i

PROFOSAL TA

MENGANALISA KEBOCORAN MECHANICAL SEAL

PADA POMPA GRUNDFOS Di PDAM INTAN

BANJAR

Oleh :

Nama : Rizky Noor Fatharassukma

NIM : H1F113222

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU

2016

ii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, berkat rahmat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan

proposal ini sesuai dengan waktu yang ditentukan.Proposal ini merupakan salah

satu tugas matakuliah Metodologi Penelitian Teknik Mesin Universitas Lambung

Mangkurat.

Paparan dan data yang kami sajikan pada proposal ini merupakan

hasil pengamatan lapangan, study literatur dan data lapangan, dengan materi baha

san dalam lingkup bidang proses dan teknik. Dengan keterbatasan data dan waktu

diharapkan tidak mengurangi maksud dan tujuan yang hendak disampaikan.

Dalam pembuatan proposal ini, penulis mengakui bahwa terdapat

banyak kekurangan, baik dari segi ilmu maupun penulisannya. oleh sebab itu

semua kritik dan saran yang bersifat membangun akan penulis terima dengan

segala senang hati. Akhir kata penulis harapkan semoga laporan ini menjadi suatu

hal yang bernilai, dan bermanfaat bagi pembaca maupun penulis sendiri. Amin.

Banjarbaru, 7 November 2016

Penulis

Rizky Noor FatharassukmaNIM H1F11322

iii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL............................................................................................. i

KATA PENGANTAR ........................................................................................ .ii

DAFTAR ISI....................................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LatarBelakang ................................................................................... 1

1.2 Rumusan Maasalah ........................................................................... 1

1.3 Batasan Masalah................................................................................ 2

1.4 Tujuan ............................................................................................... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Rotating Equipment .......................................................................... 3

2.2 TeoriDasarPompa.............................................................................. 3

2.3 PrinsipKerjaPompa ........................................................................... 4

2.4 KlasifikasiPompa .............................................................................. 5

2.5 TeoriDasarPompaSentrifugal .......................................................... ..9

2.5.1 Klasifikasi Pompasentrifugal PDAM Intan Banjar............. 10

2.5.2 Bagian-bagian Pompa Sentrifugal ...................................... 12

2.5.3 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal......................................... 15

2.5.4 Komponen - komponen Pompa Sentrifugal........................ 16

2.6 Mechanical Seal .............................................................................. 18

2.6.1 Fungsi Mechanical Seal ...................................................... 18

2.6.2 Komponen - komponen Mechanical Seal ........................... 20

2.6.3 Cara Kerja Mechanical Seal................................................ 22

BAB III METODOLOGI

3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................... 24

3.2 Waktu Dan Tempat............................................................................ 24

3.3 Metode Penelitian.............................................................................. 25

3.4 Metode Analisis Kasus ...................................................................... 25

iv

3.5 Spesifikasi Pompa ............................................................................. 25

3.6 Cara Kerja Pompa.............................................................................. 26

3.7 Prosedur Pompa................................................................................. 27

3.8

DAFTAR PUSTAKA

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. a) Pemasukan dengan hisapan dan

b) Pemasukkan dengan dorongan/tekanan

Gambar 2.2. a) Penampang impeler

b) Perubahan energi pompa

Gambar 2.3. Klasifikasi Pompa

Gambar 2.4. Gear Pump

a) Pompa roda gigi luar

b) Pompa roda gigi dalam

Gambar 2.5.Vane Pump

Gambar 2.6.Screw Pump

Gambar 2.7 Lobe pump

Gambar 2.8.Diaphragm Pump

Gambar 2.9 Pompa aliran radial

Gambar 2.10 Pompa aliran aksial

Gambar 2.11 Pompa aliran campur

Gambar 2.12 Pompa Volut

Gambar 2.13 Pompa difuser

Gambar 2.14 Bagian-bagian Utama Pompa Sentrifugal

Gambar 2.15 Mechanical Seal

Gambar 2.16 Bagian – bagian Mechanical Seal

Gambar 2.17 Komponen Mechanical Seal

Gambar 2.18 Point Mechanical Seal

Gambar 3.1 SkemaPenelitian

Gambar 3.2 pompa sentrifugal GRUNDFOS

Gambar 3.3 Mechanical Seal

Gambar 3.4 Ishikawa Diagram

vi

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Pompa adalah suatu mesin konversi energi yang berfungsi

memindahkan fluida zat cair dimana dalam prosesnya terjadi perubahan

tekanan. Dalam konsep termodinamika pompa merupakan suatu sistem

dimana fluida yang mengalir didalamnya mengalami tingkat keadaan berupa

peningkatan tekanan,laju aliran dan temperature.

PDAM Intan Banjar dalam proses produksinya didukung oleh

mesin pompa jenis sentrifugal yang berfungsi untuk memindahkan fluida

(air) dari satu tempat ke tempat yang lain, jadi pompa sentrifugal digunakan

untuk mensuplai air dari bak penampungan (reservoir) kemudian

didistribusikan ke pelanggan.

Sebab itu jika peralatan yang menunjang kegiatan untuk

mendisribusikan air kepelanggan mengalami masalah, maka di perlukan

perawatan terhadap mesin-mesin yang bekerja untuk mengurangi serta

mencegah kerusakan fatal agar suplai air kepelanggan bekerja secara

maksimal. Sehingga penulis tertarik mengambil judul proposal yang

berjudul “Menganalisa Kebocoran Mechanical Seal Pada Pompa

GRUNDFOS Di PDAM Intan Banjar”

1.2 RUMUSAN MASALAH

Dari permasalahan yang akan dibahas, diberi batasan-batasan pada

permasalahan tersebut, guna memperjelas bagian mana dari persoalan yang

akan dikaji, agar tidak menyimpang dari topik permasalahan yang utama.

