bab iii perawatan beberapa komponen...

Bab 3 Perawatan Beberapa Komponen Industri Proses

BAB III

PERAWATAN BEBERAPA KOMPONEN INDUSTRI PROSES

3.1 Kelurusan Poros 3.1.1 Pengertian dan Dasar Kelurusan Poros

Kelurusan poros/shaft alignment adalah pemosisian secara tepat garis sumbu (center line)

dari komponen penggerak(drive) dan komponen yang digerakkan (driven)8. Ketidak

lurusan sumbu rotasi drive dan driven adalah sumber utama getaran yang terjadi didalam

sistem. Oleh karena itu sumbu rotasi harus dibuat sedemikian rupa, sehingga getaran

yang ditimbulkannya tidak melebihi batas aman yang telah ditetapkan berdasarkan

kondisi operasi sistem. Pengaturan yang tepat dari sumbu rotasi akan mengurangi

konsumsi daya yang diperlukan mesin, meminimalisasi noise yang terjadi,

memperpanjang umur bearing, seal dan kopling.

Shaft dikatakan dalam kondisi lurus apabila posisi sumbu rotasi antara drive dan driven

kolinear. Yang dimaksud dengan kolinear adalah keduanya saling membentuk suatu garis

lurus(walaupun hanya imajiner). Variasi yang terjadi akibat konfigurasi komponen

mesin, panas yang dihasilkan selama operasi dapat menyebabkan kaki-kaki yang

menyokong mesin berubah, dan hal ini menyebabkan orientasi vertical maupun

horizontal sumbu drive dan driven berubah.

Pemeriksaan alignment secara periodik masih merupakan cara terbaik untuk memelihara

keandalan komponen sistem. Walaupun komponen mesin telah dipasang secara tepat

untuk menghindari alignment tetapi, misalignment dapat timbul dalam periode waktu

yang pendek. Sebab utamanya antara lain : pergeseran fondasi mesin (settling), benturan

yang tidak disengaja antara mesin dan benda asing yang berada disekitar mesin, expansi

termal akibat operasi mesin, karat, dan lain sebagainya. Indikasi dari misalignment dalam

mesin rotasi antara lain : getaran yang berlebihan (baik dalam arah horizontal & vertikal),

temperatur bearing yang berlebihan (walaupun pelumasan telah dilakukan dengan baik),

noise yang berlebihan, dan keausan kopling.

33


3.1.2 Kondisi Kelurusan/Alignment

3.1.2.1 Kelurusan Sempurna/Perfect Alignment

Dua poros dikatakan dalam kondisi perfect alignment jika kedua sumbu putar poros

kolinear dan beroperasi secara kaku/solid ketika dipasangkan. Kondisi ini dapat dilihat

dari Gambar 3.1. Akan tetapi kondisi ini sangat jarang ditemukan karena walaupun kedua

sumbu putaran telah terpasang dengan baik, tidak menutup kemungkinan terjadinya

pergeseran sumbu akibat operasi peralatan yang bersangkutan.

Gambar 3.1 Kondisi Kelurusan Sempurna

3.1.2.2 Offset atau Parallel Misalignment

Offset atau yang sering disebut dengan parallel misalignment adalah kondisi dimana

kedua sumbu penggerak dan yang digerakkan terpisah secara horizontal ataupun vertikal.

Biasanya satuan yang digunakan untuk mengukur jarak antar kedua sumbu adalah inch.

Gambar 3.2 menunjukkan dua buah sumbu putar yang parallel tetapi tidak kolinear

Gambar 3.2 Kondisi Parallel Misalignment

3.1.2.3 Angular atau Face Alignment

34

Angular atau face alignment adalah kondisi dimana salah satu sumbu komponen mesin

(baik drive maupun driven), membentuk suatu sudut dengan besar tertentu, sehingga

meski dalam satu bidang, tetapi kedua sumbu tidak kolinear. Kondisi ini diperlihatkan

dengan Gambar 3.3


Gambar 3.3 Angular atau face alignment

3.1.2.4 Combination atau Skew Misalignment

Kombinasi atau skew alignment adalah kondisi dimana kedua sumbu drive dan driven

mengalami offset misalignment dan angular misalignment. Kondisi ini dapat dilihat dari

Gambar 3.4 berikut ini.

Gambar 3.4 Combination atau Skew Misalignment

3.1.3 Metode dan Peralatan Alignment

Ada dua metode yang umum dilakukan dalam melakukan perbaikan alignment, yaitu :

dengan menggunakan dial indikator dan menggunakan laser atau alat optik. Metode dial

indikator menggunakan paling tidak dua buah dial indikator beserta alat pencengkramnya

yang diletakkan berlawanan satu sama lain, sedangkan metode optik menggunakan

prinsip kerja cahaya dan sensor yang dapat memberikan informasi tentang posisi.

Walaupun metode dial indikator dan optik berbeda dalam peralatannya, tetapi teori

pemeriksaannya pada dasarnya sama, yaitu mengukur offset maupun angularitas dari

sumbu rotasi komponen yang akan diatur posisinya, relatif terhadap komponen yang

statis. Komponen yang statis diasumsikan memiliki kekakuan yang baik, dan diletakkan

secara tepat.

35


3.1.3.1 Metode Dial Indikator

Gambar dari dial indikator yang umum digunakan dapat dilihat dari Gambar 3.5 berikut

ini:

Gambar 3.5 Dial Indikator

Dalam metode dial indikator, ada dua jenis teknik yang dapat digunakan untuk

memposisikan dial indikator, yaitu : reverse dial indikator method dan rim-face method.

Reversed dial indikator merupakan metode yang tingkat keakurasiannya paling baik.

Dial indikator yang digunakan akan mengukur besarnya offset vertikal/horizontal, dan

sudut yang terjadi. Pembacaan posisi dilakukan secara simultan di empat titik (angka 12,

3, 6 dan 9). Ilustrasi metode ini dapat dilihat dari Gambar 3.6

Gambar 3.6 Metode alignment reverse dial indikator

36

Dua buah dial indikator diletakkan pada masing-masing poros(drive dan driven). Posisi

awal dari dial indikator dinamakan titik zero. Kemudian secara perlahan poros diputar

dan dicatat angka yang ditunjukkan oleh dial indikator.


Rim-Face indikator adalah metode dimana salah satu dial indikator diletakkan pada

mesin statisioner, sedangkan yang lain diletakkan pada mesin yang akan

dipindahkan/Machine To Be Move(MTBM). Ilustrasi dari metode ini dapat dilihat dari

Gambar 3.7

Gambar 3.7 Metode Rim-Face Alignment

3.1.3.2 Metode Optik/Laser

Prinsip yang digunakan pada metode ini pada dasarnya sama dengan prinsip kerja reverse

dial indikator, hanya alat ukur yang digunakan adalah alat optic yaitu sinar laser.

Ilustrasinya metode ini diperlihatkan pada Gambar 3.8. Seperti yang terlihat pada

gambar, 2 buah sensor diletakkan secara kaku pada masing-masing poros. Ketika poros

dirotasikan satu terhadap yang lainnya, sinar yang dipantulkan oleh alat pemantul sinar

ditangkap oleh sensor yang berada didekatnya. Alat penerima akan merekam offset dan

angularitas poros berdasarkan sinar yang dideteksinya.

Gambar 3.8 Metode Alignment dengan sinar laser

37


Kelebihan dari metode ini adalah penggunaan mikroprosesor yang dapat mengeleminasi

kesalahan pencatatan data yang sering timbul sebagai dampak mekanik penggunaan dial

indikator. Akan tetapi metode ini juga memiliki kelemahan, dimana penggunaan sinar

laser sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan tempat pemeriksaan, seperti gelombang

panas radiasi, kelembaban udara lingkungan, perbedaan temperatur lingkungan, dan

debu dapat mendistorsi sinar laser.

Hal ini dapat diminimalkan dengan penggunaan tabung plastik yang mengisolasi sinar

laser dari lingkungannya. Tabung ini diletakkan pada pemancar dan penerima sinar laser.

Material tabung dirancang untuk dapat memancarkan dan menerima gelombang sinar

laser tanpa mempengaruhi jalannya sinar laser.

3.1.4 Perhitungan Alignment

Setelah data rekaman dari metode alignment yang digunakan diperoleh, pengolahan data

yang baik juga mutlak diperlukan untuk memperoleh kondisi alignment yang akurat.

Skema pengambilan data kelurusan dari Gambar 3.9 diperoleh persamaan :

tan a riseAb run

= = …………………(3.1)

Sehingga untuk data yang banyak, dapat juga kita applikasikan persamaan (3.1) menjadi :

31 2

1 2 3

tan riserise rise riseArun run run run

= = = = 4

4…………..(3.2)

38


Gambar 3.9 Pengambilan data alignment yang disederhanakan

3.2 Membalance Komponen Mesin yang Berputar 3.2.1. Defenisi Balancing

Balancing adalah prosedur yang dilakukan untuk mengetahui distribusi massa komponen

mesin yang berotasi, dan mengaturnya sedemikian rupa, sehingga getaran yang

dihasilkan dan dialami oleh bantalan akibat putaran mesin masih tetap dalam toleransi

yang ditetapkan9.

3.2.2 Tujuan Balancing

Sebuah komponen mesin yang tidak balans akan menimbulkan getaran dan beban yang

harus ditanggung oleh komponen tersebut dan penyokongnya. Oleh karena itu, proses

balancing berguna untuk :

1) Memperpanjang umur bearing

2) Meminimalkan getaran yang terjadi

3) Meminimalkan kebisingan dan menurunkan noise yang terjadi

4) Meminimalkan tegangan operasi

5) Memperpanjang umur dan daya tahan koponen terhadap fatigue

6) Meminimalkan kerugian daya

7) Meningkatkan kualitas produk

Mesin pembalans digunakan untuk mendeteksi, mencari lokasi dimana terdapat

unbalance/ketidak balans dalam komponen. Kondisi balans adalah kondisi yang tidak

dapat diukur, tetapi dapat dideteksi melalui kehadiran unbalance, sehingga mesin-mesin

pembalans hanya mendeteksi adanya unbalans bukan keadaan balans.

39


3.2.3 Penyebab Umum Unbalance

Penyebab umum dari unbalance antara lain:

1. Toleransi selama proses fabrikasi, termasuk saat peleburan(casting), pemesinan

dan pemasangan(assembly)

2. Variasi yang terdapat pada material seperti cacat, porosity, perbedaan ukuran

butir, dan kerapatannya seperti terlihat pada Gambar 3.10.

