UMAR SIDIK,S.T.,M.Sc.

1. Studi Eksperimental Deteksi Fenomena Kavitasi
Pada Pompa Sentrifugal Menggunakan Sinyal
Getaran untuk Condition Monitoring
Ibnu Hajar1, Umar Sidik2, Ikhwansyah Isranuri3, Bustami Syam3 dan Tugiman3
1) Mahasiswa Program Studi Magister Teknik Mesin, Program Pascasarjana
Universitas Sumatera Utara, Medan
2) Mahasiswa Program Studi Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara, Medan
3)Program Studi Magister Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara, Medan
ABSTRAK
Kavitasi merupakan peristiwa terbentuknya gelembung-gelembung uap didalam cairan yang sedang mengalir.
Perubahan tersebut diakibatkan turunnya tekanan maupun naiknya temperatur, turbulensi dan pulsasi. Pada
pompa sentrifugal kavitasi dapat terjadi pada suction pompa, sudu pompa maupun pipa aliran fluida.
Indikasi kavitasi adalah timbulnya gelembung-gelembung uap, getaran dan suara bising. Dampak kavitasi
pada pompa adalah turunnya unjuk kerja (performance). Akibat lanjutan kavitasi pada casing dan impeller
menimbulkan lubang-lubang (pitting) pada dinding casing maupun pada permukaan sudu. Pada penelitian
ini divariasikan tekanan isap untuk mendapatkan nilai NPSHA dengan pengaturan katub isap dan
perubahan kapasitas untuk mengamati pola aliran. Untuk mengetahui terjadinya kavitasi parameter yang
digunakan dengan mengukur perilaku getaran pompa, temperatur fluida dalam rumah pompa dan
mengamati pola aliran dengan gambar dan vibrasi eksitasinya. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan
vibrometer dengan arah pengukuran aksial, vertikal dan horizontal pada frequency domain dan time domain.
Hasil penelitian menunjukkan intensitas sinyal getaran pada pompa semakin besar pada NPSHA rendah
dengan kenaikan amplitudo sinyal getaran pada masing-masing simpangan sebesar 1,80 x 10-6 m, 2,24 x
10-6 m dan 2,46 x 10-6 m, kecepatan sebesar 1,38 x 10-5m/s, 1,66 x 10-5 dan 1,97 x 10-5m/s dan
percepatan sebesar 1,038 x 10-4m/s2, 1,028 x 10-4m/s2 dan 1,611 x 10-4m/s2, yang disebabkan oleh
tekanan isap yang rendah dan perubahan temperatur fluida meningkat pada masing-masing kondisi operasi
selama 5 jam sebesar 0,010 oC,0,032 oC dan 0,104 oC. Secara visual pola aliran terjadi akibat perubahan
kapasitas pompa dan kavitasi teramati dengan terjadinya turbulensi aliran yang terdeteksi dengan naiknya
amplitudo sinyal getaran maksimum yang merupakan simpangan terjauhnya sebesar 4,06 x 10-3 m/s pada
bilangan Reynolds 177853 dengan kecepatan aliran 1,67 m/s. Mikrokontroler adalah sebuah prosesor dengan
fungsi tambahan lainnya seperti RAM, ROM dan I/O Port, dapat dikonfigurasikan sebagai pengolah data
dari informasi yang diperoleh transducer dari berbagai parameter awal terjadinya kavitasi. Konfigurasi
mikrokontroler tersebut akan menghasilkan sebuah sistem elektronik (embedded system) yang dapat
mendeteksi terjadinya kavitasi.
Kata kunci: pompa sentrifugal, kavitasi, perilaku getaran, visualisasi pola aliran, temperatur fluida,