Persoalan yang akan dibahas

a. Permasalahan pada Kebocoran Mechanical Seal pada pompa

GRUNDFOS.

b. Bagaimana cara mencegah kerusakan fatal pada pompa

GRUNDFOS.

2

c. Bagaimana cara agar Mechanical Seal bertahan lama atau

memperpanjang umur Mechanical Seal.

1.3 BATASAN MASALAH

Agar pembahasaan tidak meluas maka batasan masalah penelitian ini

adalah menganalisa Kebocoran Mechanical Seal pada pompa GRUNDFOS dan

bagaimana perawatan perawatan agar Mechanical seal tidak cepat aus.

1.4 TUJUAN

a. Mengetahui kerusakan pompa GRUNDFOS, yaitu kebocoran

pada Mechanical Seal pompa tersebut.

b. Mengetahui bagaimana mechanical seal dapat bertahan lama.

c. Mencegah kerusakan fatal pompa akibat Mechanical Seal Aus

/ Rusak

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Rotating Equipment

Rotating Equipment adalah peralatan mekanis yang berfungsi untuk

menambahkan energi kinetik pada suatu proses yang bekerja dengan cara

berputar. Energi kinetik tersebut digunakan untuk memindahkan fluida dari

suatu tempat ke tempat lain. Peralatan rotating banyak digunakan di

perindustrian. Secara umum Rotating Equipment terdiri atas :

a. Pompa

b. Turbin

c. Kompresor

d. Blower

e. Dan lain – lain.

Didalam proposal ini hanya akan dijelaskan perihal Pompa

khususnya tipe Pompa Sentrifugal sesuai dengan inti dari laporan ini.

2.2. Teori Dasar Pompa

Menurut Samsudin, dkk (2008) pompa adalah mesin konversi energy

yang digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu tempat yang rendah

ke tempat yang lebih tinggi, atau dari suatu tempat yang bertekanan rendah

ke tempat yang bertekanan lebih tinggi dengan melewatkan fluida tersebut

pada sistem perpipaan. Dengan demikian dalam instalasi pompa, peralatan

yang diperlukan adalah :

1. Pompa

2. Pipa hisap dan pipa tekan

3. Alat-alat bantu lainnya

Menurut Riman Sipahutar (2005) untuk merancang instalasi pompa

perlu diperhatikan letak pompa terhadap permukaan zat cair yang dihisap

dan posisi pompa sebisa mungkin tidak terlalu jauh dengan tadah hisap serta

tidak memerlukan terlalu banyak belokan. Hal tersebut dilakukan dengan

4

tujuan agar kerugian head hisap dapat dikurangi sehingga kesulitan yang

mungkin timbul pada waktu operasi dapat diminimalkan. Pada gambar 2.1.

dibawah ini merupakan variasi instalasi pompa menurut tadah hisap.

(a) (b)

Gambar 2.1. a) Pemasukan dengan hisapan danb) Pemasukkan dengan dorongan/tekanan

Pada gambar 2.1.(a) diatas merupakan instalasi pompa dengan

hisapan, dimana untuk operasi pompa ini agak sulit dipakai untuk operasi

pompa secara otomatis disebabkan karena saluran hisapannya belum terisi

fluida ataupun terjadi kebocoran pada sistem perpipaan di saluran hisap.

kecuali dengan pompa vakum untuk memancing fluida. Sedangkan pada

gambar 2.1.(b) merupakan kondisi kerja pompa dengan dorongan atau

tekanan, dimana operasi pompa ini dapat beroperasi secara otomatis sebab

saluran hisap selalu terisi dengan fluida yang dipompakan.

2.3. Prinsip Kerja Pompa

Pada gambar 2.2. dibawah ini merupakan prinsip kerja pompa dimana

aliran air didalam pompa akan ikut berputar karena gaya sentrifugal dari

impeler yang berputar.

5

(a) (b)

Gambar 2.2. a) Penampang impeler

b) Perubahan energi pompa

Pada pompa terdapat sudu-sudu impeler yang berfungsi mengangkat

zat cair dari tempat yang lebih rendah ketempat yang lebih tinggi. Impeler

dipasang pada poros pompa yang berhubungan dengan motor pengerak,

biasanya motor listrik atau motor bakar.

Poros pompa akan berputar apabila pengeraknya berputar. Karena

poros pompa berputar impeler dengan sudu-sudu impeler berputar zat cair

yang ada didalamnya akan ikut berputar sehingga tekanan dan

kecepatanya naik dan terlempar dari tengah pompa ke saluran yang

berbentuk volut atau sepiral dan disalurkan keluar melalui nosel. Jadi fungsi

impeler pompa adalah merubah energi mekanik yaitu putaran impeler

menjadi energi fluida (zat cair). Jadi, zat cair yang masuk pompa akan

mengalami pertambahan energi Pertambahan energi pada zat cair

mengakibatkan pertambahan head tekan, head kecepatan dan head potensial.

Jumlah dari ketiga bentuk head tersebut dinamakan head total. Head total

pompa juga bisa didefinisikan sebagai selisih head total (energi persatuan

berat) pada sisi isap pompa dengan sisi keluar pompa.

2.4. Klasifikasi pompa

Menurut Samsudin, dkk (2008) klasifikasi pompa dilihat berdasaran

head atau berdasarkan debit. Untuk positif displacement pump, yang

diinginkan adalah debit dan untuk dynamic pump, yang diinginkan adalah

head. Untuk klasifikasi pompa dapat dilihat pada gambar 2.3. dibawah ini.

