1

ANALISA GETARAN (SIMPANGAN GERAK TERHADAP WAKTU) PADA PUSHERCENTRIFUGE SZ630/2 DENGAN KESETIMBANGAN MASSA

DI UNIT ZA II PT PETROKIMIA GRESIK

(Kuncoro A, Ir.Yerri Susatio, MT )

Jurusan Teknik Fisika-Fakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh November

Abstrak

PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2 beroperasi secara terus menerus mengayak danmemisahkan padatan dan cairan. Dengan sistem gerak yang beragam dalam tiap siklus, sehinggasemakin banyak komponen yang bergerak semakin besar pula getaran yang dihasilkan. Usahamenurunkan getaran (simpangan) yang dihasilkan dengan mengganti nilai konstanta pegas dariperedam karet yang terpasang, dapat menurunkan kemungkinan kerusakan dari mesin tersebut. Nilaikonstanta pegas yang diperoleh berdasar tingkat kekerasan dari karet dengan cara melakukanpengujian tarik dan membandingkannya dengan perpanjangan yang terjadi. Nilai konstanta pegasyang didapatkan tidaklah mutlak terhadap periode waktu tertentu dapat berkurang. Hal ini pulamempengaruhi nilai simpangan (getaran) yang dihasilkan disamping penyebab lain yang telahdisebutkan sebelumnya.

Kata kunci : PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2, getaran, konstanta pegas, kesetimbangan massa

I. PENDAHULUAN

Pada PT PETROKIMIA GRESIKmenggunakan empat buah mesin penyaring, salahsatunya yaitu : PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2yang memiliki nama M550/A yang diproduksioleh KMPT AG-Germany. Mesin ini bekerjasecara terus - menerus untuk memisahkanpadatan dari air dan mencuci sebuah padatantersebut berukuran sedang hingga butiran dancairan yang terpisah dapat mengalir denganlancar.

Karena dia memisahkan fluida cair-padattidak jarang fluida tersebut menempel padakeranjang sehingga menyebabkanketidakseimbangan dan terjadi getaran, sehinggaapabila getaran ini cukup besar dan tidak dapatteredam mengakibatkan mesin mati sesuai setelanmesin agar tidak merusak mesin itu sendiri jugastruktur, dan proses produksi berhenti.

Dari uraian diatas maka timbul suatupermasalahan, antara lain :• Bagaimana melakukan kontrol vibrasi

(simpangan yang dihasilkan) pada mesinsentrifugal ini untuk mengurangi simpanganyang dihasilkan dengan persamaan yangmemiliki nilai K (karena hanya terdapatsejenis peredam karet).

• Bagaimana karakteristik pegas dari bahankaret yang digunakan untuk mengisolasigetaran.

Untuk memperkecil ruang lingkup danmemperjelas tujuan Tugas Akhir ini makadiperlukan batasan masalah, antara lain :• Obyek analisa yaitu mesin PUSHER

CENTRIFUGE SZ630/2 di Pabrik ZA II PTPETROKIMIA GRESIK.

• Menggunakan sistem perdam rubber.• Pengoperasian dalam keadaan normal operasi.

Tujuan yang ingin dicapai dalampenyelesaian Tugas Akhir ini adalah:• Tujuan utama dari kontrol getaran (simpangan

yang dihasilkan) pada mesin sentrifugaladalah menstabilkan objek struktur danperalatan yang dipakai dalam sistem kontrolini memperkecil amplitudo respon (simpangangetaran) terhadap waktu.

• Mengurangi kegagalan dalam pengoprasianakibat simpangan getaran yang dihasilkan.

• Memberikan rekomendasi perbaikankomponen - komponen pada mesin sentrifugaluntuk menjaga agar tidak sering mengalamigangguan.

II. DASAR TEORI

2.1 Persamaan LagrangeInterpolasi Lagrange

mendapatkan fungsi polinomial y(x) berderajattertentu yang melewati sejumlah titik data.Misalnya, fungsi polinomial berderajat satu yangmelewati dua buah titik yaitu (x0, y0), (x1, y1),(x2 y2). Dapat didefinisikan sebagai berikut :supri@fisika.ui.ac.id

).(().((

)(010

1

xxxxxx

xY

Untuk sinyal getaran yang memilikiamplitudo berbeda (amplitudo sebagai fungsiwaktu), pada untuk menetapkan nilai efektif daridisplecement tersebut. Nilai efektif adalah nilaiekivalen dari hasil suatu pengukuran tertentu.Nilai efektif sering disebut juSquare) atau akat rata-rata kuadrat.

Misalkan gambar dibawah inimenunjukan respon amplitudo displacementterhadap waktu

Gambar 2.6. respon amplitudo displacementterhadap waktu

Untuk mendapatkan nilai efektif daridisplasment tersebut, diasumsikan nilai x sebagaitime (waktu) dan nilai y sebagaisimpangan.Persamaan yang digunakan adalahsebagai berikut :

yeff1

T 0

T

xy x( )2

d

2.2 Tetapan Gaya Benda ElastisPada benda elastis, berlaku hubungan,

tegangan: S= F/A E=∆L/L, sehingga tetapan gaya pada pegas, dapat dirumuskan, dengan meninjaupersamaan (1.1), sehingga rumus umum tetapangaya k untuk suatu benda elastis:

2

Interpolasi Lagrange diterapkan untukmendapatkan fungsi polinomial y(x) berderajattertentu yang melewati sejumlah titik data.Misalnya, fungsi polinomial berderajat satu yangmelewati dua buah titik yaitu (x0, y0), (x1, y1),(x2 y2). Dapat didefinisikan sebagai berikut :

0)

)

2

2 yx

x

(2.14)Untuk sinyal getaran yang memiliki

amplitudo berbeda (amplitudo sebagai fungsiwaktu), pada untuk menetapkan nilai efektif daridisplecement tersebut. Nilai efektif adalah nilaiekivalen dari hasil suatu pengukuran tertentu.

ga RMS(Root Meanrata kuadrat.