3. Ketidaksimetrian selama proses perancangan produk tersebut seperti perbedaan

bentuk, lokasi dan sebagainnya

4. Ketidaksimetrian sebagai akibat operasi komponen, seperti distorsi, perubahan

ukuran karena tegangan torsional, gaya aerodinamis, dan perubahan temperatur

operasi

Gambar 3.10 Konstruksi umum penyebab unbalance

3.2.4 Jenis-Jenis Unbalance

3.2.4.1 Static Unbalance

Static unbalance atau yang sering juga disebut force unbalance adalah kondisi dimana

sumbu utama gaya inersia komponen berpindah dalam arah yang parallel dengan sumbu

rotasi komponen, seperti terlihat dalam Gambar 3.11.

40


Gambar 3.11 Static Unbalance

Tipe unbalance ini paling sering ditemukan pada komponen yang berbentuk piringan

seperti roda gila, turbin wheel, dan sebagainya. Kondisi unbalance ini dapat dikoreksi

dengan meletakkan massa pembalans yang ditempatkan berlawanan dengan lokasi

terdapatnya massa unbalance, tetapi tegak lurus dengan sumbu rotasi dan pusat gravitasi

komponen. Static unbalance hanya diperbolehkan pada komponen yang beroperasi pada

kecepatan putar rendah.

3.2.4.2 Couple Unbalance

Kondisi couple unbalance dapat dilihat dari Gambar 3.12, dimana pada keadaan tersebut,

sumbu utama gaya inersia berpotongan dengan sumbu poros di pusat gravitasi. Hal ini

terjadi jika terdapat 2 buah massa unbalance yang terletak pada arah yang saling

berlawanan. Couple unbalance ini tidak dapat dikoreksi menggunakan 1 buah massa

tambahan pada satu bidang. Setidaknya harus ada 2 buah massa pembalans yang harus

ditempatkan pada bidang yang berlawanan. Atau dengan perkataan lain, couple

unbalance memerlukan couple yang lain untuk mengoreksinya.

Gambar 3.12 Couple Unbalance

41


3.2.4.3 Quasi Static Unbalance

Quasi Static Unbalance seperti digambarkan pada Gambar 3.13 adalah kondisi dimana

sumbu utama gaya inersia berpotongan dengan sumbu poros dan pusat gravitasi dititik

yang tidak saling terhubung. Seperti terlihat pada Gambar, terdapat kombinasi antara

static unbalance dengan couple unbalance

Gambar 3.13 Quasi-Static Unbalance

3.2.4.4 Dynamic Unbalance

Dynamic Unbalance adalah kondisi unbalance dimana baik sumbu utama gaya inersia

atau sumbu poros tidak parallel maupun berpotongan. Kondisi ini adalah kondisi yang

paling sering terjadi di lapangan. Kondisi dynamic unbalance dapat kita lihat dari

Gambar 3.14

Gambar 3.14 Dynamic Unbalance

42


3.2.5. Mesin Pembalans

Berdasarkan metode pengoperasiannya, mesin pembalans dapat dikategorikan dalam 2

jenis, yaitu :

1. Gravity balancing machines

2. Centrifugal Balancing machines

3.2.5.1 Gravity Balancing Machines

Ada tiga jenis mesin yang termasuk dalam mesin pembalans gravitasi, yaitu : horizontal

ways(sisi pisau), roller stands dan vertical pendulum. Ketiga jenis mesin ini dapat dilihat

konstruksinya pada Gambar 3.15.

Horizontal ways(sisi pisau)

Roller Stands

Vertical Pendulum

Gambar 3.15 Jenis Gravity Balancing Machines

43


Prinsip yang digunakan dalam gravity balancing machines ini adalah fakta dimana

sebuah benda bebas cenderung untuk mencari posisi dimana pusat gravitasi terendah.

Pada mesin tipe horizontal ways, sebuah massa diletakkan pada ujung sisi pisau mesin,

seperti ditunjukkan di halaman sebelumnya. Diasumsikan bahwa rotor yang digunakan

telah balans, dan posisi kedua mata pisau sejajar, parallel dan lurus. Setelah ditambahkan

suatu massa tertentu, maka dalam operasinya massa akan bergerak kearah titik dimana

terdapat pusat gravitasi yang terendah. Posisi terendah ini mengidentifikasikan arah sudut

unbalance yang terjadi. Pengukuran besar unbalance yang terjadi dilakukan dengan

metode empiris, yaitu dengan menambahkan sejumlah massa tertentu diarah yang

berbeda, sampai tercapai kondisi kesetimbangan.

Prinsip kerja yang digunakan pada roller stands hampir sama dengan yang digunakan

pada horizontal ways, tetapi kelebihan dari roller stands ialah tidak memerlukan

pengaturan yang presisi dari roller tersebut.

Pada vertical pendulum, digunakan sebuah piringan yang dijepit dengan sebuah kabel

fleksibel dimana kabel tersebut berimpit dengan pusat gravitasinya. Penambahan beban

tertentu akan mengakibatkan posisi piringan berubah, dikarenakan posisi yang lebih berat

akan menjadi lebih rendah daripada sisi yang lain. Penentuan besar dan sudut unbalance

tetap dilakukan dengan prinsip yang sama dengan kedua jenis mesin yang telah

dijelaskan diatas. Perlu diketahui bahwa mesin pembalans gravitasi hanya baik dilakukan

pada mesin yang beroperasi pada putaran rendah dan konstruksi yang relative kecil

seperti jet engine turbine dan compressor.

3.2.5.2 Centrifugal Balancing Machines

Pada jenis mesin pembalans ini digunakan 2 buah jenis bearing,yaitu soft bearing dan

hard bearing. Kedua jenis tersebut hanya berbeda kekakuan bearing yang digunakannya.

Konstruksi dari mesin tersebut secara sederhana dapat dilihat dari Gambar 3.16.

Bearing dan komponen penyokong lain yang melekat padanya bergetar seiring dengan

getaran motor dan massa tambahan yang terdapat didalamnnya.

44


Gambar 3.16 Centrifugal Balancing Machines

3.2.6 Perawatan dan Penggunaan Mesin Pembalans

Mesin pembalans juga dapat dikategorikan berdasarkan daerah kerja dipergunakannya

mesin tersebut, yaitu:

1) Universal Balancing Machines.

Universal Balancing Machines adalah mesin pembalans yang dapat disesuaikan

dengan berbagai jenis dan ukuran rotor. Mesin ini dapat mengukur unbalance

dengan ukuran rotor mulai dari 1-100 lb. Pengukuran besar dan arah unbalance

dapat ditentukan dengan suatu instrumentasi yang baik yang terdiri dari berbagai

jenis sensor, amplifier, ADC, dan berbagai display device lainnya. Mesin dengan

kategori ini cocok untuk industri kecil dan usaha kecil dibidang balancing.

2) Semi Automatic Balancing Machines.

Mesin tipe ini adalah mesin yang sangat banyak jenisnya, mulai dari yang hampir

universal hingga mendekati full automatic. Mesin dengan kategori ini dapat

menunjukkan paling tidak salah satu dari kriteria berikut:

• Menyimpan memori tentang besar unbalance sebagai referensi untuk

proses berikutnya.

45


• Menyimpan memori tentang posisi angular unbalance sebagai referensi

untuk proses berikutnya.

• Menghitung besar dan posisi unbalance.

• Memasangkan drive mesin pembalans dengan rotornya.

• Mengawali dan menghentikan putaran.

• Menngoreksi sisa unbalance setelah dilakukan balancing.

• Melepaskan drive mesin pembalans dari rotornya.

Oleh karena proses-proses tersebut, mesin semi otomatis yang paling handal,

dapat melaksanakan seluruh kegiatan diatas, dan hanya meninggalkan pekerjaan

memasang ataupun melepas beban (hanya dapat dilakukan oleh operator).

3) Full Automatic Balancing Machines with Automatic Transfer of Work

Mesin dengan penggunaan full automatic menggunakan satu atau bahkan lebih

stasiun proses. Komponen yang hendak dibalans diangkut dengan menggunakan

konveyor, demikan pula komponen yang telah dibalans. Seluruh langkah-langkah

yang diperlukan dalam proses balancing, bahkan pemegangan rotor dilakukan

tanpa operator. Mesin ini juga melakukan inspeksi terhadap sisa unbalance

sendiri. Dalam mesin satu stasiun, seluruh proses perhitungan unbalance,

penentuan lokasi, koreksi dan inspeksinya dilakukan secara berturut-turut dalam

satu stasiun, sedangkan dalam multiple stages langkah-langkah balancing dapat

dilakukan di dua atau lebih stasiun. Mesin ini memiliki siklus waktu pengerjaan

yang lebih singkat dibanding dengan mesin stasiun tunggal.

Tiap-tiap komponen mesin yang berputar umumnya memiliki unbalance, yang

toleransinya bergantung dari fungsi komponen tersebut. Tabel 3.1.

Tabel 3.1

Tingkat Kualitas Balancing Berbagai Komponen Berdasarkan ISO 1940 dan ANSI S2.19-1975

Kualitas Balance Jenis Komponen

G 4000 Poros engkol dari mesin diesel kapal laut dengan putaran rendah dan

jumlah slinder yang relatif kecil.

G 1600 Poros engkol yang terpasang secara kaku pada mesin 2 langkah

G 630 Poros engkol pada mesin 4 langkah dan mesin kapal laut berslinder banyak

46


G 250 Poros engkol yang terpasang secara kaku pada mesin diesel putaran tinggi

G 100 Poros engkol mesin diesel dan bensin dengan jumlah slinder lebih dari 6

untuk mobil, truk dan lokomotif.

G 40 Roda kendaraan dan poros kemudi mobil, truk dan lokomotif, penggerak

poros engkol yang terpasang secara elastis pada mesin diesel dan bensin

putaran tinggi.

G 16 Poros penggerak (poros propeller, poros gardan) dengan kebutuhan

khusus, komponen mesin pemecah/penghancur, komponen mesin

pertanian, komponen mesin individual (diesel dan bensin) untuk mobil,

truk dan lokomotif. Poros penggerak engkol mesin berslinder 6 atau lebih

untuk penggunaan khusus.