6

Pumps

Positive

Displacement

Non Positive Displacement

(Dynamic Pumps)

Rotary Reciprotating Centrifugal SpecialEffect

Gear Piston

Vane Diaphragm

Screw

Lobe

Gambar 2.3. Klasifikasi Pompa

1. Pompa Perpindahan Positif (Positive Displacement Pumps)

Pompa ini bekerja dengan mengalirkan fluida dimana fluida

dimasukkan dalam sebuah rongga yang dapat mengekspansikan kemudian

fluida tersebut dipaksa keluar (diekspansikan) melalui bagian outlet yang

berukuran lebih kecil sehingga tekanan fluida menjadi tinggi.

Adapun kelebihan dari pompa perpindahan positif yaitu :

a. Performance fleksibilitas yang tinggi.

b. Ukuran relative kecil.

c. Efisiensi volumetric yang tinggi.

d. Menghasilkan tekanan fluida yang tinggi.

Pompa perpindahan positif ini dapat diklasifikasikan menjadi dua

bagian yaitu :

a. Rotary

Pompa rotary adalah pompa perpindahan positif dimana energi

7

mekanis ditransmisikan dari mesin penggerak kecairan dengan

menggunakan elemen yang berputar (rotor) didalam rumah pompa (casing).

Adapun pembagian rotary yaitu :

1) Gear pumps

Cara kerja pompa ini secara umum adalah pertama tekanan atmosfir

dalam tangki memaksa fluida masuk melalui port inlet dan masuk kedalam

selah-selah roda gigi yang berputar kearah luar.Gambar gear pump dapat

dilihat pada gambar 2.4. dibawah ini.

(a) (b)

Gambar 2.4.Gear Pump a) Pompa roda gigi luar

b) Pompa roda gigi dalam

2) Vane pumps

Pada pompa vane ini, rotornya berupa elemen berputar yang dipasang

eksentrik dengan rumah pompa. Pada keliling rotor terdapat alur-alur yang

diisi bilah-bilah sudu yang dapat bergerak bebas. Ketika rotor diputar sudu-

sudu bergerak dalam arah radial gaya sentrifugal sehingga salah satu ujung

sudu selalu kontak dengan permukaan dalam rumah pompa membentuk

sekat-sekat didalam pompa.Gambar vane pump dapat dilihat pada gambar

2.5. dibawah ini.

Gambar 2.5.Vane Pump

8

3) Screw pumps

Pompa skrup ini mempunyai satu, dua, tiga yang berputar dalam

rumah pompa yang diam. Tersedia sejumlah besar desain untuk berbagai

penggunaan.Gambar screw pump dapat dilihat pada gambar 2.6. dibawah

ini.

Gambar 2.6.Screw Pump

4) Lobe pumps

Pompa cuping (lobe pumps) ini mirip dengan pompa jenis pompa

roda gigi dalam hal aksinya dan mempunyai dua rotor atau lebih dengan

dua, tiga, empat kuping atau lebih pada masing-masing rotor. Pompa ini

biasa digunakan pada berbagai macam jenis aplikasi industry yang

disebutkan tadi karena:

- Memberikan kualitas yang baik dalam kesehatan.

- Efisiensi tinggi.

- Tahan uji.

- Tahan terhadap korosi.

- Kebersihan ditempat baik.

Untuk gambar lobe pump dapat dilihat pada gambar 2.7. dibawah ini.

Gambar 2.7 Lobe pump

9

b. Reciprotating.

Pompa reciprotating adalah pompa dimana energi mekanik

dari penggerak pompa diubah menjadi energi aliran dari cairan

yang dipompa dengan menggunakan elemen yang bergerak bolak-

balik di dalam silinder.

1) Diaphragm Pump

Pompa diaphragm ini memiliki daya hisap yang baik,

beberapa diantaranya merupakan pompa bertekanan rendah dengan

laju aliran yang rendah pula, terdapat pula pompa yang

memungkinkan untuk laju aliran yang tinggi, tergantung diameter

kerja efektif diaghragm dan lebar langkah.Gambar diaphragm pump

dapat dilihat pada gambar 2.8. dibawah ini.

Gambar 2.8.Diaphragm Pump

2. Non Positive Displacement Pump (Dynamic Pump)

Pompa dinamik atau dynamic pumps merupakan pompa yang bekerja

dengan cara memutar impeler yang akan merubah energi kinetik menjadi

tekanan atau kecepatan yang diperlukan untuk memompa fluida. Pompa ini

terdiri dari centrifugal pumps (pompa sentrifugal) dan special effect

(khusus).

2.5 Teori Dasar Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal adalah pompa yang menggunakan prinsip gaya

sentrifugal dalam operasinya. Tenaga ini bekerja pada semua bagian yang

berputar pada suatu sumbu. Daya dari luar diberikan kepada poros pompa

untuk memutar impeler di dalam fluida. Maka fluida yang ada di dalam

10

impeler oleh dorongan sudu-sudu ikut berputar. Karena timbulnya gaya

sentrifugal maka fluida mengalir dari tengah impeler keluar melalui saluran

di antara sudu-sudu. Disini head tekanan fluida menjadi lebih tinggi.

Demikian juga head kecepatannya bertambah besar karena zat cair

mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeler dan disalurkan

keluar pompa melalui nosel. Di dalam nosel ini sebagian head kecepatan

aliran diubah menjadi head tekanan.