Misalkan gambar dibawah inimenunjukan respon amplitudo displacement

respon amplitudo displacementterhadap waktu

Untuk mendapatkan nilai efektif daridisplasment tersebut, diasumsikan nilai x sebagaitime (waktu) dan nilai y sebagaisimpangan.Persamaan yang digunakan adalah

(2.15)2.2 Tetapan Gaya Benda Elastis

elastis, berlaku hubungan,∆L/L, sehingga tetapan gaya

pada pegas, dapat dirumuskan, dengan meninjaupersamaan (1.1), sehingga rumus umum tetapangaya k untuk suatu benda elastis:

K = (A * E) / E(2.16)

Dimana: A adalah luas penampaadalah modulus young/modulus elastis (N/m2)dan L adalah panjang bebas benda (sebelumbenda mengalami tarikan gaya).

Kekerasan Shore adalah suatu ukuran perlawanansuatu material terhadap penekanan suatu jarumyang diteruskan ke pegas. Kekerasakaret, plastik) pada umumnya terukur oleh skalashore. Skala shore A digunakan untuk pengujiankaret dan bahan plastik yang lembut lain. Sedanguntuk plastik yang keras digunakan shore D. Alatukur kekerasan shore disebut durometer.Kopeliovich

(a)Gambar 2.7 (a) pengukuran durometer

bentuk fisik durometer

2.3 Sistem 2 DOFGambar di bawah ini adalah system

dengan 2 derajat bebas. Dengan konstanta pegaskx terhadap sumbu x dan k

(a)Gambar 2.9 sistem 3 DOF

Maka dapat diperoleh persamaan matematissebagai berikut :Pada F1

y1= y - aθPada F3

y2= y + aθPada F2 dan F4

x1= x – bθLalu untuk gaya F 1 ,F2 ,F3

f1= ky (y – aθ)f3= ky (y + aθ)f2= f4 = ky (x – bθ)

Dimana: A adalah luas penampang (m2), Eadalah modulus young/modulus elastis (N/m2)dan L adalah panjang bebas benda (sebelumbenda mengalami tarikan gaya).

Kekerasan Shore adalah suatu ukuran perlawanansuatu material terhadap penekanan suatu jarumyang diteruskan ke pegas. Kekerasan Polymers (karet, plastik) pada umumnya terukur oleh skalashore. Skala shore A digunakan untuk pengujiankaret dan bahan plastik yang lembut lain. Sedanguntuk plastik yang keras digunakan shore D. Alatukur kekerasan shore disebut durometer. Dr. Dmitri

(a) (b)pengukuran durometer (b)

bentuk fisik durometer

Gambar di bawah ini adalah systemdengan 2 derajat bebas. Dengan konstanta pegas

terhadap sumbu x dan ky terhadap sumbu y.

(b)sistem 3 DOF

Maka dapat diperoleh persamaan matematis

(2.21a)

(2.21b)

(2.21c)3 , F4 berlaku :

(2.22a)(2.22b)(2.22c)

Pada sumbu y

Pada sumbu x

Penjumlahan pada sumbu diperoleh :j0 dd b f2 f4( ) a f1 a f3

(2.26a)j0dd b kx x b ( ) kx x b ( )[ ]

Untuk persamaan (2.23b) dapatdiselesaikan dengan melaplacekan biasa namununtuk persamaan (2.24b) dan (2.25b) karenadalam satu persamaan terdapat dua koefisienyang berbeda sehingga cara penyelesaiannyaseperti persamaan (2.26)

ms2 2 kx

2bkx( )

2bkx( )

j0s2 2a2 ky 2b2 kx

III. METODOLOGI PENELITIA

3.1 Pengenalan PUSHER CENTRIFUGESZ630/2

Mesin PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2yang dimiliki oleh PT.PETROKIMIA GRESIKmempunyai nama M 550/A. Mempunyai duamacam gerak yaitu translasi yang dihasilkan olehhydraulic pump sedangkan gerak rotasidihasilkan dari driver motor.

Karakteristik PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2sebagai berikut :

Pusher dengan gerakan maju mundur(reciprocating) secara terus menerus. Karenaoperasinya secara terus menerus mesin ini dibuatringkas dan ringan, sehingga tiap unitnyamemerlukan ruang operasi yang kecil untukmenghasilkan produk. Konsumsi tenaga relativerendah dan konstan sepanjang waktu operasi,kecuali pada saat awal dinyalakan.

3

\ (2.23a)(2.23b)

(2.24a)(2.24b)

diperoleh :f3

a ky y a ( )[ ] a ky y a ( )[ ](2.25b)

Untuk persamaan (2.23b) dapatdiselesaikan dengan melaplacekan biasa namununtuk persamaan (2.24b) dan (2.25b) karenadalam satu persamaan terdapat dua koefisienyang berbeda sehingga cara penyelesaiannya

x s( )

s( )

F0s

42

f22

s2

2Rf1ms

42

f12

s2

(2.26)

METODOLOGI PENELITIAN

PUSHER CENTRIFUGE

PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2yang dimiliki oleh PT.PETROKIMIA GRESIKmempunyai nama M 550/A. Mempunyai duamacam gerak yaitu translasi yang dihasilkan olehhydraulic pump sedangkan gerak rotasi

PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2

usher dengan gerakan maju mundur(reciprocating) secara terus menerus. Karenaoperasinya secara terus menerus mesin ini dibuatringkas dan ringan, sehingga tiap unitnyamemerlukan ruang operasi yang kecil untukmenghasilkan produk. Konsumsi tenaga relativerendah dan konstan sepanjang waktu operasi,kecuali pada saat awal dinyalakan.