G 6.3 Komponen mesin di industri proses, roda gigi turbin utama pada mesin

kapal laut, rotor pada turbin gas pesawat, roda gila, impeller pompa,

komponen mesin untuk kegunaan khusus.

G 2.5 Turbin gas dan uap, turbogenerator, turbo-kompressor, elecrical armateurs

untuk kondisi penggunaan spesial, pompa penggerak turbin

G 1 Tape recorder dan phonograph, mesin gerinda, mesin listrik untuk tujuan

tertentu

G 0.4 Spindel dan armateur gerinda khusus, giroskop

3.3 Perawatan Bearing Fungsi fundamental dari suatu bearing adalah mengurangi gesekan dan keausan antara

dua buah komponen yang saling berputar. Begitu pentingnya fungsi bearing tersebut

sehingga jangka waktu mesin tetap beroperasi pada efisiensi maksimumnya tergantung

dari pemilihan bearing yang tepat, pemasangan yang baik, pelumasan dan perawatan

yang tepat.

Jenis Bearing yang digunakan dalam suatu aplikasi tergantung dari jenis pergerakan

relatif yang diperlukan. Jenis gerakan ini antara lain: rotasi pada sebuah titik, rotasi pada

garis, translasi sepanjang garis, rotasi pada bidang dan translasi pada bidang. Gerakan

yang dilakukan bisa bersifat kontiniu ataupun osilasi. Berdasarkan tipe pergerakannya

bearing dapat dibagi dalam tiga jenis yaitu : radial, thrust dan guide bearing. Radial

bearing menyokong beban radial yang bekerja pada poros. Beban ini dapat berarah

47


kedalam ataupun keluar titik pusat putaran poros, seperti yang terdapat pada roda sepeda

pada umumnya. Thrust bearing menyokong dan menahan beban dalam arah axial. Thrust

bearing juga menyokong poros tetap dalam arah pergerakannya secara axial. Guide

bearing menyokong dan mengarahkan batang yang memiliki arah gerakan luncur/sliding

dan bolak-balik/reciprocating. Secara skematis, kondisi pembebanan yang dialamai

bearing dapat dilihat dari Gambar 3.17

Gambar 3.17 Kondisi pembebanan umum pada bearing.

3.3.1 Pemilihan Material Bearing

Keandalan yang dimiliki bearing sudah dimulai sejak proses pemilihan material yang

digunakan10. Hal ini disebabkan oleh permukaan dua buah elemen yang saling kontak

harus bergerak, sehingga umurnya ditentukan oleh sifat-sifat material yang digunakan

dalam pembuatan bearing tersebut. Pemilihan material akan menentukan besarnya

konstanta friksi yang terjadi. Pada kebanyakan mesin, poros dibuat dari baja, sehingga

material bearing yang digunakan umumnya lebih lunak daripada baja, sebagai komponen

yang dirancang untuk dikorbankan bagi fenomena gesekan yang terjadi. Hal ini menjadi

keputusan karena mengganti bearing jauh lebih murah dibandingkan dengan mengganti

poros. Umumnya material yang digunakan untuk bearing adalah besi cor, kuningan(untuk

pembebanan berat dan kecepatan putar rendah) dan terkadang kayu, plastik dan bahan

sintetik.

Terkadang untuk plain bearing digunakan kombinasi material. Bagian luar terdiri dari

baja kuningan untuk menyediakan kekuatan dan kemampuan untuk meneruskan beban,

sedangkan permukaan bagian dalamnya menggunakan material yang lebih lunak seperti

babbit sebagai bagian yang dikorbankan untuk melindungi poros dari gesekan.

48


Untuk rolling elemen material yang paling sering digunakan adalah baja paduan,

walaupun untuk suatu aplikasi tertentu digunakan kaca/glass, dan plastik. Roller biasanya

paduan baja karbon tinggi dan krom dengan mampu keras/hardenability dan ketangguhan

yang baik.

Ada beberapa karakteristik material yang perlu diperhatikan dalam pemilihan bearing,

yaitu:

• Kekuatan dan kemampuan untuk menahan beban tanpa mengalami deformasi

plastis

• Kemampuan untuk tetap mempertahankan kekuatannya walaupun terdapat

partikel pengotor dalam pelumas

• Kemampuan untuk berdeformasi elastis agar dapat mendistribusikan beban

sepanjang permukaan bearing

• Kemampuan melepas panas yang baik untuk memelihara ukuran bearing tersebut,

karena dalam operasinya panas yang timbul dapat mencapai temperatur

rekristalisasi material bearing tersebut.

• Kemampuan menahan korosi yang baik

Pengaturan prosedur sangat penting untuk menjamin spesifikasi material yang digunakan

sudah tepat, menjaga kebersihannya, dan menjaga bearing bebas dari cacat. Pengetahuan

bahan sangat penting untuk menjamin kekakuan spesifikasi bearing dalam rangka

menjaga anomali dan pengotor yang bersifat merugikan terhadap umur pakai bearing.

Inspeksi dengan magnaflux digunakan untuk menjamin elemen roller bebas cacat dan

crack.

3.3.2 Pelumasan Bearing

49

Pelumas adalah berbagai zat yang ditempatkan diantara dua permukaan yang saling

bergerak relatif satu terhadap lainnya, untuk menguragi keausan dan gesekan yang terjadi

akibat kontak permukaannya11. Pelumas dapat berupa zat cair, padat maupun lapisan

gas(pada applikasi tertentu). Pelumas padat biasanya digunakan untuk mengurangi

gesekan kering, tetapi tidak terlalu banyak berkontribusi dalam pelepasan kalor baik

secara radiasi maupun konveksi. Namun yang paling banyak digunakan dalam industri

adalah pelumas cair, karena kelebihannya antara lain : terbentuknya lapisan hidrodinamik


yang membantu pembuangan panas konveksi secara efektif dan kemudahan

penggunaannya untuk melumasi bearing.

Saat ini pelumas yang umumnya digunakan berasal dari minyak mineral yang diperoleh

dari minyak mentah yang mengalami proses destilasi vakum. Minyak mineral ini terdiri

dari minyak dasar dari proses destilasi tersebut ditambah dengan berbagai zat adiktif

untuk mempengaruhi sifat kelumasannya. Minyak mentah ini terdiri dari bervagai jenis

campuran senyawa organik, terutama senyawa hidrokarbon. Minyak mineral lebih

banyak digunakan karena ongkos pembuatannya lebih murah bila dibandingkan dengan

minyak sintetis. Minyak dasar tersebut ditambahkan beberapa adiktif untuk

meningkatkan kemampuannya dalam mencegah oksidasi, perlindungan terhadap karat,

antifoaming, dan berbagai fungsi lainnya. Dalam proses pengolahannya, minyak mentah

pertama kalinya harus melewati destilasi tekanan atmosfer untuk memperoleh bagian

yang ringan seperti gas alam, bensin, solar, dan minyak tanah. Setelah terpisah dari dari

tahap pertama, sisa minyak mentah kemudian mengalami proses destilasi kedua yang

menghasilkan minyak yang digunakan untuk pelumasan. Minyak dasar yang dihasilkan

tersebut kemudian dilarutkan dalam cairan yang mudah menguap untuk menghilangkan

wax dan zat yang tidak diinginkan, lalu dipisahkan dan menjalani proses hidrogenasi

untuk menaikkan ketahanannya terhadap proses oksidasi.

Minyak dasar yang digunakan dalam pelumasan terdiri dari senyawa parafin dan naftalen.

Syarat mutlak yang harus dipenuhi oleh minyak dasar adalah kemampuan untuk dapat

mengalir dalam temperatur rendah(low pour point), sebagai contoh untuk dapat

menyalakan mesin motor yang telah lama tidak beroperasi.

Indeks Kekentalan/Viscosity Index adalah ukuran yang menjelaskan hubungan antara

kekentalan pelumas dengan temperatur operasi bearing. Gambar 3.18 merupakan

hubungan antara kekentalan dengan temperatur kerja. Dapat kita lihat dari Gambar bahwa

hubungan kekentalan dan temperatur pada berbagai jenis pelumas hampir bersifat linear.

Kemiringan dari fungsi kekentalan-temperatur menunjukkan kesensitifan pelumas

terhadap temperatur. Semakin tinggi temperatur operasi, kesensitifan pelumas semakin

berkurang. Jauh hari sebelumnya, indeks kekentalan pelumas hanya mencapai angka 100,

tetapi berkat kemajuan teknologi kimia, penambahan zat seperti polimer berantai panjang

maupun campuran pelumas sintetik dan minyak mineral dapat menambah indeks

50


kekentalan pelumas menjadi dua kali lipatnya. Pentingnya indeks kekentalan yang tinggi

berpengaruh pada sifat termal yang dimiliki oleh pelumas tersebut.

Oli sintetik adalah pelumas yang dibuat dari Poly-Alpha Olefins (PAOs), ester dan Poly-

Alkaline Glycols (PAGs). Ketiganya memilki sifat mampu lumas yang baik. Walaupun

oli sintetik cenderung lebih mahal dibandingkan dengan minyak mineral, oli sintetik

memiliki kemampuan yang lebih baik dalam melindungi komponen yang bergesekan dan

memiliki umur pakai yang lebih lama. Sebagai contoh adalah pelumas sintetik dengan

bahan polychlorotrifluoroethylene yang memiliki sifat tidak terbakar. Bahan sistetik ini

tidak umum dipakai karena harganya yang sangat mahal, dan hanya untuk applikasi

tertentu saja, seperti pelumas pada bearing yang digunakan pada poros turbin pembangkit

listrik tenaga nuklir.

Gambar 3.18 Grafik kekentalan dan temperatur

3.3.3 Kegagalan Bearing dan Penyebabnya

51

Penyebab umum terjadinya kegagalan pada bearing adalah overheating, getaran yang

timbul akibat putaran poros, beban lentur yang terjadi, noise selama operasi, dan

kebocoran pelumas. Walaupun kebanyakan dari data kegagalan yang terjadi merujuk

kepada kesalahan perancangan bearing dan pengerjaan pelumasan yang kurang baik,

akan tetapi berbagai proses pemesinan secara tidak langsung juga mempengaruhi umur

bearing yang digunakan. Getaran berlebihan yang timbul selama proses operasi dapat


disebabkan oleh : imbalance, misalignment, ketidakstabilan rotor, beban berlebih, dan

mechanical looseness. Tabel 3.2 mendeskripsikan secara singkat modus yang timbul pada

kegagalan bearing

Kemampu tukaran/interchangeability adalah salah satu prinsip yang sering disalah artikan

oleh para pengguna bearing. Karena standar yang digunakan oleh setiap pembuat bearing

hampir sama, hal ini sering menyebabkan para penggunanya mengabaikan peringatan

yang dicantumkan didalam petunjuk penggunaan bearing. Seringkali para pengguna

bearing hanya meninjau ukuran diameter bore, diameter luar dan kadangkala jumlah

roller didalam bearing. Hal ini dapat menimbulkan efek serius pada frekuensi getaran

operasi, dan dapat membangkitkan resonansi yang merusak rumah mesin dan mesin lain

yang berada didalam pabrik tersebut.