mikrokontroler, transducer, embedded system
1. PENDAHULUAN serta kehandalan dan ketahanan yang tinggi.
Disamping keunggulan dan ketahanan dari
Pompa sentrifugal adalah jenis pompa sentrifugal tersebut, masih banyak
pompa yang sangat banyak digunakan oleh ditemukan kegagalan yang terjadi pada
industri, terutama industri pengolahan dan pengoperasian di lapangan diantaranya
pendistribusian air. Beberapa keunggulan kerusakan pada komponen pompa
pompa sentrifugal adalah: konstruksinya sentrifugal akibat kavitasi. Kavitasi adalah
sederhana, mudah pemasangan maupun adalah peristiwa terbentuknya gelembung-
perawatan, kapasitas dan head yang tinggi gelembung uap di dalam cairan yang
1

2. dipompa akibat turunnya tekanan cairan munculnya suara bising pada pompa dan
sampai dibawah tekanan uap jenuh cairan metode ini bisa digunakan untuk mengetahui
pada suhu operasi pompa. Pengaruh kavitasi keausan ring (seal). M.Chaudina (2002),
pada pompa sentrifugal sangatlah melaporkan penelitian tentang deteksi
merugikan. Hal-hal yang diakibatkan oleh kavitasi menggunakan indicator noise
kavitasi antara lain: performansi pompa dengan metode analisis noise spectra yang
menurun, kerusakan pada permukaan sudu timbul akibat kavitasi pada pompa
dan casing, terjadinya suara berisik dan sentrifugal dengan kesimpulan bahwa noise
getaran serta pompa tidak mampu spectra dapat digunakan untuk menentukan
menaikkan tinggi tekan (head). NPSH yang diperlukan pada kondisi
Persoalan kavitasi merupakan masalah mendadak, mewakili batas atas operasi
serius yang perlu diperhatikan oleh setiap pompa diizinkan tanpa kavitasi.
pengguna pompa sentrifugal. Dengan Seyed Farshid C.Hassan (2005), melaporkan
melihat dampak yang diakibatkan oleh penelitian deteksi kavitasi yang terjadi pada
kavitasi yang dapat menyebabkan kerusakan pompa menggunakan spectrum sinyal
pada komponen pompa, maka masalah kebisingan (noise) dengan kesimpulan
kavitasi sangat membutuhkah perhatian bahwa perbedaan tekanan bunyi pada
khusus untuk dideteksi, dianalisa dan beberapa frekuensi dapat digunakan untuk
direkomendasikan untuk dilakukan tindakan pemantauan permulaan dari kavitasi di
perawatan. Penggunaan sinyal getaran untuk dalam pompa. Demikian juga penelitian
mendeteksi tingkat keadaan suatu peralatan yang dilakukan oleh Suyanto,Irham (2007),
merupakan salah satu teknik dalam melaporkan penelitian analisa kavitasi pada
predictive maintenance, yaitu perawatan pompa sentrifugal menggunakan parameter
berbasis kondisi peralatan ketika beroperasi angka Thoma dengan kesimpulan
dengan diagnosis terhadap kinerja. Respon menunjukkan bahwa kavitasi pada pompa
getaran dari suatu pompa merupakan salah sentrifugal intensitasnya semakin besar pada
satu indikator yang akan menunjukkan angka kavitasi rendah yang disebabkan oleh
kondisi mekanis dari suatu pompa, apakah tekanan isap yang rendah, temperatur fluida
pompa itu beroperasi dalam keadaan baik tinggi, dan putaran besar. Ni Yongyan Yuan
atau tidak. Semakin kecil nilai suatu getaran Shouqi (2008), melaporkan penelitian
akan menjadi semakin baiklah peralatan itu, tentang kavitasi pada pompa sentrifugal
dan sebaliknya apabila suatu peralatan yang dapat identifikasi menggunakan metode
beroperasi mempunyai getaran yang besar Higuchi, yaitu dengan mengukur pergerakan
atau tinggi, maka kondisi peralatan tersebut sinyal frekuensi secara acak pada frekuensi
cukup rawan terhadap kegagalan. disekitar impeller dengan kesimpulan
Penyelidikan dan pengujian tentang metode ini ternyata sukses mendeteksi
kavitasi pada pompa sentrifugal telah permulaan awal kavitasi pada pompa
dilakukan oleh beberapa peneliti dan balai sentrifugal.