Gambar 3.1 PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2

Sistem penggerak Pompa hidrolik

Pada saat awal menyalakan kurang lebih 10detik oli akan memenuhi sistem dan pusher.Pada saat piston kembali setelah melakukan 1kali siklus atau 1 frekuensi aliran oli akanberganti arah dan tekanan oli akan naikseketika. Piston ini menggerakakan keranjangbagian dalam.

Main motorUntuk mengurangi masaslah vibrasi mengaturkecepatan motor untukdalam dengan kecepatan yang sama 1:1.

Gambar 3.2 skema desain dari PUSHERCENTRIFUGE SZ630/2

Dalam gambar diatas terdapat kode menunjukanbagian dari mesin, yaitu:A tanki cairan pembilasB tanki cairan pencuciC masukan material(kristal)D keluaran berupa padatanE tanki material yang tersaringF air pendingin untuk sistem hidrolikG rangakaian hidrolik1-5 komponen pembilas untuk keranjang,rumah as dan klep6 komponen pencuci untuk keranjang7 kran pengatur masukan material8 diver motor

PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2

Pada saat awal menyalakan kurang lebih 10detik oli akan memenuhi sistem dan pusher.

kembali setelah melakukan 1kali siklus atau 1 frekuensi aliran oli akanberganti arah dan tekanan oli akan naikseketika. Piston ini menggerakakan keranjang

Untuk mengurangi masaslah vibrasi mengaturkecepatan motor untuk keranjang luar dandalam dengan kecepatan yang sama 1:1.

skema desain dari PUSHERCENTRIFUGE SZ630/2

Dalam gambar diatas terdapat kode menunjukan

tanki cairan pembilastanki cairan pencucimasukan material keadaan tak tentu

keluaran berupa padatantanki material yang tersaringair pendingin untuk sistem hidrolikrangakaian hidrolikkomponen pembilas untuk keranjang,

komponen pencuci untuk keranjangr masukan material

Apabila kita lebih dalam melihat pada sistemkeranjanganya kita dapat melihat seperti gambardibawah ini :

Gambar 3.3 proses area dari pusher centrifuge

3.2 Fungsi

Krauss-Maffei Pusher Centrifuges adalahMesin pemisah dua benda yang beroperasi secaraterus-menerus. Produk yang akan dipisahkandimasukkan melalui suatu saluran pipa ke dalamwadah yang berputar berbentuk keranjang.Dengan kecepatan distribusi seragam disetiaparea, memungkinkan memisahkan kristalcairan ( hingga. 80%) disaring.

aGambar 3.4 (a) kondisi pengisian dan (b)

pencucian basket

3.3 Kondisi-Kondisi pengisian

Untuk mengoptimisasi ukuran mesin dankeandalan pada operasi maksimum sangatlahpenting untuk memasukkan material yangseragam dalam konsentrasinya. Apabila terdapatperbedaan konsentrasi didalamnya dapatmengakibatkan ketidak-seimbangan dalamkeranjang yang berputar dan nantinya terjadivibrasi.

Didalam mesin ini mempunyai duamacam keranjang yang berbeda dalam fungsi dan

4

Apabila kita lebih dalam melihat pada sistemkeranjanganya kita dapat melihat seperti gambar

proses area dari pusher centrifuge

Maffei Pusher Centrifuges adalahpemisah dua benda yang beroperasi secara

menerus. Produk yang akan dipisahkandimasukkan melalui suatu saluran pipa ke dalamwadah yang berputar berbentuk keranjang.Dengan kecepatan distribusi seragam disetiaparea, memungkinkan memisahkan kristal daricairan ( hingga. 80%) disaring.

b(a) kondisi pengisian dan (b)

pencucian basket

Kondisi pengisian

Untuk mengoptimisasi ukuran mesin dankeandalan pada operasi maksimum sangatlahpenting untuk memasukkan material yangseragam dalam konsentrasinya. Apabila terdapatperbedaan konsentrasi didalamnya dapat

seimbangan dalamng berputar dan nantinya terjadi

Didalam mesin ini mempunyai duamacam keranjang yang berbeda dalam fungsi dan

ukuran, yaitu keranjang bagian dalam yangukuranya lebih kecil diameternya dengan arahgerak translasi dan rotasi dan keranjang bagianluar yang diameternya lebih besar dengan arahgerak hanya rotasi. Arah gerak translasi diaturdengan pompa hidrolik, sedang rotasi oleh drivermotor.

Keranjang dalam yang berfungsimemisahkan padatan dari cairan, berkerjanyadiputar dan maju-mundur, bagmenyaring cairan, gerakan majumengayak material hingga terjatuh padakeranjang bagian luar. Keranjang bagian luar inisebagai proses akhir penyaringan sampai bagianpadatan terjatuh pada belt konveyor dibawahnya.Selanjutnya bagian yang telah tersaring tersebutdikembalikan dalam basket lagi agar diperolehhasil yang optimal.