Tabel 3.2 Berbagai Penyebab Kegagalan Bearing

52

Overheating Getaran Berlebihan

Turning on the Shaft

Pelenturan Poros

Bearing Noise

Kebocoran pelumas

Pelumasan yang tidak tepat dan cocok

Kotoran atau geram pada bearing

Pelendutan race akibat overheating

Kerusakan pada sistem pelumasan

Kerusakan sistem pelumasan

Kelebihan pengisian pelumas

Pelumasan Yang berlebihan

Elemen roller yang mengalami kelelahan

Fretting wear Kontaminasi oleh partikel abrasif dan korosif

Pelumasan yang kurang cukup

Penurunan kualitas grease

Pencairan minyak gemuk/grease

Ketidakbalansan rotor

Suaian yang kurang baik sewaktu pemasangan poros

Distorsi dari rumah bearing

Pinched bearing

Operasi diluar batas umur grease

Oil foaming Poros yang

keluar dari jalur putarannya

Lendutan poros yang berlebihan

Penggerindaan yang kurang baik sehingga menghilangkan clearance bearing

Kontaminsi Keausan seal

Abrasi dan korosi akibat pengotor

Race misalignment

Pengerjaan pembuatan poros yang kurang baik

Pengencangan ring karet yang berlebihan

Pengotoran Kegagalan seal


Distorsi rumah bearing

Resonansi rumah bearing

Bearing mengalami beban awal(preloading)

Seals rubbing

Kegagalan seal dan perekat

Keausan rumah bearing

Cocked race Bearing slip pada poros

Race Turning Keausan

berlebih rumah bearing

Kehilangan clearance akibat pengencangan yang kurang baik

Flatted roller or ball

Cage wear

Kerusakan selama pengapalan/Shipping damage juga merupakan faktor penyebab

kerusakan bearing. Selama proses pengiriman, sangat besar kemungkinan bearing

mengalami getaran, lenturan, dan beban kejut selama proses handling. Oleh karena itu,

setiap komponen mesin hendaknya diperiksa sebelum diinstalasi.

Media penyimpanan dan handling juga merupakan penyebab terjadinya kegagalan

bearing. Personel yang bertanggung jawab dengan tempat penyimpanan harus waspada

dengan potensi bahaya yang dapat terjadi di daerah penyimpanan. Kegagalan bearing

justru lebih sering terjadi di tempat penyimpanan daripada di komponen mesin. Apabila

bearing harus dibuka dari kemasannya untuk kepentingan inspeksi, mereka harus

terlindungi dari sumber kontaminan yang dapat membahayakannya, dan kemudian

dikemas kembali seperti semula. Bearing tidak boleh terjatuh untuk menghindari beban

kejut dipermukaan bearing.

Penempatan pelumas yang tidak baik juga dapat menyebabkan bearing gagal.

Penempatannya didaerah yang bertekanan tinggi menyebabkan pelumas tersebut

bertindak sebagai penyalur tekanan. Hal ini berhubungan dengan proses pembentukan

lapisan hidrodinamik, yang akhirnya mengurangi kemampuan bearing untuk

menyalurkan beban.

53

Pengerjaan permukaan antara bearing dan shaft juga dapat menyebabkan bearing

mengalami kegagalan. Permukaan yang halus antara kontak shaft dan bearing penting

untuk menghindari penetrasi lapisan pelumas dan semakin halus permukaannya, semakin

dekat poros kepada bearing tanpa membahayakan permukaannya. Permukaan bearing


yang lebih keras juga dapat mengurangi efek akibat kontak permukaan. Permukaan yang

keras ini dapat dibuat dengan menggunakan unsur bronze pada bearing.

Kecukupan rongga antara journal dan bearing juga perlu diperhatikan, karena

menyangkut kemampualiran/flowability pelumas. Dimensi rongga yang umum digunakan

adalah 0,001 inci per inci diameter poros. Nilai ini dapat diatur sedemikian berdasarkan

jenis material bearing, beban, kecepatan, dan akurasi posisi poros yang diinginkan.

Kondisi operasi adalah faktor terpenting dalam perawatan bearing. Kondisi operasi yang

mengabaikan peringatan-peringatan perawatan adalah faktor yang paling sering

mengakibatkan kegagalan bearing. Kegagalan bearing biasanya diakibatkan oleh

kecepatan operasi yang berlebihan, kelebihan beban, atau digunakan untuk tujuan yang

tidak memenuhi perancangannya, temperatur operasi yang terlalu tinggi, material

pengotor yang terdapat dalam pelumas, korosi, kelelahan material, dan pemilihan

pelumas yang tidak memenuhi standar yang telah ditentukan.

Temperatur tinggi yang berlebihan dapat mempengaruhi kekuatan, kekerasan, dan umur

material bearing. Tidak hanya mempengaruhi sifat-sifat material bearing, tetapi

temperatur yang terlalu tinggi juga dapat mengurangi nilai kekentalan

pelumas(berpengaruh terhadap ukuran lapisan film pelumas), sehingga mengakibatkan

berkurangnya kemampuan penyaluran beban oleh bearing. Juga sebagai tambahan,

temperatur yang tinggi juga mengakibatkan proses oksidasi pelumas berlangsung lebih

cepat, yang berujung pada pengurangan prestasi mesin tersebut.

Kotoran yang terdapat pada pelumas merupakan salah satu penyebab yang terbanyak

dalam kerusakan bearing. Pengotor yang terdapat pada pelumas bisa muncul melalui

berbagai cara, antara lain: etos kerja personel yang kurang baik, juga dapat pula

disebabkan pelumas yang telah berkontak dengan udara kotor selama proses pembuatan,

dan pengemasannya. Untuk menghadapi masalah seperti ini, logam lunak seperti babbit

digunakan apabila diketahui bearing akan berhadapan dengan material abbrasif, dimana

logam babbit akan mengikat partikel yang keras dan melindungi poros terhadap meterial

abbrasif. Pemeriksaan berkala terhadap kotoran yang terdapat pada filter pelumas juga

penting dilakukan untuk menjaga keterandalan bearing. Kotoran yang masuk bersama

dengan pelumas dapat pula menyebabkan instabilitas lapisan film pelumas. Pada kondisi

ketidakstabilan lapisan, akan timbul dua fenomena yang disebut dengan oil whirl dan oil

54


whip. Pada kondisi abnormal, poros yang berputar tidak dapat mempertahankan sumbu

putarnya. Ketika kondisi ini terjadi, maka timbul fenomena yang dinamakan oil whirl. Oil

whirl adalah suatu kondisi dimana terjadi ketidakseimbangan gaya hidrostatis, yang

kemudian menyebabkan terjadi tekanan yang tinggi dan munculnya vektor gaya yang

baru pada arah rotasi. Oil whirl akan mempercepat keausan dan kegagalan bearing dan

struktur penyokongnya. Oil whip terjadi apabila jarak antara bearing dan rongga terlalu

dekat, dan dapat dikatakan bersentuhan. Apabila kondisi ini terjadi, lapisan pelumas tidak

lagi dapat mengalir dengan baik, sehingga arah alirannya berubah. Arah yang berubah ini

menimbulkan aliran vertex yang akan menghasilkan gaya baru yang mendorong

terjadinya kontak antar logam.

3.4 Perawatan Roda Gigi dan Gearbox Roda Gigi/Gear adalah komponen mesin yang berguna untuk mentransmisikan torsi dan

kecepatan untuk berbagai applikasi12. Proses transmisi ini terjadi melalui pertautan/mesh

antar gigi yang terdapat pada pinion dan gear. Dua parameter utama yang penting dalam

membangun kegiatan operasi yang efektif dari gear dan gearbox adalah : tingkat daya

torsional maksimum dan kebutuhan torsi trasnsisi. Setiap gear dan gearbox memiliki

tingkat daya maksimum. Ini adalah daya torsional maksimum yang mampu dibangkitkan

oleh gearbox tanpa mengalami keausan dan kerusakan. Prosedur operasi harus dapat

menjamin daya yang dihasilkan tidak melebihi keseluruhan batasan operasi. Jika sebuah

gearbox dirancang secara tepat untuk aplikasi tertentu, maka tingkat daya maksimum

harus cocok dengan kondisi operasi tunak/steady, dalam batasan-batasan operasi.

55

Dua hal yang dapat membahayakan gear adalah beban yang berlebihan dan transisi

kecepatan. Banyak proses yang terjadi selama operasi dapat merubah beban radial yang

dapat membahayakan gear. Prosedur operasi juga seharusnya membangun batasan yang

membatasi variasi maksimum beban yang dialami oleh gear. Sedangkan hal kedua yaitu

kecepatan transien disebabkan oleh perubahan momen yang terjadi akibat fluktuasi

beban. Jika kecepatan transien ini melebihi batasan yang telah ditetapkan dalam

perancangan, kemungkinan terjadinya kegagalan pada gear sangat besar. Prosedur

operasi harus dapat menjamin kebutuhan daya torsional start-up, perubahan kecepatan

dan shutdown tidak melebihi tingkat daya yang direkomendasikan pada gearbox.


3.4.1 Jenis Gear

3.4.1.1 Roda Gigi Lurus

Roda Gigi lurus/Spur gear dapat dikatakan dasar dari keseluruhan gear. Susunan giginya

lurus dan paralel terhadap pusatnya. Spur dapat beroperasi dengan spur gear lainnya, juga

dengan poros yang tersusun secara paralel maupun dengan rack/roda gigi datar. Gambar

spur gear dapat dilihat pada Gambar 3.19.

