Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 PENGGANTI KAHAN MECHANICAL PEMAKAIAN SEAL GLAND POMPA PACKING KONDENSOR Yuwono, Sihabudin, Edi Mulyono ABSTRAK KAJIAN PEMAKAIAN GLAND PACKING SEBAGAI PENGGANTI MECHANICAL SEAL PAOA POMPA KONOENSOR. Pompa kondensor berfungsi untuk mensirkulasikan air pendingin refrigerant dari chiller ke menara pendingin untuk menurunkan suhu air tersebut. Mechanical seal terdiri dari beberapa bagian yaitu seal carbon, seal karet, pegas dan stopper berfungsi untuk mencegah terjadinya kebocoran air pada pompa Kelebihan dari penggunaan mechanical seal adalah dapat mencegah kebocoran hingga 100 %, namun memiliki kekurangan yaitu pemasangan lebih rumit dan harganya mahal.. Gland packing terbuat dari jalinan atau anyaman berpenampang kotak dari graphite, Acrilic, PTFE, asbestos dan bahan lainnya Telah dilakukan pengkajian penggunaan gland packing sebagai pengganti mechanical seal pada pompa kondensor dengan melakukan pengamatan bentuk fisik, pengukuran terhadap dudukan pad a poras diperoleh diameter 54 mm dan panjang 62 mm sedangkan ukuran pad a tutup pompa diameter 64 mm dan panjang 62 mm sehingga diperlukan gland packing berbentuk kubus 10x10 mm panjang 23,47 mm terdiri 6 susun dan satu buah flens untuk mengencangkannya. Kata kunci : pompa kondensor, mechanical seal, gland packing. PENDAHULUAN Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk mempermudah kerja manusia terutama untuk memindahkan benda yang berupa fluida cair dari tekanan rendah ke tekanan lebih tinggi. Oahulu pompa hanya digunakan untuk memindahkan air saja, tetapi sekarang penggunaannya semakin luas yaitu digunakan juga untuk memindahkan bahan-bahan kimia serta benda cair lainnya. Salah satu jenis pompa adalah pompa centrifugal pada prinsipnya mempunyai sebuah impeler dim ana daya dari luar diberikan kepada poras pompa untuk memutar impeler didalam zat cair, maka zat cair yang ada di dalam impeler oleh dorongan sudu-sudu ikut berputar. Bagian penting dari pompa sentrifugal adalah sudu-sudu ( impeller), bantalan ( bearing) dan penyekat ( seal ). Bantalan harus dipasang pada posisi yang benar agar dapat tahan lama dan berfungsi sebagaimana mestinya yaitu untuk menopang poros pada saat berputar. Bagian penting yang lain yang fungsinya untuk mencegah terjadinya kebocoran fluida dari rumah pompa ( casing) adalah pengeblok sering orang menyebutnya seal, dan yang sering digunakan yaitu mechanical seal dan gland packing. Oi lingkungan Instalasi Elemen Bakar Eksperimental ( IEBE ) Serpong terdapat banyak pompa sentrifugal yang berguna untuk memindahkan berbagai macam fluida seperti cairan kimia, air domestik, air pendingin dan bermacam fluida lainnya. Sistim VAC terdapat bermacam-macam pompa salah satunya pompa kondensor berfungsi untuk mensirkulasikan air pendingin referigerant dari chiller ke menara pendingin (cooling tower) untuk melepas kalor ke lingkungan. Untuk menjaga kestabilan volume serta debit air yang disirkulasikan dengan cara menambah air secara kontinyu menggunakan pompa ac make up supply dan meminimalisasi kebocoran pada pompa. Berkurangnya debit air sering terjadi karena adanya kebocoran pada pompa terutama pada poros dan tutup pompa, untuk itu dipasang sil mekanik (mechanical seal ). Seal jenis ini memiliki unjuk kerja yang sangat baik dalam mencegah kebocoran bahkan sampai 0 %, namun permasalahannya ia memiliki kelemahan antara lain harganya mahal, pemasangan lebih sulit terlebih jika seal karbonnya mengalami kerusakan seperti retak, pecah akan menyebabkan terjadi kebocoran fluida dan memerlukan penanganan segera. Gland packing terbuat dari jalinan atau anyaman graphite, Acrilic, PTFE, asbestos dan bahan lainnya berpenampang kotak dari, bahan ini mudah diperoleh di pasaran, murah harganya dan mudah pemasangannya. Untuk itu penulis mengkaji penggantian 420