Pompa sentrifugal (gambar 2.1)dapat mengubah energi mekanik

dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Dalam hal ini pompa

sentrifugal disebut juga mesin kerja sedangkan impeler pompa berfungsi

memberikan kerja kepada fluida sehingga energi yang dikandungnya

menjadi tambah besar. Selisih energi per satuan berat atau head total zat cair

antara pipa hisap (suction) dan pipa keluar (discharge) pompa disebut head

total pompa.

2.5.1 Klasifikasi Pompa Sentrifugal

1. Berdasarkan bentuk impelernya

a. Pompa aliran radial

Pompa aliran radial mempunyai impeller yang membuang cairan

ke dalam rumah spiral yang secara berangsur – angsur berkembang.

Hal ini bertujuan untuk mengurangi kecepatan cairan sehingga dapat

dirubah menjadi tekanan statis. Pompa radial mempunyai kontruksi

yang mengakibatkan zat cair keluar dari impeler arah alirannya akan

tegak lurus dengan poros pompa

Gambar 2.9 Pompa aliran radial

11

b. Pompa aliran aksial

Pompa aliran aksial menghasilkan tekanan tinggi oleh propeller akibat

aksi pengangkatan baling – baling pada cairan. Diameter sisi buang sama

besar dengan diameter sisi masuk. Pompa aksial mempunyai kontruksi yang

mengakibatkan zat cair keluar dari impeler arah alirannya akan sejajar

dengan poros pompa.

Gambar 2.10 Pompa aliran aksial

c. Pompa aliran radial dan axial ( aliran campur)

Pompa aliran campuran menghasilkan tinggi tekanan atau head

sebagian oleh pengangkatan baling-baling pada cairan. Arah aliran berbetuk

kerucut mengikuti bentuk impelernya. Diameter sisi buang baling-baling

lebih besar dari diameter sisi masuk.

Gambar 2.11 Pompa aliran campur

d. Peripheral

Cairan pada jenis ini diatur oleh baling-baling impeller dengan

kecepatan yang tinggi selama hampir satu putaran di dalam saluran yang

berbentuk cincin. Energi ditambahkan ke cairan dalam sejumlah impuls.

12

2. Berdasarkan bentuk rumah pompa

1. Pompa volut, pompa dengan rumah berbentuk volut

Pada pompa ini diperlihatkan sebuah impeller mengeluarkan cairan

ke dalam rumah berbentuk spiral, untuk mengurangi secara proporsional

kecepatan cairan. Dengan demikian, sebagian energi kecepatan cairan

diubah ke bentuk energi tekanan.

Gambar 2.12 Pompa Volut Gambar 2.13 Pompa difuser

2. Pompa difuser, pompa dengan rumah berbentuk diffuser

Sudu-sudu pengaur stasioner mengelilingi impeler dalam pompa

jenis diffuser. Saluran yang membesar bertahap ini mengubah arah aliran

cairan dan mengubah energy kecepatan kepada head tekan.

2.5.2 Bagian-bagian Utama Pompa Sentrifugal

Secara umum bagian-bagian utama pompa sentrifugal dapat dilihat

sepert gambar berikut :

Gambar 2.14 Bagian-bagian Utama Pompa Sentrifugal

13

A. Stuffing Box

Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah

dimana poros pompa menembus casing.

B. Packing

Digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari

casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.

C. Shaft (poros)

Poros adalah alat yang berfungsi untuk menyalurkan momen putar

atau gaya putar dari penggerak pompa kepada impeler. Poros harus

berukuran cukup guna menahan beraneka macam beban yang disalurkan

oleh penggerak, impeler packing dan lain-lain. Sumbu pompa dibuat sebagai

sumbu sambungan tunggal dan sambungan ganda. Sumbu sambungan ganda

menjorok melalui kedua bantalannya melalui pompa rumah belah horizontal

dan diputar dari salah satu penggerak utama.

D. Shaft sleeve

Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan

keausan pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage

joint, internal bearing dan interstage atau distance sleever.

E. Vane

Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

F. Casing

Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai

pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffuser (guide vane),

inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan

mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single

14

stage). Rumah pompa biasanya terbuat dari besi tuang. Rumah pompa

sentrifugal berupa terbelah horizontal (aksial), vertikal (radial). Rumah

belah horizontal disebut juga rumah belah aksial. Kedua model pengeluaran

dan hisapannya biasanya ada pada bodi rumah yang bawah. Belahan

yang atas untuk memudahkan inspeksi. Rumah belah vertikal juga

dinamakan rumah belah radial, digunakan pada pompa jenis sambungan

tertutup juga pada rancangan bagian hisap yang dipasang pada rangka.

Pompa rumah dinding diklasifikasikan sebagai rumah belah vertikal untuk

pompa multi tingkat (multistage) yang digunakan untuk pompa tekanan

tinggi.

G. Eye of Impeller

Merupakan Bagian sisi masuk pada arah isap impeller.

H. Impeller

Impeler biasanya terbuat dari besi cor. Untuk fluida-fluida khusus,

impeler ini dapat dibuat dari baja tahan karat, timah hitam, kaca atau bahan-

bahan sesuai dengan keperluannya. Macam-macam impeler yaitu :

Impeler terbuka yaitu impeler yang mempunyai baling-baling yang

dipasang pada pusat poros dengan dinding yang relatif kecil.