(a)

(b)

Gambar 3.19 nurut AGMA pada

.4.1.2 Bevel Gear

ar yang konstruksinya berbentuk corong/cone. Berbeda dengan spur

56

. Susunan pinion dan gear pada spur gear dan tata nama me

spur gear

3

Bevel gear adalah ge

gear yang mentransmisikan torsi melalui poros yang paralel, cone gear dapat

mentransimikan torsi pada poros angular dan saling berpotongan. Jenis bevel gear ini

antara lain: straight bevel gear, miter(bevel gear dengan sudut poros 90°) dan helical

bevel gear. Gambar konstruksi bevel gear dan penampangnya dapat dilihat pada Gambar

3.20.


(a) (b) (c) Gambar 3.20 Konstruksi straight bevel gear, helical bevel gear dan potongan penampang pada

bevel gear

3.4.1.3 Helical Gear

Helical gear memiliki kemiripan dengan spur gear, yaitu beroperasi dengan susunan

poros yang paralel. Keuntungan utama yang dimiliki oleh tipe gear ini adalah

pengoperasiannya yang minim getaran, dan pertautan antar gigi berlangsung dengan

lembut karena fenomena luncur/sliding yang terjadi selama proses meshing. Walaupun

demikian ada beberapa hal yang perlu mendapat perhatian lebih dalam penggunaan gear

ini, yaitu gesekan dan keausan yang lebih tinggi karena proses sliding ini. Gambar 3.21

menunjukkan konstruksi helical gear.

(a) (b)

Gambar 3.21 Helical gear dan spiral gear

57


3.4.1.4 Roda Gigi cacing

Roda Gigi cacing/Worm dan worm gear dapat dilihat pada Gambar 3.22. Tipe gear ini

digunakan untuk mentransmisikan daya dan kecepatan ketika kebutuhan untuk mereduksi

torsi dan kecepatan tergolong tinggi. Worm dan worm gear beroperasi dengan getaran

yang minim. Worm yang digunakan biasanya merupakan penggerak/drive,sedangkan

worm gear merupakan komponen yang digerakkan/driven. Seperti halnya helical gear,

worm gear juga memiliki parameter yang dinamakan “hand”. Oleh karenanya, agar worm

dan worm gear dapat bertautan/meshing dengan sempurna, jumlah “hand” antaranya

harus sama. Worm gear yang umum digunakan biasanya memiliki jumlah ulir satu, dua,

tiga atau empat yang dinamakan single, double, triple dan quadrouple worm. Jumlah ulir

dalam worm ditentukan dengan menghitung jumlah meshing pada saat awal atau akhir

gear. Jumlah ulir pada worm gear penting untuk menentukan gear ratio nya, yaitu jumlah

gigi pada worm gear dibagi dengan jumlah ulir pada worm.

Gambar 3.22 Worm dan Worm Gear

3.4.1.5 Hearingbone Gear

Untuk menanggulangi kekurangan yang dimiliki oleh helical gear, yaitu beban geser yang

tinggi, maka dibuatlah gear dengan jenis hearingbone. Gambar konstruksinya bias dilihat

dari Gambar 3.23 Jenis ini menggunakan dua jenis tepi, yaitu tepi arah kanan dan tepi

arah kiri. Dengan demikian, gaya thrust yang dialami oleh sisi kiri akan dieleminasi oleh

sisi sebelah kanan. Pengeleminasian ini menyebabkan hearingbone beroperasi dengan

lembut dan minim getaran. Hearingbone biasanya digunakan pada poros paralel.

58


Gambar 3.23 Hearingbone gear

3.4.2 Modus Kegagalan Roda Gigi

Gear dan gearbox umumnya memiliki spektrum getaran yang terjadi akibat operasi. Akan

tetapi data untuk mengevaluasi kinerja gear dan gearbox masih sulit untuk diperoleh

karena:

Selalu sulit untuk melekatkan sensor atau transduser kepada gear

Jumlah sumber getaran pada penggerak multigear menghasilkan berbagai macam

pola kompleks dari gear mesh, modulasi, dan frekuensi operasi.

Getaran berlebihan yang terjadi pada gearbox biasanya terjadi karena resonansi antara

frekuensi natural sistem dengan kecepatan putar poros13. Peningkatan resonansi terjadi

secara proporsional dengan ketidak akurasian gear yang menyebabkan sedikit fluktuasi

sepanjang pitch line. Mesin yang kompleks juga memiliki zona resonansi dalam

jangkauan kecepatannya karena setiap poros memilki kecenderungan mengeksitasi

resonansi system. Resonansi ini dapat menimbulkan getaran dan tegangan komponen

yang besar. Pada dasarnya gaya torsi yang terjadi relatif kecil, akan tetapi pada kondisi

resonansi, amplitudo torsi yang terjadi akan bertumbuh dan dibatasi hanya oleh

kemampuan redaman mode vibrasi tersebut.

Salah satu fakta penting lainnya adalah setiap gear telah dirancang memiliki beban awal

dan menyebabkan beban geser selama operasi. Arah radial atau aksial dari setiap gaya

dorong gear akan menyediakan petunjuk dalam penentuan beban awal dan beban geser

yang terdapat pada setiap jenis gear. Untuk mengimplementasikan langkah-langkah

perawatan yang baik, sangat penting untuk mengetahui dinamika yang terjadi pada gear.

Pada kondisi normal, profil mesh yang terjadi akan berbentuk simetri dan memiliki

amplitude yang sama besar, seperti terlihat pada Gambar 3.24

59


Gambar 3.24 Profil mesh pada kondisi normal

Pada kondisi keausan berlebih, mesh yang terjadi pada gear akan menunjukkan profil

seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.25. Akibat keausan yang terjadi, proses mesh

pada gear akan bertambah lama dibanding dengan kondisi normal. Pertambahan

kedalaman mesh ini menurunkan amplitudo tetapi memperbesar cacat yang terdapat pada

gear.

Gambar 3.25 Profil mesh pada kondisi aus berlebihan

Untuk kondisi roda gigi mengalami crack dan rusak, profil getarannya dapat dilihat

dalam Gambar 3.26. Melalui perputaran roda gigi, rongga yang disebabkan crack dan

kerusakan roda gigi akan meningkatkan kelonggaran mekanis antara pinion dan gear.

Gambar 3.26 Profil mesh pada roda gigi yang mengalami crack

60

Salah satu faktor yang paling sering menyebabkan kerusakan gear adalah kekurang

pengertian bahwa beberapa pengecualian terjadi ketika gear dirancang untuk beroperasi

pada satu arah putar saja. Kegagalan sering terjadi ketika gear yang dirancang untuk


beroperasi pada satu arah, beroperasi secara dua arah. Kecuali dirancang untuk dua arah,

gear(terutama nonpower gear) tidak memiliki toleransi yang sama di kedua sisinya.

Secara ringkas, modus kegagalan yang terjadi pada gear dapat dilihat pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Beberapa Modus Kegagalan Gear dan Penyebabnya

Problem

Penyebab Keau

san

Rod

a G

igi

Day

a to

rsi y

ang

berv

aria

si

Day

a ke

luar

an y

ang

tidak

cuk

up

Pana

s Be

rlebi

h pa

da b

earin

g

Um

ur b

earin

g ya

ng p

ende

k

Beba

n Le

bih

pada

Pen

gger

ak

Get

aran

yan

g tin

ggi

Ting

kat

Kebi

sing

an y

ang

tingg

i

Mot

or T

rips

Poros yang melendut

Kerusakan baut dan ulir

Kerusakan motor

Tingkat daya motor penggerak berlebihan

Backlash yang terlalu kecil atau berlebihan

Beban torsi yang berlebihan

Benda asing pada Gearset

Applikasi yang tidak sesuai dengan gear

Sumbu poros tidak lurus

Arah rotasi yang tidak benar

Kebocoran pelumas

Misalignment roda gigi atau gearset

Beban berlebih

Proses yang diakibatkan ketidak lurusan poros

Fondasi yang kurang baik

Air atau bahan kimia pada gearbox

Worm bearings

Worm coupling

61


Kelebihan beban pada gear juga merupakan penyebab utama kegagalan gear. Apabila

kelebihan beban ini berlangsung terus menerus, ini menandakan bahwa gear tersebut

tidak cocok untuk aplikasi yang sedang digunakan.

Misalignment, baik yang disengaja maupun tidak juga adalah faktor utama kegagalan

gear. Salah satu cara untuk menginspeksi terjadinya misalignment adalah metode “hard

blue”, yaitu dengan menginspeksi kondisi keausan gear yang belum terlalu lama

beroperasi. Apabila dari hasil inspeksi, ternyata diketahui derajat keausan yang terjadi

tidak sesuai dengan yang ditetapkan oleh pembuatnya, maka perlu dilakukan pengecekan

terhadap kondisi alignment poros. Praktek perawatan yang kurang baik adalah sumber

utama dari real misalignment. Memang disatu sisi, alignment yang tepat sangat susah

dilaksanakan, terutama untuk gearbox yang besar, karena pembuatnya tidak menyertakan

cara yang cukup untuk menjamin poros berada pada posisi yang paralel.

Keausan dan korosi juga sangat mungkin menyebabkan gear gagal. Korosi yang terjadi

dapat dilihat dari Gambar 3.27 dan 3.28

Gambar 3.27 Pola Keausan pada gear

Gambar 3.28 Korosi yang berujung pada patahnya gear

62


3.5 Perawatan Kompresor Kompresor adalah alat yang digunakan untuk menaikkan tekanan fluida kompresible

yaitu gas. Cara yang digunakan untuk menaikkan tekanan antara lain14:

1. Isolasi satu volume tertentu gas dalam suatu wadah, lalu kurangi

volumenya(sehingga tekanannya meningkat), kemudian kompresikan kedalam

wadah lain.

2. Isolasi sejumlah gas, lalu pindahkan kewadah lain tanpa mengkompresinya, lalu

naikkan tekanannya dengan arah aliran berbalik/backflow dari sistem

dischargenya, kemudian kembalikan kedalam wadah.

3. Melalui rotasi yang terus menerus dari impeller atau pisau rotor, yang akan

menaikkan kecepatan dan tekanan gas.

4. Lewatkan gas melalui saluran yang dapat meningkatkan kecepatan aliran gas dan

ubah kecepatan gas menjadi bertekanan tinggi dengan bantuan diffuser.