pengujian dengan mengkaji beberapa aspek Dengan dilandasi pada latar belakang
yang berbeda, J. Jeremi and K.Dayton di atas penulis memandang perlu dilakukan
(2000) telah melakukan penelitian tentang suatu penelitian eksperimental untuk
deteksi kavitasi pada pompa sentrifugal mengetahui permulaan awal terjadinya
secara eksperimental dengan pemantauan kavitasi didalam pompa dengan mengukur
tekanan fluida masuk dinamik pada sisi karakteristik getaran pompa dan perubahan
suction pompa, dengan kesimpulan bahwa temperatur fluida didalam rumah pompa
indikasi awal kavitasi terjadi dengan
2

3. serta mengamati pola aliran akibat kavitasi. Net Positive Suction Head
perubahan kapasitas dan kecepatan aliran. Available (NPSHA) yang tersedia dapat
Mikrokontroler adalah sebuah dihitung dari kondisi instalasi dimana
prosesor dengan fungsi tambahan pompa dipasang dengan menggunakan
lainnya seperti RAM, ROM dan I/O Port persamaan:
dapat dikonfigurasikan sebagai pengolah
data dari informasi yang diperoleh (1)
transducer dari berbagai parameter awal Dimana :
terjadinya kavitasi. Konfigurasi Pa = Tekanan sisi isap (kgf/m2) (cmHg)
mikrokontroler tersebut akan Pv = Tekanan uap jenuh (kgf/m2)
menghasilkan sebuah sistem elektronik γ = berat zat cair (kgf/m3)
yang dapat mendeteksi terjadinya hs = head isap statis (m)
kavitasi. hls = head losses (m)
Net Positive Suction Head Required
2. Tujuan Penelitian (NPSHR) diperoleh dari pabrik pembuat
Penelitian ini bertujuan untuk pompa yang bersangkutan dan berbeda
mendeteksi fenomena kavitasi pada pompa untuk setiap pompa, untuk pompa tertentu
sentrifugal dengan mempelajari karakteristik NPSHR yang diperlukan berubah menurut
sinyal getaran dan mengukur temperature kapasitas dan putarannya. Agar pompa aman
fluida di dalam rumah pompa akibat terhadap kavitasi, maka NPSHA > NPSHR.
perubahan NPSHA dan hubungan perilaku Getaran pada pompa timbul akibat aliran
getaran dengan pola aliran akibat perubahan fluida, faktor kondisi aliran dan kondisi
kapasitas aliran. struktur sangat berpengaruh terhadap bentuk
getaran yang terjadi. Analisa getaran dapat
3. Manfaat penelitian didefinisikan sebagai studi dari pergerakan
Memberikan informasi berupa osilasi, dengan tujuan mengetahui efek dari
rekomendasi kepada pengguna pompa getaran dalam hubungannya dengan
sentrifugal tentang penggunaaan sinyal performance dan keamanan sebuah sistem
getaran untuk mengetahui permulaan awal dan bagaimana mengontrolnya. Getaran
kavitasi didalam pompa sentrifugal dan dibagi atas getaran bebas dan getaran paksa.
Metode ini dapat diaplikasikan pada Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi
condition based maintenance yang handal. karena bekerjanya gaya yang ada dalam
sistem (inherent) dan tidak ada gaya luar.
4. Tinjauan Pustaka
Beberapa penyebab kerusakan pada
komponen pompa diantaranya adalah
kerusakan bantalan, keausan seal dan
kerusakan impeller/casing akibat kavitasi.
Kavitasi pada pompa terjadi akibat turunnya
Gambar 1. Gerak osilasi pegas
tekanan operasi sampai dibawah tekanan
uap jenuh cairan, turbulensi, pulsasi dan
Perpindahan simpangan x dan turunan I dan
NPSHA < NPSHR.
II-nya dapat ditulis :
Net Positive Suction Head (NPSH)
Simpangan : (x) = A. sin ωt
adalah ukuran keamanan pompa terhadap
Kecepatan : (x) = ωA cos ωt
3

4. Percepatan : (x) = -ω2 A sin ωt Reynolds menunjukkan bahwa penurunan
tekanan tergantung pada parameter ;
kerapatan (ρ), kecepatan (U), diamater (D)
dan viskositas (µ) kinematik yang
selanjutnaya disebut bilangan Reynolds.