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 mechanical seal menggunakan gland packing karena memiliki keunggulan yaitu harganya murah, pemasangannya mudah, tersedia dipasaran. TEORI Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge), dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga mekanis menjadi tenaga kinetis, dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran. 1 POMPA SENTRIFUGAL Secara umum bagian utama pompa sentrifugal dapat dilihat pada Gambar 1 dan masing masing bagian mempunyai fungsi sebagai berikut : A. Stuffing box yaitu tempat seal dan bearing diletakkan berfungsi menumpu agar paras dan rumah pompa dapat disatukan B. Packing / penyekat digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari rumah pompa melalui paras, biasanya menggunakan mechanical seal C. Shaft berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari motor selama beraperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya D. Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi paras dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box. A &t;i$j\g~' B Pe4kil1j;! C stmtt H tmpctlur t C~ W(!;'!f tb:j Gambar 1 Pompa Sentrifugal E. Vane biasa disebut juga sudu-sudu ( impeller) sebagai tempat berlalunya cairan pada rumah pompa. ' F. Casing merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), saluran masuk dan keluar serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis. G. Eye of impeller yaitu bagian sisi masuk pada arah isap impeller H. Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu. I. Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan maupun bagian belakang impeller. 421
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 J. Bearing berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poras agar dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi ked!. 2 Dasar-dasar penyekat Contoh umum dari pemakaian alat-alat penyekat adalah penyekat poros yang berputar pad a pompa. Untuk mengetahui lebih banyak tentang fungsi dari penyekat ini, kita harus tahu terlebih dahulu dasar-dasar pengetahuan pompa. Pada pompa sentrifugal, cairan masuk ke pompa melalui bagian suction pada pusat impeller yang berputar. Pada saat kipas impeller berputar mereka menghantarkan gerakan untuk memasukan produk kemudian meninggalkan impeller, dikumpulkan di dalam rumah pompa (casing) dan meninggalkan pompa melalui tekanan pad a sisi keluar (discharge) pompa. Tekanan discharge akan menekan beberapa produk ke bawah di belakang impeller menuju poros, di mana ia akan mencoba keluar sepanjang poras yang berputar. Pabrik pembuat pompa menggunakan berbagai macam teknik untuk mengurangi adanya tekanan produk yang mencoba keluar. Beberapa cara yang umum dilakukan adalah: 1. Penambahan lobang penyeimbang (balance hole) melalui impeller untuk memberikan jalan bagi tekanan yang akan keluar melalui sisi isapnya. 2. Penambahan kipas pada sisi belakang impeller (back pump-out vanes). 3. Bagaimanapun juga, sepanjang tidak ada jalan untuk mengurangi adanya tekanan ini seluruhnya, maka peralatan penyekat mutlak diperlukan untuk membatasi keluarnya praduk, seperti penyekat kompresi (packing) atau penyekat mekanis (mechanical seals). Penyekat yang umumnya disebut juga seal adalah suatu bagian dalam sebuah konstruksi alat I mesin yang berfungsi sebagai penghalang / pengeblok keluar masuknya cairan, baik itu fluida proses maupun pelumas. Seal lebih merujuk pada pengertian suatu fungsi apapun bentuk dan materialnya, apabila berfungsi untuk mencegah kebocoran. Pemilihan sebuahseal yang terbaik sang at penting bagi keberhasilan pemakaian pompa untuk mendapatkan kehandalan pompa. Secara umum seal ada dua macam, pertama adalah seal statis dipakai pad a suatu pertemuan antara kedua permukaan yang akan disekat tidak terjadi gerakan. Gasket dan a-ring merupakan contoh yang umum dari seal statis diperlihatkan pada Gambar 2. a-ring awalnya adalah merujuk pad a karet berbentuk bundar yang berfungsi sebagai seal. Material a-ring ada yang terbuat dari karet