3.5.1 Jenis Kompresor dan Parameter Prestasinya

3.5.1.1 Kompresor Sentrifugal

Kompresor sentrifugal dirancang apabila udara mengalir dalam arah radial dan

perpindahan energi didominasi oleh perubahan gaya sentrifugal yang dialami gas. Pada

kompresor sentrifugal, udara memasuki eye impeller, dan melalui gerakan rotasi

impeller, gas dipercepat oleh elemen rotasi memasuki ruang yang semakin mengecil

akibat pola volute dinding kompresor. Proses yang terus menerus demikian akan

mengakibatkan udara semakin terkompres.

Bagian-bagian utama kompressor sentrifugal dapat dilihat dari Gambar 3.29

63


Gambar 3.29 Kompresor sentrifugal

Pada kompresor, proses kompresi udara diakibatkan oleh pemompaan sejumlah gas

kedalam wadah tertutup yang sering kita sebut sebagai bejana tekan. Kenaikan jumlah

gas dalam suatu wadah yang berukuran tetap akan menaikkan tekanannya. Kompresi

terjadi ketika ruang antar molekul berkurang. Semakin kecil volume berarti semakin

sempit jarak yang terjadi antar partikel, yang secara proporsional menaikkan intensitas

tumbukan antar partikel dalam rentang waktu tertentu.

Kompresor dinamik jarang mengalami masalah pada fondasinya. Hal ini disebabkan

tidak terjadinya momen dan gaya kocok/shaking force dalam operasinya.Hal yang paling

penting diperhatikan dalam fondasi kompresor adalah luas daerah yang menjadi

penyokongnya, sehingga beban yang didistribusikan ke tanah besarnya tidak melebihi

tahanan yang dimiliki tanah dan menjamin ketinggian kompresor dalam upaya menjaga

tidak terjadinya misalignment. Sangat penting untuk memasang katup pelepas tekanan

pada seluruh kompresor dinamik, untuk menjaga kemampuan dinding rumah kompresor,

fluktuasi daya input, dan “surge” kompresor.

Kompresor sentrifugal dirancang berbasiskan beban, dan dapat menunjukkan keadaan

operasi yang tidak normal dan masalah keandalan yang kronis apabila mengikuti

keperluan beban. Misalnya perubahan permintaan beban 1 psi dapat mengakibatkan

kerusakan kronis pada kompresor sentrifugal, seperti kerusakan elemen rotasi dan poros

yang melendut. Hal ini tentu saja mengakibatkan terjadinya keausan dan penurunan

efesiensi kompresor.

64


3.5.1.2 Kompresor Perpindahan Positif

Kompresor perpindahan positif/positive displacement secara garis besar dibagi atas :

rotary dan reciprocating.

Rotary kompresor biasanya digerakkan oleh motor listrik, motor bensin atau motor

diesel. Jenis ini tergolong kompak, murah, dan perhatian dan operasi minimum.

Kompresor rotary dibagi pula atas : sliding vane kompresor, helical lobe kompresor dan

liquid-seal ring kompresor. Gambar ketiganya dapat dilihat pada Gambar 3.30

Parameter prestasi dari sebuah kompresor rotary sama dengan parameter yang digunakan

pada kompresor sentrifugal, yaitu: kecepatan putar, internal slip, dan total backpressure.

Output volumetrik dari kompresor rotary dapat diatur dengan merubah kecepatan operasi.

Semakin rendah putaran kompresor, semakin rendah pula output volumetriknya.

(a) (b)

(c)

Gambar 3.30 Sliding vane (a), liquid-seal ring (b) dan helical lobe (c)

Kelebihan yang dimiliki oleh rotary kompresor ini memungkinkan kompresor rotary ini

beroperasi sesuai dengan keinginan beban. Namun kehati-hatian diperlukan untuk

menjaga beban yang tiba-tiba berubah dan perubahan kecepatan. Rotary kompresor

sangat sensitif dengan frekuensi start-stop yang terlalu sering. Umumnya kompresor

rotary berhenti beroperasi selama 6-8 jam. Waktu yang digunakan selama berhenti

digunakan untuk melepaskan panas yang terjadi selama proses kompresi. Jika frekuensi

start-stop ini terlalu sering, maka kemungkinan kegagalan kompresor ini akan sangat

tinggi.

65


Kompresor reciprocating adalah kompresor yang paling banyak digunakan dalam

industri. Kompresor ini biasanya digunakan untuk kebutuhan kompresi dari tekanan

vakum sampai tekanan 60.000 psi. Gambar kompresor reciprocating dapat dilihat dari

Gambar 3.31.

Kompresor lebih baik diletakkan ditempat yang dekat dengan beban, dan keandalannya

juga akan terjaga jika diletakkan pada tempat yang tidak berdebu dan tidak korosif.

Ventilasi pada lingkungan kompresor untuk menjamin aliran udara sangat penting,

karena 65% dari panas yang dihasilkan selama proses kompresi dan panas yang

dihasilkan power input diradiasikan keudara lingkungan.

Gambar 3.31 Penampang Kompresor Reciprocating

Akibat gerakan bolak-balik dari piston yang digunakan pada reciprocating kompresor,

akan terbentuk gaya kocok/shaking force15. Gaya tersebut harus diredam dengan fondasi

yang baik dan fondasi tersebut juga harus dapat menyokong kompresor dan

penggeraknya. Sebuah fondasi yang baik harus dapat: (1) Menjaga alignment dan

ketinggian kompresor juga penggeraknya berada pada tempat yang tepat, dan (2)

Meminimalkan getaran yang terjadi dan mencegah merambatnya getaran tersebut kearah

komponen yang ada di sekitarnya. Untuk dapat memenuhi kebutuhan akan fondasi yang

baik, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut :

a) Perbandingan berat dan kemampuan tahanan tanah yang tepat

66


b) Beban yang diteruskan ketanah harus didistribusikan keseluruh area

c) Ukuran dan proporsi fondasi harus dapat menahan gaya vertikal kompresor dan

gaya unbalans.

d) Temperatur fondasi harus seragam untuk menghindari pelendutan.

Beberapa modus kegagalan dan penyebabnya dapat kita lihat dari Tabel 3.4, 3.5, 3.616

Tabel 3.4 Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Sentrifugal

Problem

Penyebab Get

aran

ber

lebi

han

Com

pres

sor

Surg

e

Kehi

lang

an t

ekan

an k

elua

ran

Teka

nan

min

yak

pelu

mas

yan

g re

ndah

Suhu

pel

umas

bea

ring

berle

biha

n

Mis

alig

nmen

t

Pers

iste

nt u

nloa

ding

Air

pada

min

yak

pelu

mas

Mot

or T

rips

Kebocoran pelumas pada bearing

Pelendutan rotor

Kotoran pada diffuser

Change in system resistance

Tersumbatnya saringan pelumas

Kompresor tidak mencapai kecepatan

beroperasinya

Kondensasi pada reservoir

Kerusakan rotor

Dry gear coupling

Rongga antar bearing yang terlalu besar

Temperatur masuk terlalu tinggi

Kegagalan pompa pelumas

Kegagalan alat ukur temperatur

Komponen tidak terpasang sempurna

67


Aliran tidak sesuai dengan rancangan

Kebocoran pada pipa keluaran

Tersumbatnya fluida

Kerusakan baut

Loose rotor parts

Kebocoran pelumas

Operasi pada daerah surging

Rotor imbalance

Sumbu putar poros tidak lurus

Pergeseran fondasi

Piping strain

Kondisi pelumas yang kurang baik

Tabel 3.5 Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Rotary

68

Problem

Penyebab Tida

k ad

a ud

ara

kelu

aran

Teka

nan

kelu

ar t

idak

cuk

up

Kapa

sita

s ya

ng t

idak

tep

at

Keau

san

berle

bih

Pana

s be

rlebi

h

Get

aran

ber

lebi

han

dan

bisi

ng

Kebu

tuha

n te

naga

ber

lebi

h

Mot

or t

rips

Tem

pera

tur

mot

or t

erla

lu t

ingg

i

Tem

pera

tur

udar

a te

rlalu

tin

ggi

Udara bocor kedalam saluran hisap

Coupling Misalignment

Tekanan keluar berlebihan

Temperatur inlet berlebihan

Suplai udara kurang

Keausan komponen internal

Kegagalan motor atau penggerak

Regangan pipa pada casing kompressor

Katup keluaran macet atau salah setting

Pelendutan elemen yang berputar


69

Padatan ataupun pengotor pada udara masuk

Kecepatan yang terlalu rendah

Saringan masuk/inlet strainer kotor

Arah rotasi yang salah


Tabel 3.6 Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Reciprocating

Problem

Penyebab Uda

ra k

elua

ran

bert

empe

ratu

r di

atas

nor

mal

Carb

onac

eous

dep

osits

abn

orm

al

Kom

pres

or g

agal

dis

tart

Com

pres

sor

fails

to

unlo

ad

Kom

pone

n ko

mpr

esor

ter

lalu

pan

as

Teka

nan

pelu

mas

cra

nkca

se t

erla

lu r

enda

h

Kapa

sita

s ke

luar

an le

bih

rend

ah d

ari p

eran

cang

an

Teka

nan

kelu

ar d

ibaw

ah n

orm

al

Get

aran

kom

pres

or t

erla

lu b

erle

bih

Teka

nan

Inte

rcoo

ler

diat

as n

orm

al

Teka

nan

Inte

rcoo

ler

diba

wah

nor

mal

Mot

or o

verh

eatin

g

Sikl

us o

pera

si t

erla

lu p

anja

ng

Tem

pera

tur

udar

a ke

luar

dia

tas

norm

al

Keau

san

berle

bih

pada

pis

ton

ring,

pis

ton,

cylin

der

Keau

san

berle

bih

pada

pis

ton

rod

atau

pac

king

Teka

nan

rece

iver

dib

awah

nor

mal

Terla

lu s

erin

g di

-sta

rt

Keau

san

katu

p da

n br

eaka

ge a

bnor

mal

Temperatur keluar udara terlalu tinggi

Cacat pada saringan udara

Udara bocor kebagian hisap kompresor

Temperatur lingkungan terlalu tinggi

Pemasangan yang tidak bena r

Bearing perlu diatur atau diganti barul

Slip pada Belts

Belts terlalu kencang

70


71

Kebocoran katup Centrifugal pilots

Katup keluar dan katup pengatur tersumbat

Saringan pengatur udara tersumbat

Saluran pengatur udara tersumbat

Kebocoran pada pipa pengatur udara

Tekanan pelumas pada crankcase terlalu tinggi

Crankshaft end play too great

Slinder, kepala, dan pendingin kotor

Pengotor, karat masuk kedalam slinder

Tekanan keluar diatas tekanan perancangan

Kesalahan kondisi kelistrikan

Volume pelumas terlalu banyak

Ketinggian pelumas terlalu rendah

Ruang antara piston dan head terlalu kecil

Penerima terlalu kec il

Pipa pengatur tersumbat

Kebocoran packing Rod

Kebocoran katup pengaman

Kecepatan putar terlalu tinggi


3.6 Perawatan Pompa 3.6.1 Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal pada dasarnya terdiri dari sebuah casing pompa stasioner, dan impeller

yang terpasang pada sebuah poros berotasi. Casing pompa berfungsi untuk mengalirkan

fluida masuk dan mengeluarkan fluida bertekanan ke tempat yang lebih tinggi, serta

sebagai pembatas tekanan yang mengalir dalam fluida17.