Impeler semi terbuka, yaitu impeler yang mempunyai selubung atau

dinding pada satu sisi saja

Impeler tertutup, yaitu impeler yang mempunyai selubung atau dinding

pada kedua sisinya untuk menutup aliran fluida

Disamping diklasifikasikan sesuai dengan kecepatan spesifik (analisis

pompa), jenis impeler dan bagaimana fluida masuk, detail dari sudu-sudu

vanes dan kegunaannya. Impeler yang terbuka dilengkapi dengan sudu-sudu

pada map pusat dengan selubung yang relatif kecil. Impeler semi terbuka

mempunyai selubung atau dinding hanya pada satu segi. Impeler terbuka

digunakan untuk menangani fluida yang berisi padat, seperti saluran kotoran

danlimbah.

15

I. Wear Ring

Wear ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang

melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan

cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.

J. Bearing

Bearing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari

poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial.

Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan

tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.

2.5.3 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Dalam aplikasinya digunakan tekanan atmosfer, atau tekanan

lainnya, untuk memberi gaya pada fluida yang kemudian impeller akan

mengeluarkan fluida dengan kecepatan keluar yang lebih tinggi. Kecepatan

ini kemudian dikonversi ke energi tekanan. Pompa sentifugal meningkatkan

tekanan dengan mempercepat fluida kerja lalu memperlambatnya.

Fluida masuk melalui suction pompa ke impeller, lalu terperangkap

di antara sudu impeller. Impeller yang berputar membuat fluida bergerak

cepat dan terjadi peningktan kecepatan. Dengan Hukum Bernoulli di mana

ketika kecepatan meningkat maka terjadi penurunan tekanan, dan dengan

adanya daerah bertekanan-rendah di impeller, maka fluida yang

meninggalkan diameter luar impeller akan menghantam dinding dalam

volute. Dengan begitu kecepatan akan menurun dan terjadi peningkatan

tekanan, yang berarti kecepatan kini dikonversi menjadi head atau tekanan

di discharge. Karena diameter impeller dan kelajuan motor cenderung

konstan maka pompa sentrifugal tergolong ke mesin dengan head (tekanan)

konstan.

16

2.5.4 Komponen-komponen Pompa Sentrifugal

1. Impeller

Impeller mengkonversi putaran mekanis ke kecepatan fluida, yang

beroperasi seperti roda berputar. Impeller biasa dibentuk dengan proses

casting, sangat jarang melalui proses fabrikasi dan pengelasan. Beberapa

impeller dilengkapi balance hole dan back vane untuk mereduksi beban

aksial yang diakibatkan tekanan hidraulik. Untuk mereduksi losses akibat

resirkulasi dan untuk meningkatkan efisiensi volumetrik maka ditambahkan

wearing ring.

Impeller dibedakan dalam tiga jenis, seperti yang sudah disebutkan,

closed, open, dan semi-open. Closed impeller terdiri dari radial vane yang

tertutup dari kedua sisi oleh dua disk yang disebut shroud, di mana jenis ini

memiliki wear ring pada suction eye dan bisa juga memilikinya pada

discharge eye. Semi-open impeller merupakan yang paling efisien dilihat

dari pengeliminasian gesekan disk, namun beban aksial dari impeller ini

umumnya lebih besar dari closed impeller. Open impeller memiliki tiga

jenis shroud: fully-calloped, partially shroud, dan vortex.

2. Poros (Shaft)

Pasangan rotor pompa meliputi poros, impeller, sleeve, seal,

bearing¸dan coupling halve, di mana poros kemudian menjadi kunci utama

rotor pompa. Poros menjadi bagian yang terkena beban selama operasi yang

dapat berupa tension, compression, bending, dan torsi, yang dapat

mengakibatkan kegagalan lelah (fatigue).

3. Rumah Pompa

Pada keluaran impeller kecepatan fluida dapat mencapai 30-40 m/s

yang lalu akan direduksi hingga 3-7 m/s di discharge. Reduksi ini terjadi di

pump casing oleh recuperator, di mana energi kinetik fluida dikonversi ke

energi tekanan. Konversi energi ini diharuskan memiliki loss yang rendah

17

agar tidak banyak mempengaruhi efisiensi pompa. Berbagai jenis

recuperator adalah vaneless guide ring, concentric casing, volute casing,

diffuser ring vanes, diagonal diffuser vanes, dan axial diffuser vane.

4. Bantalan (Bearing)

Fungsi bearing pada pompa sentrifugal adalah menahan poros atau

rotor untuk tetap berada pada garis arah (alignment) yang benar terhadap

bagian stationary di bawah beban radial dan aksial. Maka itu terdapat dua

bearing, yaitu radial bearing yang memposisikan secara radial dan thrust

bearing yang memposisikan secara aksial.

5. Mechanical Seal

Mechanical seal dilengkapi oleh dua permukaan lekat yang sempurna,

satu diam (bagian stationary) dan lainnya bergerak (bagian rotary).

Ketahanan kebocoran, yang pada gland packing berada di sepanjang axis

dari poros, berada pada sumbu ortogonal. Permukaan seal tidak dapat saling

bekerja tanpa adanya pelumas karena dapat mengakibatkan keausan dengan

cepat dan malah dapat mengakibatkan kebocoran. Biasanya fluida sealant

akan diinjeksi ke seal housing pada tekanan tertentu, yang mana akan

melubrikasi dan mendinginkan face.

Gambar 2.15 Mechanical Seal

18

2.6 Mechanical Seal

Adalah suatu alat mekanis yang berfungsi untuk mencegah kebocoran

fluida dari ruang/wadah yang memiliki poros berputar. Pengesilan terjadi

karena alat mekanis tersebut memiliki 2 buah komponen muka akhir (end

faces) pada posisi 90° terhadap sumbu poros yang senantiasa kontak satu

dengan lainnya, karena adanya gaya axial dari pegas/spring. Mechanical

seal umumnya terpasang pada bermacam jenis pompa seperti, centrifugal

pump, gear pump, screw pump. Juga bisa dipasang pada peralatan

mixer/agitator serta centrifugal/screw compressor. Dengan demikian bisa

diambil simpulan definisi Mechanical Seal adalah Sebuah alat pengeblok

cairan/gas pada suatu rotating equipment.