(a)Gambar 3.5 (a) kondisi gagal dan (b)

pembersihan total

Pada gambar 3.5(a) pada kondisi gagalmenunjukkan terjadi penumpukan material padadaerah tertentu pada keranjang yang dapatdiakibatkan oleh kerapatan yang tidak seragam.Hal ini mengakibatkan keadaan tidak seimbangdan mengakibatkan terjadinya getaran yangbesar. Yang nantinya pada batas besarnya getaradan waktu tertentu bergantung pada seting yangdipakai akan mematikan mesin tersebut.

Untuk memperbaikinya dilakukanpembersihan seperti pada gambar 3.5(b) dimanasemua penyemprot air bekerja membasahikeranjang agar material yang menempel padakeranjan g dapat terangakat.

Dari Gambar 3.2 skema desain dariPUSHER CENTRIFUGE SZ630/2diperoleh model fisik seperti pada gambar 3.6dibawah ini, dan model matematis seperti padapersamaan berikutnya.

ukuran, yaitu keranjang bagian dalam yangukuranya lebih kecil diameternya dengan arahgerak translasi dan rotasi dan keranjang bagianluar yang diameternya lebih besar dengan arahgerak hanya rotasi. Arah gerak translasi diaturdengan pompa hidrolik, sedang rotasi oleh driver

Keranjang dalam yang berfungsimemisahkan padatan dari cairan, berkerjanya

mundur, bagian awal yangmenyaring cairan, gerakan maju -mundurmengayak material hingga terjatuh padakeranjang bagian luar. Keranjang bagian luar inisebagai proses akhir penyaringan sampai bagian

pada belt konveyor dibawahnya.ng telah tersaring tersebut

dikembalikan dalam basket lagi agar diperoleh

(b)(a) kondisi gagal dan (b)

pembersihan total

Pada gambar 3.5(a) pada kondisi gagalterjadi penumpukan material pada

daerah tertentu pada keranjang yang dapatdiakibatkan oleh kerapatan yang tidak seragam.Hal ini mengakibatkan keadaan tidak seimbangdan mengakibatkan terjadinya getaran yangbesar. Yang nantinya pada batas besarnya getarandan waktu tertentu bergantung pada seting yangdipakai akan mematikan mesin tersebut.

Untuk memperbaikinya dilakukanpembersihan seperti pada gambar 3.5(b) dimanasemua penyemprot air bekerja membasahikeranjang agar material yang menempel pada

g dapat terangakat.Dari Gambar 3.2 skema desain dari

PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2 dapatdiperoleh model fisik seperti pada gambar 3.6dibawah ini, dan model matematis seperti pada

Gambar 3.6 model fisik plan

Adapun data yang diperopetunjuk alat yang dikeluarkan oleh (KMPT AGGermany) diperoleh data seperti dalam tabelberikut :

Tabel 3.1 data untuk pusher drivePower transmissionSystemPusher stroke 60Stroke frequency 60Pusher max 60Pusher force 140Driver motorTypePower 22Nominal speed 1500Voltage 380Frequency 50EnclosureHydraulic pumpTypeSeriesFlow 240Nominal speed 1450

Tabel 3.2 Main drive (rotation)Driver MotorType B3Power 30Nominal Speed 1500Voltage 380Frequency 50Enclosure IP55

Tabel 3.3 Berat dari mesin PUSHERCENTRIFUGE SZ630/2Shipping weight (centrifugewhithout accessories, load andutilities)

5

model fisik plan

Adapun data yang diperoleh dari bukupetunjuk alat yang dikeluarkan oleh (KMPT AG-Germany) diperoleh data seperti dalam tabel

data untuk pusher drive

Hydraulic60 Mm60 1/min60 Bar

140 kN

B522 kW

1500 Rpm380 V

50 HzIP55

Vane-typePVV5-1x/162

240 l/min1450 Rpm

Main drive (rotation)

kWRpmVHz

Berat dari mesin PUSHER

Shipping weight (centrifugewhithout accessories, load and 4700 Kg

Operation weight (shippingweight with accessories, loadand utilities)CartridgeOuter basketInner basketBase Frame

Tabel 3.4 Dimensi dari PUSHER CENTRIFUGESZ630/2PanjangLebarTinggi

Dalam alat ini telah dilengkapi oleh peredamdengan tipe seperti berikut :

Tabel 3.5 peredam geteran dari PUSHERCENTRIFUGE SZ630/2

Material

Rubberbuffer

(NBR 40)

Rubberbuffer

(NR55SH)

(sumber manual_book kmpt 2007)

Dengan menggunakan prinsip persamankesetimbangan seperti pada bukuobjek pengamatan dibagi berdasarkan dari pusatgrafitasi bumi.

Gambar 3.7 Tampak Depan

weight (shippingweight with accessories, load 5300 Kg

1550 Kg300 Kg150 Kg1735 Kg

Dimensi dari PUSHER CENTRIFUGE

5000 Mm4000 Mm3000 Mm

alat ini telah dilengkapi oleh peredamdengan tipe seperti berikut :

peredam geteran dari PUSHER

Pengukurankekerasan (shoreA) dengan alatdurometer PTC

(NBR 40) 47.5

(NR55SH) 60

(sumber manual_book kmpt 2007)

Dengan menggunakan prinsip persamankesetimbangan seperti pada buku [Douglas,1981]objek pengamatan dibagi berdasarkan dari pusat

Tampak Depan

Gambar 3.8 Tampak Depan

Persamaan matematis translasi padakeranjang luar pers.(3.1), keranjang dalampers.(3.2) untuk maju mundur dan pers.(3.3)untuk arah berputar.