Gambar 3.32 Penampang pompa sentrifugal

Pada Gambar 3.32 kita lihat bahwa fluida memasuki casing pompa menuju pusat/eye

impeller. Impeller memberikan gaya radial kepada fluida dan memaksanya keluar melalui

volute pompa. Kegunaan dari volute adalah mengumpulkan fluida yang telah mengalami

gaya radial oleh impeller. Karena gaya radial tersebut kecepatan fluida akan naik, oleh

karenanya, impeller berguna untuk mengurangi kecepatan fluida dengan cara memperluas

penampang aliran fluida.

3.6.1.1 Karakteristik Prestasi Pompa Sentrifugal

Parameter prestasi yang paling sering digunakan dalam pompa adalah Head dan Flow

Rate. Hubungan antara head dan flow rate suatu pompa paling baik dedekati dengan

hubungan berbanding terbalik. Apabila digunakan pompa yang memiliki head yang

tinggi, maka flow rate yang dihasilkannya rendah. Gambar 3.33 menunujukkan hubungan

yang umum terjadi pada head dan flow rate.

72


Gambar 3.33 Karakteristik Head dan Flow Rate pompa sentrifugal

Prestasi dari sebuah pompa biasanya diatur oleh beberapa variabel penting yaitu : kondisi

hisap/suction condition dan tekanan total system/head yang diperlukan, kurva hidrolik

pompa tersebut, beserta brake horsepower pompa tersebut18.

Net Positive Suction Head adalah kondisi hisap yang paling berpengaruh pada prestasi

pompa. Variabel yang mempengaruhi NPSH dapat dilihat dari Gambar 3.33. Sebuah

pompa harus memiliki cukup tekanan positif pada ujung impellernya agar mampu

memindahkan fluida. Sebagai contoh, pada permukaan air laut, tekanan sebesar 14.7 psi.

Tekanan tersebut dikurangi dengan tekanan uap air, gesekan, losses pipa, dan statc lift

harus dapat dipenuhi oleh NPSH yang diperlukan pompa, walaupun NPSH yang

diperlukan bergantung dari volume fluida yang dipindahkan pompa. NPSH yang

diperlukan untuk memindahkan fluida ini dinamakan NPSHR. Satu parameter NPSH lain

adalah NPSH yang tersedia, yang dapat diperloleh dari head yang dimiliki oleh fluida.

NPSH ini disebut NPSHA.

Kebanyakan pompa dirancang untuk memindahkan fluida pada satu fasa, dalam batas

berat jenis dan viskositas tertentu. Masuknya uap atau gas kedalam pompa memiliki efek

yang buruk yaitu mengurangi efesiensi dan umur operasinya. Gas atau uap air ini adalah

penyebab utama terjadinya kavitasi yang merupakan penyebab umum kegagalan pompa.

Ada banyak hal yang dapat menimbulkan kavitasi tersebut, antara lain : kebocoran pada

pipa hisap maupun katup, perubahan fasa fluida akibat perbedaan temperatur dan deviasi

tekanan pada fluida.

73


Gambar 3.34 Net Positive Suction Head pada suatu aplikasi tertentu

Selain NPSH, prestasi suatu pompa juga ditentukan oleh Total System Head(TSH), yaitu

tekanan total yang diperlukan untuk mengatasi seluruh tahanan yang ditimbulkan akibat

aliran fluida, termasuk didalamnya adalah vertical lift, friction loss, dan back pressure

yang ditimbulkan oleh system. TSH ini menentukan efesiensi pompa, discharge volume

dan kestabilan pompa.

Total Dynamic Head (TDH) adalah perbedaan tekanan antara sisi hisap dan sisi keluar

pompa. Nilai dari TDH digunakan untuk menghasilkan hydraulic curve seperti terlihat

pada Gambar 3.34. Kurva ini digunakan untuk menggambarkan prestasi yang dapat

diperoleh pompa pada kondisi operasi tertentu. Titik terbaik operasi suatu pompa

sentrifugal dinamakan titik best efficiency point(BEP). Ini adalah titik pada pompa

dimana pompa beroperasi pada kondisi flow dan head yang terbaik19. Sebagai tambahan

pula, titik ini merupakan titik dimana operasi pompa berada pada titik terendah

pemakaian energinya, dan umur pakai paling lama. Apabila operasi dipindahkan kearah

kanan titik BEP, pompa akan menjadi tidak stabil, dan apabila dipindahkan kearah kiri,

maka operasi pompa tidak akan sanggup mengeluarkan sejumlah fluida yang cukup untuk

menghilangkan panas yang timbul selama operasi.

74


Gambar 3.35 Kurva Hidrolik Pompa

Brake Horse Power (BHP) juga merupakan salah satu faktor yang penting untuk

menentukan prestasi suatu pompa. BHP didefenisikan sebagai daya yang dibutuhkan agar

operasi pemindahan fluida oleh motor pompa berlangsung dengan tepat. Gambar 3.35

juga menunjukkan besarnya BHP yang dibutuhkan untuk tiap-tiap operasi. Brake Horse

Power yang dibutuhkan oleh suatu pompa sentrifugal dapat dirumuskan sebagai berikut:

Proses perawatan keseluruhan jenis pompa dimulai dari proses pemasangan pompa pada

fondasinya. Fondasi harus terbuat dari bahan yang kaku, untuk mencegah pergeseran

dasar pompa pada arah torsional maupun linear. Titik-titik pemasangan baut harus

memperhitungkan momen inersia dari penampang fondasi. Salah satu faktor yang sering

menyebabkan fondasi mengalami kegagalan adalah tidak benarnya letak titik pusat massa

fondasi, sehingga mengizinkan terjadinya lendutan pada fondasi pompa akibat fluktuasi

beban pompa.

75


3.6.1.2 Operasi Pompa Sentrifugal

Pada keadaan operasi tunak, pompa sentrifugal adalah pompa yang tidak perlu mendapat

perhatian yang terlalu besar, akan tetapi ada beberapa kondisi yang perlu diperhatikan

selama pengoperasian pompa, yaitu pada kondisi startup, bypass operation, dan operasi

stabilnya. Berikut adalah penjelasannya:

• Prosedur Startup

Pompa sentrifugal pada saat akan dioperasikan, harus dipastikan bahwa katup

discharge pompa dalam keadaan tertutup. Begitu pompa dioperasikan, katup

discharge dibuka perlahan-lahan sampai posisinya terbuka penuh. Prosedur ini

diberlakukan, terkecuali jika terdapat backpressure pada saat startup.

• Bypass Operation

Banyak aplikasi pompa termasuk bypass loop digunakan untuk mencegah

terjadinya deadheading(yaitu memompa pada saat katup discharge tertutup).

Kebanyakan bypass loop memiliki penyaring yang dimasukkan kedalam pipa

bypass untuk mengalirkan fluida dalam jumlah minimum. Terkadang, aliran ini

tidak mencukupi untuk mendinginkan komponen pompa akibat operasinya. Oleh

karenanya, penggunaan penyaring pada bypass harus diawasi agar tidak

mengurangi kapasitas aliran yang akan menjaga panas yang timbul. Batas jumlah

aliran yang harus dipenuhi dapat dilihat dari kurva hidrolik Gambar 3.35.

76

• Kondisi Operasi Stabil

Pompa sentrifugal tidak dapat menyerap perubahan yang tiba-tiba dan cepat dari

lingkungan. Sebagai contoh, siklus antara aliran penuh dan tidak ada aliran yang

terlalu sering akan menyebabkan kegagalan prematur dari pompa. Back pressure

yang disebabkan terlalu seringnya dibuka tutupnya katup discharge akan

menimbulkan fenomena hydrolic hammer. Fenomena ini menyebabkan beban

kejut sesaat yang dapat menggeser posisi fondasi dan sistem pipa pompa.

Apabila frekuensi buka-tutup saluran discharge tidak dapat dihindarkan, maka

sebaiknya waktu transien selama pembebanan diperpanjang dengan cara membuat

sistem throttling yang lebih lama dan memasang katup penyeimbang. Katup

primer berfungsi untuk mengalirkan fluida kedalam proses, sedangkan katup

kedua berfungsi mengatur aliran kearah bypass. Sehingga apabila katup utama


belum mencapai kondisi buka penuh, katup kedua akan menyeimbangkan aliran

untuk mencegah terjadinya fenomena hammer diatas.