Mechanical Seal yang terpasang pada peralatan pompa

desainnya disesuaikan dengan kondisi operasi pompa tersebut, biasanya

tergantung dengan faktor – faktor berikut:

a. Tekanan cairan (Pressure)

b. Suhu cairan (Temperatur)

c. Jenis cairan, Vapour pressure

d. Ukuran poros (Shaft size)

e. Kecepatan putaran (Spead atau RPM)

2.6.1 Fungsi Mechanical Seal

Fungsi dari Mechanical Seal yaitu untuk mencegah terjadinya

kebocoran fluida yang mengalir padanya. Mechanical Seal juga fungsi

sebagai pengganti dari Gland Packing yang fungsinya sama untuk mencegah

ke bocoran Fluida, namun Gland Packing terlalu sederhana untuk mencegah

terjadinya kebocoran dan bila terjadi kerusakan pada Gland packing kita

harus menggantinya dengan yang baru, beda halnya dengan Mechanical

Seal, kita bisa merekondisi kembali Mechanical Seal tersebut dengan hanya

Misalnya mengganti Seal Facenya saja, atau Melapping ulang Seal Facenya

saja.

19

Seal faces adalah bagian paling penting, paling utama dan paling

kritis dari sebuah Mechanical Seal dan merupakan titik primary

sealing. Terbuat dari bahan Carbon dengan serangkaian teknik

pencampuran, atau keramik atau Ni-resist, atau Silicone

Carbide atau Tungsten Carbide. Seal faces berarti ada 2 sealface. Yang satu

diam dan melekat pada dinding pompa, dan yang lainnya berputar, melekat

pada shaft. Yang berputar biasanya terbuat dari bahan yang lebih lunak.

Kombinasinya bisa berupa carbon versus silicone carbide, carbon vs

ceramic, carbon vs tungten carbide, silicone carbide vs silicone carbide,

silicone carbide vs tungsten carbide.

Gambar 2.16 Bagian - bagian Mechanical Seal

Setelah memahami bagian-bagian yang menyusun Mechanical Seal,

maka bisa dilanjutkan bahwa MechanicalSeal adalah suatu sealing device

yang merupakan kombinasi menyatu antara sealface yang melekat pada

shaft yang berputar dan sealface yang diam dan melekat pada dinding statis

casing/housing pompa/tangki/vessel/kipas.

Sealface yang ada pada shaft yang berputar seringkali disebut

sebagai Rotary Face/Primary Ring. Sedangkan Sealface yang diam atau

dalam kondisi stasioner sering disebut sebagai StationaryFace / Mating

Ring / Seat.

20

Dengan demikian bisa diambil simpulan definisi Mechanical Seal

adalah Sebuah alat pengeblok cairan/gas pada suatu rotating equipment,

yang terdiri atas:

1. Dua buah sealface yang bisa aus, dimana salah satu diam dansatunya lagi berputar, membentuk titik pengeblokan primer(primary sealing).

2. Satu atau sekelompok o-ring/bellows/PTFE wedge yangmerupakan titik pengeblokan sekunder (secondary sealing).

3. Alat pembeban mekanis untuk membuat sealface saling menekan.

4. Asesoris metal yang diperlukan untuk melengkapi rangkaianMechanical Seal.

2.6.2 Komponen – komponen Mechanical Seal

Gambar 2.17 Komponen Mechanical Seal

Komponen-komponen mechanical seal dikelompokkan menjadi dua

bagian yaitu bagian yang berputar dan bagian yang stasioner.

1. KomponenBerputar

Bagian dari mechanical seal yang berputar, terkoneksi secara

langsung ke poros pompa dan ikut berputar pada saat pompa bekerja.

Komponen yang terhubung langsung dengan shaft adalah rubber

21

bellows (8). Tekanan dari pegas (6) yang diteruskan oleh torque

transmission ring (7), menjaga agar rubber bellows selalu menempel ke

sisi shaft dan ikut berputar.

Pegas (6) berfungsi untuk mentransfer tekanan ke torque transmission

ring sisi atas dan bawah (5 dan 7). Tekanan yang didistribusikan

melalui torque transmission ring sisi atas (5) akan diteruskan ke rotating

seal ring (4). Rotating seal ring adalah komponen mechanical seal yang

terpasang dan ikut berputar bersama rubber bellows. Komponen ini

bergesekan langsung dengan bagian yang stasioner.

Sifat rubber bellows yang elastis dan fleksibel secara aksial, berfungsi

untuk mencegah kebocoran fluida kerja di antara shaft (9) dengan rotating

seal ring (4). Tekanan dari pegas serta sifat rubber bellows yang dapat

berdeformasi secara aksial, akan menjaga semua komponen seal saling

menekan sehingga tidak terjadi kebocoran pada saat pompa beroperasi

maupun tidak.

2. KomponenStasioner

Komponen-komponen mechanical seal yang diam terkoneksi

dengan casing/housing pompa (1). Komponen tersebut terdiri atas sebuah

dudukan/stationery seat (3) dan secondary rubber seal (2). Secondary

rubber seal berfungsi untuk mencegah terjadinya kebocoran di antara

dudukan dengan casing pompa. Sedangkan stationery seat menjadi

komponen yang bergesekan langsung dengan rotating seal ring. Oleh

karena itu, secondary rubber (karet) seal juga berfungsi untuk

menjaga stationery seat agar tidak berputar mengikuti putaran rotating seal

ring tersebut.