M 2t

y t( )d

d

2 2 ky y t( ) M 2

m 2t

x t( )d

d

2 2 kx x t( ) 2 b kx

j0 2tt()d

d

2 2 a

2ky b

2kx t( ) 2

Dari pers.(3.1),(3.2),(3.3) diberlakukantersformasi laplace diperoleh hasil sebagaiberikut, sesuai urutan

M s2

y s( ) 2 ky y s( )2 R

4 2

f2

m s2

x s( ) 2 kx x s( ) 2 bkx s(

j0 s2

s( ) 2 a2

ky s( ) 2 b2

kx

Untuk persamaan (3.5) dan (3.6) dapatdiselesaikan dengan langkah, kedua persamaantersebut dijadikan dalam bentuk matrik sepertiberikut

ms2

2kx

2bkx

2bkx( )

j0s2

2a2ky 2b

2kx

x

6

Tampak Depan

Persamaan matematis translasi padakeranjang luar pers.(3.1), keranjang dalampers.(3.2) untuk maju mundur dan pers.(3.3)

R cos 1 t( )(3.1)

t( ) F0 cos 2 t( )

(3.2)

2bkxxt( ) m1Rcos1t( )

(3.3)

pers.(3.1),(3.2),(3.3) diberlakukantersformasi laplace diperoleh hasil sebagai

R f2 m s

f22

s2

(3.4)

s )F0 s

4 2

f22

s2

(3.5)

s( ) 2 bkx x s( )2 R f1 m s

42

f12

s2

(3.6)

Untuk persamaan (3.5) dan (3.6) dapatkah, kedua persamaan

tersebut dijadikan dalam bentuk matrik seperti

xs( )

s( )

F0s

42

f22

s2

2Rf1ms

42

f12

s2

(3.7)

Untuk memperoleh nilai x(s) dan θ(s) dilakukan langkah sebagai berikut :

ms2

2kx

2bkx

2bkx( )

j0s2

2a2ky 2b

Diperoleh hasil

Dari hasil tersebut ditransformasi inverselaplace kembali sehingga diperoleh nilai dalamfungsi waktu. Nilai yang telah diinverse laplacedimasukan dalam rumus untuk memperoleh nilaisimpangan efektif.

Dalam melakukan pengukuran danpengambilan data dilapangan menCSI 2130 Machinery Health Collectorpraktis dan mudah dibawa dilapangan. Dalammelakukan pengukuran kita harus menyiapkanfolder dalam penyimpanan didalam alat ini.Karena sudah pernah digunakan dalam mengukurgetaran untuk PUSHER Cmaka kita hanya membersihkan foldernya sajadari pengukuran sebelumnya. Alat ini memilikiprobe accelerometer yang berbahan dari magnetsehingga dalam pengukuran dimungkinkan alatini dapat menempel pada objek bidang kerja,sehingga pengukuran tidak terganggu oleh posisiprobe yang bergerak diakibatkan daripemegangan yang tidak stabil.

Gambar 3.9 CSI 2130 Machinery HealthCollector

Untuk memperoleh nilai x(s) dan θ(s) dilakukan

b2

kx

1F0s

42

f22

s2

2Rf1ms

42

f12

s2

(3.8)

(3.9)

tersebut ditransformasi inverselaplace kembali sehingga diperoleh nilai dalamfungsi waktu. Nilai yang telah diinverse laplacedimasukan dalam rumus untuk memperoleh nilai

Dalam melakukan pengukuran danpengambilan data dilapangan menggunakan alatCSI 2130 Machinery Health Collector bentuknyapraktis dan mudah dibawa dilapangan. Dalammelakukan pengukuran kita harus menyiapkanfolder dalam penyimpanan didalam alat ini.Karena sudah pernah digunakan dalam mengukur

PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2maka kita hanya membersihkan foldernya sajadari pengukuran sebelumnya. Alat ini memilikiprobe accelerometer yang berbahan dari magnetsehingga dalam pengukuran dimungkinkan alatini dapat menempel pada objek bidang kerja,

kuran tidak terganggu oleh posisiprobe yang bergerak diakibatkan daripemegangan yang tidak stabil.

CSI 2130 Machinery HealthCollector

Data yang diambil kali ini adalah ada tigaposisi dengan dua keadaan yang berbeda.Posisinya yaitu : vertikal; horisontal; axial.

Arahvertikal

Arahhorisontal

Arah axial

Gambar 3.10 arah pengambilan data

Dan kondisi dengan beban dan tanpabeban. Ada dua titik pengamatan yaitu padamesin bagian belakang bawah dekat dengansensor dari mesin itu sendiri dan bagian depanbawah. Data diambil selama 1,2 detik untuksemua posisi.

Gambar 3.11 hasil pengukuran dilapangan

IV. ANALISA DATA DANPEMBAHASAN

4.1 Analisa Data

Mesin PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2yang dimiliki oleh PT.PETROKIMIA GRESIK,diambil data simpangan getaran terhadap waktudalam dua titik pengukuran dan dua kondisi yangdengan beban atau tanpa beban, data tersebutdiambil dalam tiga arah, yaitu ; axial, hodan vertikal.

Dalam pengambilan data yang dilakukandengan pengukuran langsung dilapangan padatanggal 5/4/09 dimulai pukul 08.54.02untuk kondisi load, dan pukul 09.05.16untuk kondisi unload. Diperoleh data sepertiberikut:

7

Data yang diambil kali ini adalah ada tigaposisi dengan dua keadaan yang berbeda.Posisinya yaitu : vertikal; horisontal; axial.

