UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PENGARUH KAVITASI TERHADAP FENOMENA GETARAN PADA POMPA SENTRIFUGAL DENGAN SENSOR PIEZOELEKTRIK Disusun oleh SYAIFUDDIN ZUHRI D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2011 i

2 PERNYATAAN KEASLIAN TOPIK TUGAS AKHIR Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa usulan judul tugas akhir Pengaruh Kavitasi Terhadap Fenomena Getaran Pada Pompa Sentrifugal Dengan Sensor Piezoelektrik, yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau Instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya. Surakarta, 24 Juni 2011 Yang Menyatakan, Syaifuddin Zuhri ii

3 HALAMAN PERSETUJUAN Tugas Akhir berjudul Pengaruh Kavitasi Terhadap Fenomena Getaran Pada Pompa Sentrifugal Dengan Sensor Piezoelektrik, telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan Oleh: Nama : SYAIFUDDIN ZUHRI NIM : D Disetujui Pada: Hari Tanggal : : Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Wijianto, ST, M.Eng, Sc. Ir. Sunardi Wiyono, MT iii

4 HALAMAN PENGESAHAN Tugas Akhir berjudul Pengaruh Kavitasi Terhadap Fenomena Getaran Pada Pompa Sentrifugal Dengan Sensor Piezoelektrik telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh : Nama : SYAIFUDDIN ZUHRI NIM : D Disahkan pada : Hari : Tanggal : Tim Penguji : Ketua : Wijianto, ST, M.Eng, Sc. (..) Anggota 1 : Ir. Sunardi Wiyono, MT. (..) Anggota 2 : Ir. Subroto, MT. (..) Dekan, Ketua Jurusan, Ir. Agus Riyanto SR, MT Ir. Sartono Putro, MT iv

5 Lembar Soal Tugas Akhir v

6 MOTTO HIDUP Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya. Ia mendapat pahala (dari kebajikan) yang diusahakannya dan ia mendapat siksa (dari kejahatan) yang dikerjakannya. (Mereka berdoa): Ya Tuhan kami, janganlah Engkau hukum kami jika kami lupa atau kami tersalah. Ya Tuhan kami, janganlah Engkau bebankan kepada kami beban yang berat sebagaimana Engkau bebankan kepada orang-orang sebelum kami. Ya Tuhan kami, janganlah Engkau pikulkan kepada kami apa yang tak sanggup kami memikulnya. Beri ma aflah kami; ampunilah kami; dan rahmatilah kami. Engkaulah Penolong kami, maka tolonglah kami terhadap kaum yang kafir (Al-Baqarah : 286) Setelah satu pintu tertutup, pintu lainnya terbuka; tetapi kerap kali kita terlalu lama memandangi dan menyesali pintu yang telah tertutup sehingga kita tidak melihat pintu yang telah dibuka untuk kita. (Alexander Graham bell) Pelajari ilmu agar hidupmu mudah, dalami agamamu agar hidupmu terarah (Syaifuddin Zuhri ) vi

7 Pengaruh Kavitasi Terhadap Fenomena Getaran Pada Pompa Sentrifugal Dengan Sensor Piezoelektrik Syaifuddin Zuhri, Wijianto, ST, M.Eng, Sc., Ir. Sunardi Wiyono, MT. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura zuhri_komplong@yahoo.com RINGKASAN Pompa adalah alat yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus. Masalah yang sering dijumpai saat pengoperasian pompa yaitu terjadinya penurunan tekanan yang besar pada sisi hisap. Bila tekanan turun hingga di bawah tekanan uap jenuh air akan menyebabkan terjadinya kavitasi. Penelitian ini menyelidiki tentang fenomena getaran yang terjadi pada pompa sentrifugal dalam kondisi normal dan kavitasi.. Pelaksanaan eksperimen diawali percobaan pompa pada kondisi normal dengan diambilnya sampel getaran yang terjadi secara acak pada aplikasi software accelerometer. Eksperimen kedua degan percobaan kondisi kavitasi. Indikasi yang menunjukkan terjadinya kavitasi adalah dengan pemasangan acrylic pipe disisi sunction pompa. Pada saat terjadi penurunan tekanan mulai muncul gelembung uap yang secara teori gelembung-gelembung itu akan pecah menjadi gelembunggelembung kecil pada saluran pipa atau wilayah dekat pompa, setelah itu gelembung akan pecah pada tekanan yang lebih tinggi. Pengambilan sampel getaran yang terjadi diambil secara acak dengan aplikasi software accelerometer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa putaran pompa mempengaruhi terhadap frekwensi getaran yang terjadi, yang mana hubungannya sebanding, pada kondisi normal dimulai dari 1433 rpm dengan frekwensi getaran 2555 hertz, frekwensi akan semakin meningkat seiring dengan kuantitas putaran yang terjadi yaitu pada 2935 rpm dengan frekwensi 5235 hertz. Sedangkan pada kondisi kavitasi dimulai dari 1428 rpm dengan frekwensi 2792 mengalami peningkatan pada 2931 rpm pada frekwensi 5731 hertz. Kata kunci: Pompa, Kavitasi, Getaran. vii