Pada saat pompa bekerja, di antara dua komponen mechanical

seal yang saling bergesekan yakni stationery seat dan rotating seal didesain

terbentuk sebuah lapisan film. Lapisan ini terbentuk dari fluida kerja yang

sangat sedikit jumlahnya keluar melalui sela-sela komponen-

komponen mechanical seal. Lapisan film tersebut berfungsi sebagai

pelumas dan secara alami akan menguap akibat temperatur gesekan yang

22

tinggi. Penguapan tersebut tidak kasat mata, dan karena jumlahnya yang

sangat sedikit maka dapat diabaikan. Namun apabila komponen-

komponen mechanical seal tidak bekerja dengan baik, maka dapat

menimbulkan kebocoran yang lebih besar.

2.6.3 Cara Kerja Mechanical Seal

Titik utama pengeblokan dilakukan oleh dua sealfaces yang

permukaannya sangat halus dan rata. Gesekan gerak berputar antara

keduanya meminimalkan terjadinya kebocoran. Satu sealface berputar

mengikuti putaran shaft, satu lagi diam menancap pada suatu dinding yang

disebut dengan Glandplate. Meterial dua sealfaces itu biasanya berbeda.

Yang satu biasanya bersifat lunak, biasanya carbon-graphite, yang lainnya

terbuat dari material yang lebih keras seperti silicone-carbide. Pembedaan

antara material yang digunakan pada stationary sealface dan rotating

sealface adalah untuk mencegah terjadinya adhesi antara dua buah sealfaces

tersebut. Pada sealface yang lebih lunak biasanya terdapat ujung yang lebih

kecil sehingga sering dikenal sebagai wear-nose (ujung yang bisa habis atau

aus tergesek).

Gambar 2.18 4 Point Mechanical Seal

23

Ada 4 (empat) titik sealing/pengeblokan, yang juga merupakan jalur

kebocoran jika titik pengeblokan tersebut gagal.

Silakan lihat gambar di atas. Titik pengeblokan utama (primary

sealing) adalah pada contactface, titik pertemuan 2 buah sealfaces, lihat

Point A. Jalur kebocoran di Point B diblok oleh suatu O-Ring, atau V-Ring

atau Wedge (baca: WED). Sedangkan jalur kebocoran di Point C dan Point

D, diblok dengan gasket atau O-Ring. ( Point B, C & D disebut

dengan secondary sealing).

24

Mulai

BAB III

METODOLOGI

3.1 Diagram Alir Penelitian

Langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan penelitian

adalah sebagai berikut :

Gambar 3.1 Skema Penelitian

3.2 Waktu Dan Tempat

Waktu : 5 Februari s.d 30 Februari 2016

Tempat : PDAM Intan Banjar

Studi Literatur

Tinjauan Lapangan

Identifikasi Masalah

Pengambilan Data

Pengolahan Data dan Analisa Data

Seminar

Selesai

Pembuatan Laporan

25

3.3 Metode Penelitian

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data-data yang

diperlukan dalam kerja praktek ini adalah sebagai berikut :

1. Mengamati dan melihat langsung proses pengoperasian

instalasi pompa.

( mengamati alat ukur RPM pompa ,kinerja dan operasi pompa)

2. Wawancara langsung dengan operator dan Supervesior

pompa serta pihak-pihak lain yang berkepentingan.

3. Studi literature dari buku-buku yang terkait dengan kasus ini.

4. Membaca dan melakukan pengolahan data-data lapangan

maupun dari log sheet operator.

3.4 Metode Analisis Kasus

Studi lapangan dilakukan untuk mengamati secara langsung

instalasi pompa. Pemasangan Mechanical Seal serta perawatan dan

data-data lainnya dilakukan di lapangan PDAM Intan Banjar.

Adapun komponen yang perlu diperhatikan dalam

pengambilan data yaitu pompa GRUNDFOS dan Mechanical Seal.

3.5 Spesifikasi Pompa

26

Gambar 3.2 pompa GRUNDFOS

Voltase = 380 V

Arus Listrik = 220 A

Daya motor = 200 Kw

Bhp = V x I x Cos ϕ

= 380 Volt x 220 A x 0,89

= 74404 watt, atau 74,404 kilo watt

3.6 Cara Kerja Pompa

Pada prinsipnya, pompa mengubah energi mekanik motor menjadi

energi aliran fluida. Energi yang diterima oleh fluida akan digunakan untuk

menaikkan tekanan dan mengatasi tahanan-tahanan yang terdapat pada saluran

yang dilalui.

Pompa ini digerakkan oleh motor. Daya dari motor diberikan pada

poros pompa untuk memutar impeler yang dipasangkan pada poros tersebut.

Akibat dari putaran impeler yang menimbulkan gaya sentrifugal, maka zat cair

akan mengalir dari tengah impeler keluar lewat saluran di antara sudu-sudu

dan meninggalkan impeler dengan kecepatan yang tinggi.

Zat cair yang keluar dari impeler dengan kecepatan tinggi kemudian

melalui saluran yang penampangnya semakin membesar yang disebut volute,

sehingga akan terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan.

Jadi zat cair yang keluar dari flens keluar pompa head totalnya bertambah

besar. Sedangkan proses pengisapan terjadi karena setelah zat cair

dilemparkan oleh impeller, ruang diantara sudu-sudu menjadi vakum,

sehingga zat cair akan terisap masuk.