Arahhorisontal

arah pengambilan data

Dan kondisi dengan beban dan tanpapengamatan yaitu pada

mesin bagian belakang bawah dekat dengansensor dari mesin itu sendiri dan bagian depanbawah. Data diambil selama 1,2 detik untuk

hasil pengukuran dilapangan

ANALISA DATA DAN

PUSHER CENTRIFUGE SZ630/2yang dimiliki oleh PT.PETROKIMIA GRESIK,diambil data simpangan getaran terhadap waktudalam dua titik pengukuran dan dua kondisi yangdengan beban atau tanpa beban, data tersebutdiambil dalam tiga arah, yaitu ; axial, horisontal

Dalam pengambilan data yang dilakukandengan pengukuran langsung dilapangan padatanggal 5/4/09 dimulai pukul 08.54.02-08.56.40untuk kondisi load, dan pukul 09.05.16-09.07.13untuk kondisi unload. Diperoleh data seperti

Gambar 4.1 data simpangan getaranterhadap waktu pada titik luar arah vertikal

Berikut ini adalah data pencuplikan padakeadaan mesin bekerja normal dengan bebanmaterial kristal. Dengan urutan sesuai arahpengambilan data dan titik pengukuran. Untukpengukuran di belakang yang dimaksud adalahpengukuran pada bagian belakang dari mesindekat dari sensor akselerometer yang terhubungdengan ruang kontrol. Sedangkan, untuk bagiandepan pada pondasi bagian depan dibawahkeranjang yang bergerak.

Dari gambardisplacement terhadap waktu dicuplik data tiapwaktu tertentu dengan interval tetap makadiperoleh hasil seperti dalam tabel 4.1 berikut

Tabel 4.1 Pengukuran getaran depan mesin arahvertikal

Time (ms) Simpangan (microns)0

0.1260.2520.3790.5050.6310.7570.8841.010

Data – data diatas dimasukkan kedalampersamaan (2.19) untuk mendapatkan nilai y(x),dari nilai tersebut nantinya dimasukkan kedalampersamaan (2.20) untuk mendapatkan nilai efektifdimana simpangan sebagai fungsi x dan waktusebagai fungsi y, sesuai urutan x0..x8 atau y0..y8seperti berikut :

data simpangan getaranterhadap waktu pada titik luar arah vertikal

Berikut ini adalah data pencuplikan padakeadaan mesin bekerja normal dengan bebanmaterial kristal. Dengan urutan sesuai arahpengambilan data dan titik pengukuran. Untuk

ngukuran di belakang yang dimaksud adalahpengukuran pada bagian belakang dari mesindekat dari sensor akselerometer yang terhubungdengan ruang kontrol. Sedangkan, untuk bagiandepan pada pondasi bagian depan dibawahkeranjang yang bergerak.

Dari gambar 4.1 untuk grafikdisplacement terhadap waktu dicuplik data tiapwaktu tertentu dengan interval tetap makadiperoleh hasil seperti dalam tabel 4.1 berikut

Pengukuran getaran depan mesin arahvertikalSimpangan (microns)

-37.522.5

-44.75-48.75

52.567.5

-97.5-37.582.5

data diatas dimasukkan kedalampersamaan (2.19) untuk mendapatkan nilai y(x),dari nilai tersebut nantinya dimasukkan kedalam

mendapatkan nilai efektifdimana simpangan sebagai fungsi x dan waktusebagai fungsi y, sesuai urutan x0..x8 atau y0..y8

8

(4.1)

Setelah dijumlahkan diperoleh nilai f(t)selanjutnya dimasukkan dalam persamaan (2.20)untuk mendapatkan simpngan efektifnya

Fef1

T 0

T

tf t( )2

d

(4.2)

Dengan cara yang sama dilakukanterhadap arah dan titik yang berbeda sepertiditunjukkan pada tabel (4.2) untuk posisi loadbeban dan tabel (4.3) untuk posisi unload beban

Tabel 4.2 Pengukuran nilai simpangan efektifpada saat load, terhadap posisi :

Posisi Nilai displacement efektif(microns)

A Inboardhorizontal

938.566

B Inboard vertikal 751.698C Inboard axial 652.49D Outboard

horizontal666.598

E Outboardvertikal

60.717

F Outboard axial 1.452 103

Tabel 4 .3 Pengukuran nilai displacement efektifpada saat unload, terhadap posisi :

Posisi Nilai displacement efektif(microns)

A Inboardhorizontal

431.61

B Inboard vertikal 138.318C Inboard axial 2.588 103

D Outboardhorizontal

370.936

E Outboardvertikal

974.346

F Outboard axial 2.795 103

Dalam perancangan dibuat pemodelannilai konstanta pegas (K) diperoleh dari nilaikekerasan dari bahan karet yang digunakansebagai peredam getaran. Dengan memasukkannilai yang diperoleh dari ASTM (AmericanStandard Test Methods) untuk uji tarik dari karet:

Nilai : L0 = 3,3 cmT = 0,33 cmW = 0,3 cmA = W x T = 0,33 x 0,3

= 0,099 cm*) Data yang diperoleh dari ASTM D 412“RUBBER PROPRTIES IN TENSION”

Selanjutnya mencari nilai modulus youngE dari perbandingan tensile strength danelongation yang diperoleh dari tabel spesifikasidari karet :

Dengan mengkonversi nilai kekerasandalam shore A ke jis A sesuai masing – masingtipe karet

Untuk NBR (Nitrili-Butadiene Rubber)

50 ℎ → 56.43100 −56.43100 −15 = 1000 −1000 −100= 606.7%

100 −56.43100 −15 = 250 − ℎ250 −50ℎ = 147.48 /

Dimasukkan kedalam persamaan (2.14)

*) nilai 7 didapat dari jumlah pegas tersusunpararel tiap sisi

Untuk NR (Natural Rubber)

Dimasukkan kedalam persamaan (2.14)

Setelah didapatkan nilai k untuk masing– masing jenis karet, kita mencari nilai momeninersia.