8 KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillahi rabbil alamin kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir berjudul Pengaruh Kavitasi Terhadap Fenomena Getaran Pada Pompa Sentrifugal Dengan Sensor Piezoelektrik, dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keiklasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : Ir. Agus Riyanto SR, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Wijianto, ST, M.Eng, Sc, selaku dosen pembimbing utama, terimakasih atas waktu, pengarahan, bimbingan, saran dan dorongannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Ir. Sunardi Wiyono, MT, selaku dosen pembimbing pendamping, terimakasih atas waktu, pengarahan, bimbingan, saran dan dorongannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. viii

9 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Pernyataan Keaslian Skripsi... ii Halaman Persetujuan... iii Halaman Pengesahan... iv Lembar Soal Tugas Akhir... v Lembar Motto... vi Ringkasan... vii Kata Pengantar... viii Daftar Isi... ix Daftar Gambar... xi Daftar Simbol... xii PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Sistematika penulisan... 3 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Pustaka Landasan Teori Getaran Pompa Sentrifugal NPSH ( Net Positive Suction Head) NPSH yang Tersedia NPSH yang Diperlukan Kecepatan Spesifik ix

10 METODELOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian Alat Penelitian Bahan Penelitian Langkah Penelitian HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data hasil pengujian Analisis hasil spektrum frekwensi KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

11 DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1. Penempatan sensor getaran dan alat ukur pada pompa sentrifugal, pada posisi (a) horisontal, (b) vertikal...5 Gambar 2.2. Spektrum analisis getaran pompa karena kavitasi dengan cara penurunan tekanan isap pomp...5 Gambar 2.3. Prediksi umur pompa dalam waktu 6 tahun...6 Gambar 2.4. Frekuensi kavitasi pompa sentrifugal...7 Gambar 2.5. Periode dalam satu seikel...8 Gambar 2.6. Amplitudo....9 Gambar 2.7. Frekwensi harmonis...9 Gambar 2.8. Sistem mekanis pompa sentrifugal...10 Gambar 2.9. Pompa sentrifugal tipe TC 1,5 debit 6 m 3 /jam...11 Gambar Jenis impeler berdasarkan kontruksinya...12 Gambar Head Pompa...13 Gambar 3.1. Skema Diagram alir...17 Gambar 3.2. Alat dan bahan penelitian fenomena getaran...20 Gambar 4.1. Signal getar pada pompa kondisi normal...25 Gambar 4.2. Signal getar pada kondisi diinjeksi udara...25 Gambar 4.3. Hubungan frekuensi dan putaran kondisi normal...26 Gambar 4.4. Hubungan frekuensi dan putaran kondisi diinjeksi udara...27 Gambar 4.5. Gabungan hubungan antara frekwensi dan putaran kondisi Normal dan diinjeksi udara...28 xi

12 DAFTAR SIMBOL h sv = NPSH yang tersedia... m h ls h s NPSH A NPSH R = Kerugian head di dalam pipa isap... m = Head isap statis... m = Nilai head positif section yang tersedia pada instalasi... m = Nilai head positif section yang yang diperlukan... m P a = Tekanan atmosfir... kg/cm 2 P v = Tekanan uap jenuh... kg/cm 2 Rpm = Putaran per menit... rpm Ρ = Densitas dari fluida... kg/m 3 γ = Berat zat cair per satuan volume... Kg/m 3 σ = Koefisien bilangan kavitasi ω = Kecepatan sudut... rad/s f = Frekwensi... Hz v = Kecepatan... m/s a = Percepatan... m/s 2 Q = kapasitas aliran... m 3 /menit xii