3.6.1.3 Modus Kegagalan Pompa Sentrifugal dan Penyebabnya

Beberapa modus dan penyebab kegagalan pompa sentrifugal ditabelkan pada Tabel 3.7,

Tabel 3.7 Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Sentrifugal

77

Problem

Penyebab Teka

nan

kelu

ar y

ang

tidak

tep

at

Inte

rmitt

ent

of O

pera

tion

Kapa

sita

s ya

ng t

idak

cuk

up

Tida

k ad

a al

iran

kelu

ar

Tem

pera

tur

bear

ing

yang

tin

ggi

Um

ur b

earin

g si

ngka

t

Um

ur s

eal y

ang

pend

e k

Get

aran

ber

lebi

han

Ting

kat

kebi

sing

an t

ingg

i

Kebu

tuha

n da

ya b

erle

biha

n

Mot

or T

rips

Tem

pera

tur

mot

or t

ingg

i

Tem

pera

tur

fluid

a tin

ggi

Lendutan poros motor penggerak

Pergeseran casing akibat regangan pipa

Kavitasi

Impeller tersumbat

Driver imbalance

Masalah Kelistrikan

Entrained air (suction or seal leak)

Ketidak stabilan gaya hidrolik

Impeller terpasang pada arah sebaliknya

Improper mechanical seal

Saringan masuk tersumbat sebahagian

Aliran yang tidak cukup sepanjang pompa

Tekanan hisap tidak cukup (NPSH)

Volume hisap yang tidak cukup


Kebocoran pada pipa dan katup


Cacat mekanik, karat, cacat bearing

Misalignmet

Mismatched pumps in series

Noncondensable in liquid

Obstruction in lines or pump housing

Rotor imbalance

Berat jenis fluida terlalu tinggi

Kecepatan operasi terlalu tinggi

Kecepatan operasi terlalu rendah

Total head sistem lebih tinggi dari perencanaan

Total head sistem lebih rendah dari

perencanaan

Unsuitable pumps in parallel operation

Viskositas terlalu tinggi

Arah rotasi salah

Kavitasi pada pompa adalah penyebab utama kegagalan pompa. Kavitasi tidak hanya

menurunkan prestasi sebuah pompa, tetapi juga mempercepat terjadinya keausan pada

komponen dalam pompa. Ada tiga penyebab utama terjadinya kavitasi pada pompa,

yaitu:

78

1. Perubahan fasa fluida.

Terbentuk dan pecahnya gelembung uap air pada saluran hisap dan didalam

pompa akan menyebabkan kavitasi. Kegagalan ini sering ditemui pada pompa

yang dipakai pada sistem boiler, dimana temperatur fluida yang masuk mendekati

kondisi titik jenuhnya. Pada kondisi ini, sedikit saja perubahan pada tekanan

hisapnya akan mengubah air menjadi uap. Demikian juga sebaliknya, perubahan

tekanan sedikit saja dapat mengubah fasa uap menjadi fasa cair. Kavitasi yang

disebabkan oleh perubahan fasa fluida sangat berbahaya bagi pompa dan

komponennya. Bukti visual yang dapat kita peroleh dari terjadinya kavitasi akibat

perubahan fasa ini adalah pada permukaan kasar seperti kulit jeruk di permukaan

impeller. Operasi yang terus menerus akan menyebabkan terjadinya lubang pada

impeller, sehingga fluida tidak dapat terpompa dengan benar, dan akan

mengakibatkan patahnya impeller akibat merambatnya crack yang terbentuk.


2. Masuknya udara/gas kedalam pompa.

Pompa dirancang untuk mengalirkan fluida yang bebas dari kandungan gas.

Walaupun sebenarnya fluida yang masuk kedalam pompa memiliki kandungan

gas yang tidak terlalu besar, tetapi gas yang terjebak didalam fluida akan

menurunkan debit dan head yang dapat diperoleh pompa. Penyebab masuknya gas

pada fluida antara lain: Aliran masuk dua fasa fluida, NPSHA yang kurang,

kebocoran yang terjadinya pada saluran masuk pompa.

3. Aliran turbulen.

Aliran turbulen tidak secara langsung menyebabkan kavitasi pada pompa, tetapi

lebih kepada penyebab masuknya zat lain kedalam fluida. Sebuah pompa biasnya

dirancang untuk mengalirkan fluida dalam keadaan stabil, berpola aliran laminar.

Oleh karenanya, aliran yang turbulen dan tidak stabil juga merupakan salah satu

penyebab terjadinya kavitasi.

3.6.2 Pompa Positive Displacement

Pompa positive displacement adalah pompa yang memindahkan sejumlah fluida dengan

kuantitas yang sama dalam satu siklus operasinya. Volume fluida yang konstan ini tetap

mengalir dalam jumlah yang sama tanpa memandang tahanan yang terjadi selama proses

pemindahan seperti dapat dilihat pada Gambar 3.36, sehingga daya yang digunakan pada

pompa positive displacement ini tetap untuk satu siklusnya. Secara garis besar, pompa

positive displacement dapat dikategorikan dalam 3 jenis yaitu : reciprocating pump,

rotary pump, dan diagphragm pump.

Gambar 3.36 Prinsip pompa positive displacement

79


3.6.2.1 Reciprocating Pump

Pompa reciprocating dibagi atas dua kategori, yaitu : Single acting dan double acting.

Sebuah pompa yang single acting akan menghisap fluida, mengisi slinder pompa dengan

langkah yang bekerja hanya pada satu arah saja, lalu kemudian mendorong fluida keluar

melalui gerakan piston(dan hanya pada satu arah pula). Berbeda dengan pompa double

acting, fluida masuk kedalam slinder yang kosong melalui katup, lalu fluida pada sisi

yang lainnya terpompa keluar dari slinder. Ketika fluida pada sisi sebaliknya dikeluarkan

dari pompa, sisi yang lain menghisap fluida melalui pergerakan piston pada dua arah.

Gambar dari pompa single dan double acting bisa dilihat pada Gambar 3.37

Gambar 3.37 Prinsip kerja single dan doble acting pump

Daya yang diperoleh pompa melalui motor listrik digunakan untuk mengkonversi

gerakan rotasi poros menjadi gerakan bolak-balik kecepatan rendah melalui mekanisme

roda gigi reduksi, poros engkol dan connecting rod. Pompa reciprocating biasanya

memiliki efesiensi yang tinggi. Kekurangannya adalah harga yang relatif tinggi dan biaya

perawatan yang lebih mahal dibandingkan dengan pompa sentrifugal. Akan tetapi pompa

ini banyak digunakan untuk operasi yang memerlukan aliran fluida yang kontiniu, dan

salah satu kelebihannya lagi dibanding dengan pompa sentrifugal adalah jumlah flow

yang dapat dihasilkannya tidak tergantung dari viskositas fluida yang hendak

dipindahkan.

80


3.6.2.2 Rotary Pump

Pompa rotasi menggunakan prinsip kerja roda gigi yang digunakan untuk memindahkan

fluida melalui mekanisme meshing dari setiap gear teeth. Fluida yang terkumpul pada

ruang antar gigi kemudian dipompa seiring dengan berputarnya roda gigi. Gambar

penampang gear pump dapat dilihat dari Gambar 3.38.

Gambar 3.38 Penampang sederhana Gear Pump

3.6.2.3 Modus Kegagalan Pompa Positive Displacement

Berbagai modus dan penyebab kegagalan pompa positive displacement dapat dilihat

dari Tabel 3.8. Tabel 3.8 Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Rotary

81

Problem

Penyebab Tida

k ad

a al

iran

Teka

nan

kelu

ar t

idak

cuk

up

Kapa

sita

s tid

ak c

ukup

Star

ts, b

ut lo

ses

prim

e

Keau

san

berle

bih

Pana

s be

rlebi

h

Get

aran

dan

keb

isin

gan

berle

biha

n

Kebu

tuha

n da

ya t

erla

lu t

ingg

i

Mot

or t

rips

Tem

pera

tur

mot

or t

erla

lu t

ingg

i

Tem

pera

tur

fluid

a ke

luar

ter

lalu

tin

ggi

Udara masuk ke saluran hisap dan seal

Tekanan keluar berlebihan

Temperatur fluida pada saluran masuk

terlalu tinggi


Suplai fluida tidak mencukupi


Fluida lebih viskos dari perancangan

Fluida menguap pada saluran masuk

Misaligned coupling, belt, and chain drive

Kegagalan motor/penggerak

Regangan pipa pada rumah pompa

Pump running dry

Kesalahan pengaturan Katup Relief

Pelendutan elemen yang berotasi

Bahan padat dan pengotor pada fluida

Kecepatan operasi terlalu rendah

Saringan masuk tersumbat

Pipa hisap tidak terendam dalam fluida

Arah rotasi yang salah

Penyebab dan modus kegagalan pada pompa Reciprocating, dapat kita lihat pada Tabel

3.9 Tabel 3.9 Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Reciprocating

82

Problem

Penyebab Tida

k ad

a al

iran

Kapa

sita

s tid

ak c

ukup

Um

ur p

acki

ng p

ende

k

Exce

ssiv

e w

ear

liqui

d en

d

Exce

ssiv

e w

ear

pow

er e

nd

Exce

ssiv

e he

at p

ower

end

Get

aran

dan

keb

isin

gan

Frek

uens

i Kno

ckin

g tin

ggi

Mot

or T

rips

Bahan abrasif dan korosif pada fluida

Kerusakan pegas katup

Slinder tidak terisi secara sempurna

Masalah pada system transmisi daya

Excessive suction lift

Masalah pada roda gigi


Pemilihan packing yang kurang tepat

Pelumasan yang kurang cukup

Liquid entry into power end of pump

Loose cross-head pin or crank pin

Loose piston or rod

Efesiensi volumetrik yang rendah

Misalignment of rod or packing

Kandungan udara tak terkondensasi pada fluida

Tekanan hisap yang tidak cukup

Obstruction in line

Satu atau lebih slinder yang tidak beroperasi

Keausan, karat

Kelebihan beban

Kecepatan operasi yang tidak tepat

Pump valves stuck open

Relief or bypass valve leaking

Scored rod or plunger

Tangki suplai tidak berisi fluida

Worm cross-head or guides

Worm valves, seat, liners, rod or plunger

3.6.2.4 Recirculating

Recirculating adalah fenomena dimana arah dan kecepatan aliran tidak berjalan sesuai

dengan rancangan, dikarenakan arah aliran keluar dari pompa ditahan dengan pengaturan

katup, dengan menutupnya secara perlahan-lahan. Hal ini menyebabkan arah aliran

berubah dan menghalangi aliran yang akan keluar pompa. Recirculating ini menyebabkan

getaran yang frekuensinya mendekati vane pass x rpm. Amplitudo yang terjadi terkadang

sering melebihi nilai peringatan tertentu, dan sering bertambah besar ketika terjadi

resonansi pula. Pola getaran yang terjadi dapat kita lihat dari Gambar 3.39.

83

Tidak jarang, getaran dengan frekuensi yang rendah dan amplitudo yang rendah

diasosiasikan dengan frekuensi vane pass, mengakibatkan frekuensi yang dihasilkan oleh

kavitasi kelihatan menyerupai pola recirculating. Oleh karenanya, perlu ditekankan disini

bahwa fenomena recirculating terjadi di sisi keluar pompa, sedangkan kavitasi terjadi


pada sisi hisap pompa. Untuk menghindari fenomena recirculating, sebaiknya pompa

dioperasikan pada kapasitas normalnya, dan hindari pengatupan berlebihan.

Gambar 3.39 Pola getaran akibat recirculating

84

bab iii perawatan beberapa komponen...

Documents