(3)
Gambar 2. sistem pegas-massa dan diagram
benda bebas Aliran fluida dalam pipa yang berbentuk
lingkaran terbagi menjadi dua, yaitu aliran
Berdasarkan hukum ke II Newton : laminar dan turbulen. Salah satu besaran
non-dimensional yang menggambarkan pola
m && = Σ F = w − k ( ∆ + x ) ,
x karena
aliran adalah bilangan Reynolds.
k∆=w, maka m && = − kx
x
2 k
Karena: ϖ n = , dari persamaan linier
m
orde kedua, di peroleh natural frequency :
1 k
fn = = 2π (2) Gambar 4. Klasifikasi pola aliran
τ m
Frekuensi adalah karakteristik dasar
yang digunakan untuk mengukur dan
mengambarkan getaran. Yang termasuk
didalamnya adalah kecepatan (velocity), Gambar 3. Klasifikasi pola aliran
percepatan (acceleration) dan perpindahan
(displacement). Secara sederhana mikrokontroler
Dalam suatu aliran yang melewati sistem merupakan suatu IC yang di dalamnya
atau instalasi pipa maka akan terjadi terdapat CPU, RAM, ROM dan I/O Port.
hambatan aliran, hambatan tersebut Dengan adanya CPU tersebut maka
diakibatkan oleh faktor-faktor bentuk mikrokontroler dapat melakukan proses
instalasi. Hambatan aliran akan ‘berpikir’ berdasarkan program yang
menyebabkan turunnya energi dari fluida diberikan kepadanya, sehingga
tesrebut yang sering disebut dengan mikrokontroler disebut sebagai suatu
kerugian tinggi tekan (head loss) atau terobosan teknologi mikroprosesor dan
penurunan tekanan (pressure drop). Head mikrokomputer yang hadir memenuhi
loss atau pressure drop merupakan pengaruh kebutuhan pasar (market need). Sebagai
yang ditimbulkan karena pengaruh gesekan hasil dari inovasi teknologi, yaitu teknologi
fluida (friction losses) dan perubahan pola semikonduktor dengan kandungan transistor
aliran terjadi (karena fluida harus mengukuti yang lebih banyak namun hanya
bentuk dari dindingnya). Berdasarkan hasil membutuhkan ruang kecil serta dapat
pengujian dari Hagen (1839), penurunan diproduksi secara massal (dalam jumlah
tekanan berubah secara linier dengan banyak) sehingga harganya menjadi lebih
kecepatan (U) sampai kira-kira 0,33 m/s. murah (dibandingkan dengan
Namun di atas 0,66 m/s penurunan tekanan mikroprosesor).
hampir sebanding dengan kuadrat kecepatan
(AP~U1,75). Pada tahun 1883 Osborne
4

5. Gambar 5. Instalasi pompa dan peralatan
pendukungnya.
Pada penelitian ini metode pengujian
Gambar 4. Pin-pin pada AT89S51 dilakukan dengan 2 tahapan, yaitu pengujian
langsung dan tidak langsung. Pada unit
Mikrokontroler AT89S51 seperti terlihat pengujian langsung, seluruh variabel yang
pada gambar 3 di atas adalah sebuah diukur langsung pada saat pengujian dan
mikrokontroler buatan ATMEL. nilainya bisa langsung diketahui dari alat
Mikrokontroler tersebut masih termasuk ukur yang terpasang antara lain: beda head
dalam keluarga mikrokontroler MCS-51 statis (m), tekanan isap (cm.Hg), temperatur
yaitu merupakan versi yang dilengkapi fluida (oC), tekanan discharge (kgf/cm2),
dengan ROM (internal) yaitu berupa kapasitas pengisian tangki (m3/s), perilaku
EEPROM. Mikrokontroler AT89S51 adalah getaran dan putaran pompa (rpm).
low power high performance CMOS 8 bit, 4 Sedangkan pada unit pengujian tak
Kbyte flash Programmable and Eresable langsung, seluruh variabel nilainya didapat
Read Only Memory (PEROM). dari perhitungan dan digunakan bahan
Mikrokontroler ini kompatibel dengan pengamatan atau análisis diantaranya :
standar MCS-51 baik dari instruksi maupun NPSHA (m), kecepatan aliran (m/s) dan
pena-penanya yang dapat diaplikasikan bilangan Reynolds.
sebagai Embedded Controller. Perancangan sistem elektronik
menggunakan prinsip IPO (input process
5. Metode Eksperimen output) seperti terlihat pada gambar 5 di
Eksperimen dilakukan pada pompa bawah ini.
sentrifugal yang terpasang pada instalasi
sederhana seperti Gambar 5.