Untuk keranjang dalam momen inersia :

Untuk keranjang luar momen inersia :

9

Dimasukkan kedalam persamaan (2.14)

*) nilai 7 didapat dari jumlah pegas tersusun

Untuk NR (Natural Rubber)

Dimasukkan kedalam persamaan (2.14)

Setelah didapatkan nilai k untuk masingmasing jenis karet, kita mencari nilai momen -

Untuk keranjang dalam momen inersia :

Untuk keranjang luar momen inersia :

Momen inersia total dari kedua keranjang yaitu

Dimodelkan berdasarkan kesetimbanganmassa. Dengan tiga arah gerak yang berbeda daridua macam benda. Benda yang pertama yaitu

Untuk keranjang luar yang bergerak rotasi

M 2t

y t( )d

d

2 2 ky y t( ) M

Setelah dilaplacekan

300.0s2

y s( ) 1588.16 y s(

Diinverse laplace

Grafik 4.1 respon keranjang luar pengukuran

Untuk keranjang dalam yang bergerak rotasi dantranslasi

translasi

Setelah dilaplacekan

rotasi

Setelah dilaplacekan

Dari nilai diatas diselesaikan dengan persamaan(2.27) karena memiliki koefisian yang berbedayaitu θ(s) dan x(s)

Momen inersia total dari kedua keranjang yaitu

Dimodelkan berdasarkan kesetimbanganmassa. Dengan tiga arah gerak yang berbeda dari

da. Benda yang pertama yaitu

Untuk keranjang luar yang bergerak rotasi

M 12

R1 cos 1 t( )

)2.5130480206273779383e6s

s2

24674.011002723396547

respon keranjang luar pengukuran

Untuk keranjang dalam yang bergerak rotasi dan

Dari nilai diatas diselesaikan dengan persamaan(2.27) karena memiliki koefisian yang berbeda

Nilai respon steady

Grafik 4.2 respon keranjang dalam arahhorisontal pengukuran

Grafik 4.3 respon keranjang dalam arah rotasipengukuran

Setelah diperoleh nilai invlaplace daritiap respon kita dapat menghitung besarnya nilaisimpangan efektif dengan persamaan(2.15)seperti berikut :

Terhadap sumbu y arah vertikal pada keranjangluar

Terhadap sumbu x arah vertikal pada keranjangdalam

Terhadap sumbu θ arah vertikal pada keranjang dalam

Dalam pengerjaan tugas akhir ini sayamencoba membandingkan material pondasiperedam vibrasi yang terdapat dilapangan yaitutipe Nitrile Butadiene Rubber (NBR)Rubber (NR) terhadap Silicone Rubber (Si)memiliki range nilai modulus young cusehingga mempengaruhi pilihan nilai konstantapegas yang banyak seperti dalam tabel (4.15).

10

respon keranjang dalam arahhorisontal pengukuran

respon keranjang dalam arah rotasipengukuran

Setelah diperoleh nilai invlaplace daritiap respon kita dapat menghitung besarnya nilaisimpangan efektif dengan persamaan(2.15)

ah vertikal pada keranjang

Terhadap sumbu x arah vertikal pada keranjang

Terhadap sumbu θ arah vertikal pada keranjang

Dalam pengerjaan tugas akhir ini sayamencoba membandingkan material pondasiperedam vibrasi yang terdapat dilapangan yaitu

Nitrile Butadiene Rubber (NBR) dan NaturalSilicone Rubber (Si) yang

memiliki range nilai modulus young cukup besarsehingga mempengaruhi pilihan nilai konstantapegas yang banyak seperti dalam tabel (4.15).

Tabel 4.15 Spesifikasi Silicone Rubber

HardnessTensile strengthElongationSpring constant

Setelah dimasukkan dalam persamaan dimathcad dipilih Si dengan 70 JisA yang memilikikonstanta pegas 120 kgf/m. Sehingga diperolehrepon seperti berikut :

Untuk sumbu y arah vertikal pada keranjang luar

Grafik 4.4 respon keranjang luar dengan siliconrubber

Nilai displacement efektif

Untuk sumbu x arah vertikal pada keranjangdalam

(a)Grafik 4.5 respon keranjang dalam dengan

silicon rubber(a) arah x (b) arah θ

Nilai displacement efektif

Untuk sumbu θ arah vertikal pada keranjang dalamNilai displacement efektif

Spesifikasi Silicone Rubber

30-90 JIS A40-100 Kgf/cm2

50-500 %2.4-0.6 Kgf/cm

Setelah dimasukkan dalam persamaan dimathcad dipilih Si dengan 70 JisA yang memilikikonstanta pegas 120 kgf/m. Sehingga diperoleh

Untuk sumbu y arah vertikal pada keranjang luar

respon keranjang luar dengan siliconubber

Nilai displacement efektif

Untuk sumbu x arah vertikal pada keranjang

(b)respon keranjang dalam dengan

silicon rubber(a) arah x (b) arah θ

Nilai displacement efektif

Untuk sumbu θ arah vertikal pada keranjang

ai displacement efektif

11

Tabel 4.4 Perbandingan nilai displacement

Arah PengukuranSilicon

rubber 70Jis A

∆x

Sumbu x 0.324 0.323 0.001Sumbu y 0.015 0.008776 0.006224Sumbu θ 12.09 11.401 0.689