Selisih energi persatuan berat atau head total dari zat cair pada flens

keluar dan flens masuk disebut sebagai head total pompa. Sehingga dapat

dikatakan bahwa pompa sentrifugal berfungsi mengubah energi mekanik

27

motor menjadi energi aliran fluida. Energi inilah yang mengakibatkan

pertambahan head kecepatan, head tekanan dan head potensial secara kontinu.

Keuntungan pompa sentrifugal dibandingkan jenis pompa lain :

1. Pada head dan kapasitas yang sama, dengan pemakaian pompa

sentrifugal umumnya paling murah.

2. Operasional paling mudah

3. Aliran seragam dan halus.

4. Kehandalan dalam operasi.

5. Biaya pemeliharaan yang rendah.

Agar pompa berjalan dengan baik maka harus dilakukan perawatan dan

pemeliharaan terhadap pompa. Pemeliharaan pompa sentrifugal adalah dengan

melakukan pemeriksaan harian, bulanan, tahunan, pemeriksaan bagian aus dan

penelusuran terhadap gangguan terutama pada bagian mechanical seal.

Gambar 3.3 Mechanical Seal

3.7 Prosedur Kerja

Penelitian ini dimulai dengan melakukan peninjauan di lapangan untuk

mengetahui kondisi terkini dari pompa dan historisis kerusakan yang selama ini

terjadi serta upaya perbaikan yang telah dilakukan. Metode yang digunakan

adalah metode visual atau pengamatan langsung pada unit pompa sentrifugal

Grundfos dan wawancara di lapangan.

Dari peninjauan yang dilakukan, diketahui masalah apa yang terjadi

28

pada pompa tersebut. Salah satu upaya preventive maintenance yang dilakukan

pihak PDAM Intan Banjar adalah menganalisa kondisi motor dan pompa

(condition monitoring) dengan menggunakan pengamatan secara visual.

Pengamatan secara visual dilakukan pada komponen pompa atau

motor yang mengalami kerusakan saat pembongkaran berlangsung. kerusakan-

kerusakan yang terjadi pada pompa sentrifugal Grundfos diketahui, selanjutnya

dilakukan Root Cause Faure Analysis (RCFA) dengan menngunakan konsep

Ishikawa diagram. Konsep Ishikawa diagaram digunakan untuk menetukan

akar penyebab dari kerusakan-kerusakan yang terjadi, seperti yang ditampilkan

pada gambar dibawah .

Gambar 3.4 Ishikawa diagram

Ishikawa diagram dibuat pada keseluruhan komponen yang ada pada

pompa sentrifugal dan dianalisa pada komponen yang mengalami kerusakan.

Komponen yang mengalami kerusakan ini nantinya akan dianalisa lagi dengan

menggunakan Ishikawa diagram yang lebih mendalam pada jenis kerusakan

yang terjadi. Langkah seperti ini dilakukan terus hingga didapat akar dari

penyebab kerusakan dan gejala kerusakan yang paling dominan.

Setelah akar kerusakan dan lokasi kerusakan diketahui, maka

selanjutnya adalah merumuskan strategi perbaikan dan perawatan dengan

menggunakan konsep Failure Modes and Effect Analysis (FMEA).

29

Dalam perumusan FMEA suatu objek, terdapat beberapa langkah-langkah

yang harus dilakukan antara lain:

1. Menentukan objek atau sistem yang akan dianalisa .

2. Membuat hierarki equipment dari objek yang telahdipilih.

3. Merumuskan mode dan penyebab kegagalan.

4. Menganalisa dampak dari kerusakan yang terjadi.

5. Menentukan target yang akan dilindungi.

6. Menetapkan nilai severity.

7. Menetukan probabilitas kerusakan yang terjadi.

8. Menentukan risk code dengan menggunakan risk matrix.

9. Merumuskan langkah perbaikan dari setiap mode kegagalan.

30

DAFTAR PUSTAKA

Anis, Samsudin Dan Karnowo, 2008, Buku Ajar Dasar Pompa,

PKUPT UNNES, Universitas Negeri Semarang,

Brennen, Christopher E, Hydrodynamics of Pumps, California

Institute of Technology Pasadena, California

Priyahananda Onny. 2006. Bagian-bagian Pompa Sentrifugal,

http://onnyapriyahanda.com/bagian- bagian-pompa-sentrifugal/

Dietzel, Fritz, 1986, Turbin Pompa dan Kompresor, Erlangga, Jakarta

Agus suswasono. “Teori dasar pompa sentrifugal” 6 November 2016

http://www.agussuwasono.com/artikel/mechanical/65-teori-

dasar-pompa-sentrifugal.html?showall=1

Pugh, M, 2000. EPRI Technical Report, Mechanical seal

Maintenance and Appli- cation Guide. EPRI, Palo Alto, CA:

2000. 1000987.

Metallized Carbon Corp. 2013. Mechani- cal seal primary rings seal low-

viscosity liquids. Sealing Technology Magazine, October 2013.

Editor: Simon Atkinson. Editorial Office: Elsevier Ltd, Langford

Lane Kidlington, Oxford, UK.

Cundif, Jhon S, Fluid Power Circuit and Control Fundamentals

Aplications, Boca Raton London New York Washington, D.C.

Brennen, Christopher E, Hydrodynamics of Pumps, California Institute

of Technology Pasadena, California

Pruftechnik.1998. VIBROTIP and VIBROCODE OperatingInstruction. PRÜFTECHNIK AG Documentation Department.

Ismaning, Germany

31

Predicting maintenance of pumps using condition monitoring Ray Beebe,

Elsevier, 2004