alam, EPDM, Buna, Neoprene, Viton, Chemraz, Kalrez, Isolast hingga tipe Encapsulated a-ring, dimana a-ring dibalut dengan PTFE. Ada pula yang murni dibuat dari PTFE dan disebut dengan Wedge. Gambar 2 Static seal Gambar 3 a Mechanical seal Gambar 3 b Gland packing Kedua adalah seal dinamis digunakan pada permukaan yang bergerak relatif terhadap satu sama. Mechanical seal diperlihatkan pada Gambar 3a adalah suatu sealing device yang merupakan kombinasi menyatu antara sealface yang melekat pad a shaft yang berputar dan sealface yang diam dipakai pada pompa-pompa kelas industri, agitator, mixer, chiller dan semua rotating equipment ( mesin-mesin yang berputar ) dan memiliki bagian-bagian sebagai berikut : 1. Shaft disebut juga as yaitu bagian sebuah alat dan merupakan bagian utama dari mesin-mesin yang berputar. 422
ISSN 0854-5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 2. Shaft sleeve adalah sebuah bushing / adapter berbentuk selongsong bagian terpasang pad a shaft dengan tujuan melindungi shaft akibat pengencangan baut. 3. O-Ring awalnya adalah merujuk pada karet berbentuk gelang yang berfungsi sebagai Seal untuk pengeblok cairan sekunder 4. Sealface eringkali contact face adalah bagian paling penting, paling utama dan paling kritis dari sebuah Mechanical Seal dan merupakan titik pengeblok cairan utama terbuat dari Carbon atau Silicone Carbide atau Tungsten Carbide atau keramik atau Ni-resist, dengan serangkaian teknik pencampuran, terdiri dari 2 bagian yang satu diam dan melekat pada dinding pompa, dan yang lainnya berputar melekat pada shaft. Fungsi dari packing adalah untuk mengontrol kebocoran, bukan untuk mencegah seluruh kebocoran, karena packing harus selalu terlumasi dan kebocoran yang dianjurkan untuk menjaga adanya pelumasan adalah sekitar 40 sampai 60 tetes per menit. Metode pelumasan pada packing tergantung pada kondisi cairan yang dipompa dan juga tekanan pad a stuffing box. Ketika tekanan stuffing box di atas tekanan atmosfir dan cairan yang ditekan bersih dan tidak korosif.contoh paenyekat ini adalah Gland packing atau Compression packing atau packing diciptakan sebagai sealing device (alat pengeblok) diperlihatkan pada Gambar 3 b, namun karena ia harus menetes, maka ia lebih tepat disebut sebagai restrictional device (alat penghalang). Gland packing biasanya dibuat dengan sistem jalinan atau anyaman dengan bentuk penampang kotak dan bahan penyusunnya bisa berupa graphite, Acrilic, PTFE, asbestos dan seterusnya cairan pad a pompa itulah yang berfungsi sebagai pelumas paking. ALAT DAN BAHAN 1. Pompa sentrifugal merk: Torishima, type: 150X125-315 Th.1986 2. Treker 3. Kunci pas dan ring 4. Sichmat 5. Mistar 6. Mechanical seal 7. Gland packing TAT A KERJA Pertama-tama melepas pompa dan motor, tutup pompa, bearing, impeller, mechanical seal dengan cara melepas baut pengikatnya. Melakukan pengukuran diameter dan panjang dudukan mechanical seal pada shaft dan tutup pompa, selanjutnya memilih jenis gland packing yang sesuai kemudiaan dibuat flens untuk mengencangkan gland packing. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengamatan dan pengukuran shaft diperlihatkan pad a Gambar 4. Pompa kondensor memiliki peranan sangat penting dalam operasi sistem pendingin air yang digunakan untuk mengkodisikan udara pada Instalasi Elemen Bakar Ekperimental ( IEBE ). Penggunaan mechanical seal pada pompa kondensor diharapkan tidak ada kebocoraan air dari rumah pompa., namun mechanical seal memiliki kelemahan yaitu mahal harganya dan pemasangan yang rumit karena dapat terjadi kerusakan pada seal arang. Untuk mengatasi kelemahan tersebut dapat digunakan gland packing. Pengamaatan bentuk dan pengukuran shaft dan tempat dudukan mechanical seal dengan cara membongkar pompa yaitu melepas pompa dari motor penggerak lalu tutup pompa dan melepas bearing 423