4.2 Pembahasan

Setelah diperoleh nilai dalam tabel 4.4perbandingan nilai displacement pengukuran dansimulasi terdapat penurunan nilai simpangangetaran. Dengan mengganti material NBR danNR yang memiliki nilai kekerasan berbedadengan material Si yang memiliki kekerasansama yaitu 70 jisA. Lebih efektif dalam sistempengadaan komponen cadangan. Disamping itukomponen ini memiliki range modulus-elastisitasyang besar, sehingga diperoleh nilai k yangcukup beragam dari maksimum hingga minimum(2.4 – 0.6 kgf/m). Disamping itu karenapenggunaan pada pabrik kimia material Si cukuphandal dan aman. Karena dalam spesifikasi yangdisebutkan bahwa, material ini memilikhambatan terhadap bahan kimia yang cukup baik.Bahkan hambatan panas yang cukup tinggisehingga cocok untuk industri yangbertemperatur tinggi.

Pengecekan pada material karet sebagaipondasi secara berkala diharapkan dapatmenghindari keausan mesin akibat getaran yangtidak teredam, disamping itu kerusakan dapatpula mempengaruhi pada pondasi pabrik, mesinlain yang menerima perambatan getaran dansecara tidak langsung terhadap operator dilapangan akibat kebisingan yang dihasilkan olehalat. Disamping itu komponen penyebab getaranlainnya seperti baut yang kendur, bearing yangrusak dan lain - lain yang membuat keadaan tidakseimbang perlu dilakukan pengecekan berkala.

Disamping komponen yang disebutkandiatas material masukkan yang akan dipisahkanjuga mempengaruhi vibrasi yang dihasilkan.Semakin pekat cairan masukan, makamembutuhkan proses yang panjang dan berulang

untuk benar –benar memisahkan antara padatandengan cairan. Sehingga, kemungkinan materialtertinggal atau menempel pada keranjang cukuptinggi nantinya menyebabkan terjadi keadaantidak seimbang. Namun konsentrasi masukanyang stabil dapat pula mengurangi beban mesinsehingga kinerja mesin stabil dan mengurangigetaran yang dihasilkan.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan pengukuran dananalisa sesuai data dilapangan dengan mengukurnilai efektifnya kita dapat menilai besarnyasimpangan yang dihasilkan. Dan menarikkesimpulan sebagai berikut :

1. Terjadi kenaikan nilai kekerasan dariisolator NBR dan NR +10 shore A dalamtenggang watu pemakaian ±3tahun selainfaktor umur pemakaian bahan ini tidakcukup tahan terhadap radiasi bahan kimiadalam pabrik.

2. Besarnya simpangan yang dihasilkandipengaruhi oleh konsentrasi input materialyang dipisahkan. Semakin kental semakinbesar getaran dihasilkan dan sebaliknya,sebandingan dengan kinerja dari mesinseperti ditunjukkan pada tabel 4.2 dan 4.3,untuk arah horisontal posisi depan terjadipenurunan simpangan efektif 506.956.

3. Dari perbandingan apabila jenis rubberdigantikan oleh silicon rubber dengan nilaikekerasan 70 JIS A. Terdapat penurunansimpangan seperti dalam tabel 4.4. Hal inidibuktikan penurunan simpangan sebesar0.689 untuk arah sumbu θ, disamping nilai untuk sumbu yang lain juga mengalamipenurunan nilai simpangan getar.

4. Penggunaan satu tipe karet sebagaipengganti dua tipe karet yang dipakai padalapangan cukup efisien dalam pengadaansuku cadang.

5.2 Saran

Setelah dianalisa dan ditarik kesimpulanmaka dapat disarankan :

1. Dalam tiap akhir periode dilakukanpengecekan dan pengujian untuk semuaperedam getaran. Terutama pada jenisisolator menggunakan bahan karet.

12

2. Penggunaan bahan karet buatan sebagaipengganti karet alami dari alam. Sebagaisumber daya buatan yang dapatdigantikan.

3. Pemisahan saluran udara pembuangandari tiap mesin pusher centrifuge dapatmengurangi peningkatan vibrasi terhadapmesin yang lain.

4. Penggunaan tipe karet lokal yangberstandarisasi cukup menghematanggaran perusahaan.

DAFTAR PUSTAKA

De Silva, Clarence W. “Vibration:Fundamentals and Practice”. BocaRaton: CRC Press LLC. 1999

Douglas, DR. ”Engineering Principles ofAccoustic, Noise and Vibration”. Boston,London, Sidney. Toronto Inc, 1981.

Ogata, Katsuhiko. “System Dinamics”.Third Edition. Prentice-Hall Inc. SaddleRiver, New Jersey.1998.

Rao, Singiresu. “Mechenical Vibration”.Third Edition. Addision-WesleyPublishing Company Inc. 1995.

KMPT AG, “Manual book SZ 630/2”.KMPT AG-industriestra 1-3 Germany.2007.

PT. Fajar Benua Indopack,“compatibility Chart of Rubber”.

ASTM D 412, “Rubber properties intension”.

BIODATA PENULIS

Kuncoro AdityawanGresik, 20 Mei 1985Jl Dr Wahidin shd n0 62Gresikkun_cr46@yahoo.com

Pendidikan :

1990-1997 SD MUHAMMADIYAH 1Gresik

1997-2000 SLTP N 2 Gresik2000-2003 SMU N 1 Manyar Gresik2003-2007 D3 T.INSTRUMENTASI ITS2006-2007 D1 PASTI ITS

2006-sekarang LJ T.FISIKA ITS