memperkecil celah antara casing dengan impeller.

j) Bearing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar

dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga

memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada

tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.

k) Discharge nozzle merupakan nosel pada sisi keluar.

2.3.1 Karakteristik Pompa

Karakteristik pompa adalah prestasi pompa dalam bentuk grafik hubungan

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

gambar 2.18.

32

Gambar 2.18 Kurva Karakteristik Pompa Sentrifugal

Head pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk

mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi

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

satuan panjang.

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

energi kinetik dan energi potensial. Hal ini dinyatakan pada persamaan (2.46) sebagai

berikut (Sularso, 2006) :

𝐻 =𝑃

𝛾+

𝑉2

2𝑔+ 𝑍 (2.46)

dimana :

33

H : head total pompa (m)

𝑃

𝛾 : head tekanan (m)

𝑉2

2𝑔 : head kecepatan (m)

Z : head statis total (m)

Selain ketiga head tersebut pada instalasi terjadi losses yang disebut head

losses. Head losses akibat adanya perlengkapan pipa disebut head minor sedangkan

akibat turbulensi dan gesekan disebut head mayor. Kerugian head minor dapat dicari

dengan persamaan (2.47).

ℎ𝑚 = 𝑓𝑉2

2𝑔 (2.47)

dimana ;

ℎ𝑚 : head loss minor (m)

𝑓 : koefisien kerugian dari perlengkapan pipa

Head losses mayor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Darcy-

Weisbach pada persamaan (2.48).

ℎ𝑓 = 𝑓𝐿

𝐷

𝑉2

2𝑔 (2.48)

dimana :

34

ℎ𝑓 : head loss mayor (m)

L : panjang pipa (m)

D : diameter dalam pipa (m)

V : kecepatan aliran (m/s)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

Koefisien untuk pipa licin adalah :

𝑓 =0,316

𝑅𝑒1

2⁄ (2.49)

Sedangkan total losses adalah penjumlahan loss mayor dan loss minor yang

dinyatakan pada persamaan (2.50).

ℎ = ℎ𝑓 + ℎ𝑚 (2.50)

2.4. Pengolahan Data Vibrasi

2.4.1. Time Domain

Pengolahan data secara time domain melibatkan data hasil pengukuran objek

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

aliran fluida kerja. Dalam kasus pengukuran temperatur dengan thermometer yang

konvensional karena karakteristik alat ukurnya, maka tidak dapat dilakukan

pengukuran temperatur secara dinamik. Demikian pula halnya dengan pengukuran

aliran fluida kerja, sehingga untuk memungkinkan pengukuran objek pemantauan

35

berupa sinyal dinamik, maka diperlukan sensor yang memiliki karakteristik dinamik

tertentu.

Gambar 2.19 Karakteristik Sinyal Statik dan Dinamik

Hasil pengukuran objek pemantauan dalam domain waktu seperti gambar 2.19 dapat

berupa sinyal :

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

kerjanya) tidak berubah terhadap waktu.

2) Sinyal dinamik, yaitu sinyal yang karakteristiknya berubah terhadap waktu,

sehingga tidak konstan.

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

yang diukur menggunakan accelerometer, vibrometer, maupun sensor simpangan

getaran. Untuk keperluan pengolahan sinyal getaran dalam time domain, perlu

36

diperhatikan karakteristik sinyal getaran yang dideteksi oleh masing-masing sensor

percepatan, kecepatan, dan simpangan getaran (displacement).

2.4.2. Frekuensi Domain

Pengolahan data frekuensi domain umumnya dilakukan dengan tujuan :

a) Untuk memeriksa apakah amplitudo suatu frekuensi domain dalam batas yang

diizinkan oleh standart

b) Untuk memeriksa apakah amplitudo untuk rentang frekuensi tertentu masih

berada dalam batas yang diizinkan oleh standart.

c) Untuk tujuan keperluan diagnosis

Secara konseptual, pengolahan frekuensi domain dilakukan dengan

mengkonversikan data time domain ke dalam frekuensi domain. Dalam praktiknya

proses konversi ini dilakukan menggunakan proses FFT (Fast Fourier Transfer) atau

Transformasi Fourier Cepat seperti terlihat pada gambar 2.20.

Gambar 2.20 Hubungan Time Domain dengan Frekuesi Domain

Time Domain

Frekuensi Domain

F F

T

F F T

37

Data domain waktu merupakan respon total sinyal getaran, sehingga karakteristik

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

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

sinyal sinus yang frekuensinya merupakan frekuensi-frekuensi dasar dan

harmoniknya.