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 588 114 60 138 60 60 62 60 80 T-T-T T-T-l - - -0 - ~1-~n- ; i -I Gambar 4 Shaft Pompa Kondensor Keterangan : 1. dudukan pulley 2. dudukan bearing 3. dudukan mechanical seal 4. dudukan impeller 5. dudukan baut impeller 424
ISSN 0854-5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 Gambar 5 Tutup Pompa Keterangan : 1. Plat tutup 2. Dudukan gland packing 3. Lubang baut pengencang Pompa kondensor memiliki peranan sangat penting dalam operasi sistem pendingin air yang digunakan untuk mengkodisikan udara pada Instalasi Elemen Bakar Ekperimntal ( IEBE ). 425
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 Penggunaan mechanical seal pad a pompa kondensor diharapkan tidak ada kebocoraan air dari rumah pompa., namun mechanical seal memiliki kelemahan yaitu mahal harganya dan pemasangan yang rumit karena dapat terjadi kerusakan pada seal arang. Untuk mengatasi kelemahan tersebut dapat digunakan gland packing. Pengamaatan bentuk dan pengukuran shaft dan tempat dudukan mechanical seal dengan cara membongkar pompa yaitu melepas pompa dari motor penggerak lalu tutup pompa dan melepas bearing Shaft pompa digunakan untuk menghubungkan motor penggerak dengan pompa melalui kopling statis Pengukuran dilakukan terhadap shaft pompa seperti terlihat pada gambar 4 dimana shaft dan pengukuran dilakukan juga terhadap tutup pompa pad a bagian untuk dudukan mechanical seal. Pada shaft tempat dudukan mechanical seal diperoleh ukuran diameter 54 mm dan panjangnya 62 mm ( pada Gambar 4 nomor 3 ), sedangkan pad a plat penutup casing pompa diperoleh ukuran diameter dudukan mechanical seal dimeter 64 mm dan panjangnya 62 mm ( pad a Gambar 5 nomor 2 ). Mechanical seal dipasang pad a shaft pompa untuk mencegah terjadinya kebocoran cairan yang terjadi pada shaft dan tutup casing pompa tersebut. Pemasangan diatur sedemikian rupa dengan mengatur jaraknya dan mengencangkan stopper dan flens menggunakan baut pengencang, adapun flens berupa lempengan bulat yang berfungsi mengencangkan pegas mechanical seal. Dari hasil pengamatan dan pengukuran mechanical seal dapat diganti dengan gland packing yang berbentuk persegi dengan ukuran 64-54 mm= 10mm. Pemasangan gland paking adalah dengan cara melepas mechanical seal dari shaft terlebih dahulu, kemudian gland packing dipotong sepanjang keliling tutup pompa yaitu p D, diketahui bahwa D = 64 mm maka panjang gland packing adalah 23,47 mm. pad a seperti terlihat pada Gambar 6. Tutup dan shaft yang nantinya bersinggungan dengan gland packing dibersihkan dari kotoran terutama karat yang menempel pada permukaan shaft dan tutup tersebut. Pemasangan gland paking dilakukan dengan pertimbangan kedalaman pada tutup ( Gambar 6 nomor 2 ) dalam hal ini adalah 62 mm apabila gland packing memiliki ketebalan 5mm, maka penyusunan terdiri dari 62 : 10 = 6 susunan. Cara memasang adalah dengan memotong gland packing yang ujungnya dipotong miring, dan dipasang tidak segaris untuk meminimalisir terjadinya kebocoran dan dikengencangkan menggunakan flens sehingga susunan gland packing tidak berubah. Keuntungan pemakaian gland packing yaitu harganya murah, mudah pemasangannya sehingga diharapkan menghemat biaya yang dikeluarkan untuk perawatan pompa. -8-- Gambar 6 Susunan pemasangan gland packing KESIMPULAN 1. Untuk mencegah terjadinya kebocoran pompa kondensor dipasang mechanical seal 2. Mechanical seal dapat diganti dengan gland packing 3. Ukuran dan bentuk harus gland packing disesuakan dengan poros dan tutup pompa yaitu persegi 10x10 mm panjang 23,47 mm terdiri 6 susun 426
ISSN 0854-5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 DAFT AR PUST AKA [1] PT. GUNA ELEKTRO, " Manual book of Torishima Centrifugal Pump" Jakarta 1986 [2] HAROLD HENRY ANDERSON," CENTRIFUGAL PUMPS MACHINERY" 1994 [3] BRUCE R.MUNSON, DONALD F.YOUNG,THEODORE H OKIISHI, " MEKANIKA FLUIDA " Edisi 4 PT.Gelora Aksara Pratama, 2003 [4] IGOR J.KARASSIK JOSEPH, MESSINA PAUL, CHARLES HEALD., " PUMP HANDBOOK TEKNOLOGI ENGINEERING" 2003 427