Data teknis pompa sentrifugal :
Merk : Aquavane KSB
Head : 9 meter
Kapasitas : 3 Lrt/dt
Daya : 746 watt
Putaran : 1450 rpm
NPSHR : 10,20 m
Gambar6. Prinsip IPO (input process output)
5

6. Dari prinsip tersebut maka sistem terbagi 6. Prosedur Pengujian
menjadi 3 (tiga) bagian, yaitu:
1. Bagian masukan (input section). Pelaksanaan eksperimen dilakukan,
Bagian masukan merupakan bagian yang pertama kali pompa dihidupkan dan diukur
menerima informasi berupa parameter- putaran poros menggunakan Digital
parameter terjadinya kavitasi. Bagian tachometer untuk mengetahui frekuensi
tersebut terdiri atas: sensor suhu sistem. Setelah itu lakukan pengukuran
(thermocouple), sensor getaran perilaku getaran menggunakan Vibrometer
(pulsation sensor), pengukur tekanan pada arah aksial, vertikal dan horizontal
(pressure pipe) dan keypad. dengan variasi NPSHA, kemudian
2. Bagian proses (process section). pengukuran temperatur fluida didalam
Bagian proses merupakan bagian yang rumah pompa menggunakan Digital
mengolah informasi dari bagian Thermometer untuk mengetahui perubahan
masukan. Bagian tersebut terdiri atas temperatur cairan terhadap tekanan operasi
mikrokontroler dan rangkaian elektronik dan selanjutnya pengukuran getaran pompa
sebagai pengkondisi sinyal analog pada berbagai pola aliran dan bilangan
menjadi sinyal digital (signal Reynold.
conditioner).
3. Bagian keluaran (output section). 7. Hasil Eksperimen dan Analisa Data
Bagian keluaran merupakan bagian yang
menampilkan data hasil pegolahan. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa
Bagian ini terdiri atas: display LCD frekuensi sistem tertinggi pada 24 Hz dan
(liquid cristal display) dan speaker. pengukuran kapasitas terhadap NPSHA
diperoleh pada NPSHA=10,30 m dapat
Secara sederhana ketiga bagian tersebut memberikan kapasitas pengisian terbesar.
dapat terlihat pada gambar 6 di bawah ini. Penurunan kapasitas pada masing-masing
NPSHA adalah untuk NPSHA =10,23m,10 m
dan 8,61 m terjadi penurunan kapasitas
terhadap NPSHA =10,30 m sebesar 18,06 %,
50,17 % dan 62,29 %. ( lihat Gambar 8).
Gambar 8. Hubungan head dan kapasitas
pada masing-masing NPSHA
Hasil pengukuran dan analisa perilaku
Gambar 7. IPO diagram untuk sistem getaran berupa displacement, velocity dan
elektronik yang dirancang. acceleration pada arah pengukuran aksial,
6

7. vertikal dan horizontal dengan variasi sangat rawan terhadap kavitasi dan
NPSHA dapat diplotkan dalam bentuk grafik sebaliknya semakin tinggi NPSHA maka
seperti terlihat pada Gambar (9 – 11). pompa aman terhadap kavitasi.
Peningkatan amplitudo getaran terus
meningkat seiring dengan penurunan
NPSHA (lihat Gambar 12).
Gambar 9. perbandingan displacemen arah aksial
terhadap waktu pada NPSHA bervariasi.
Gambar 12. Hubungan NPSHA dengan kenaikan
amplitudo getaran
Pada Gambar 10 terlihat bahwa pada
NPSHA= 10,23 m terjadi peningkatan
amplitudo displacement sebesar 0,00000856
m terhadap NPSHA = 10,30 m. Pada
Gambar 10. perbandingan velocity arah aksial NPSHA=10 m peningkatan amplitudo
terhadap waktu pada NPSHA bervariasi displacement terjadi sebesar 0,0000014 m
terhadap NPSHA=10,30 m. Sedangkan pada
NPSHA=8,61 terjadi peningkatan amplitudo
displacement sebesar 0,0000018 terhadap
NPSHA=10,30 m.
Pada opsi pengukuran temperatur fluida
dalam rumah pompa diketahui bahwa terjadi
peningkatan temperatur fluida didalam
rumah pompa seiring dengan kondisi operasi
Gambar 11 . Perbandingan acceleration arah dan penurunan tekanan isap. Artinya besar
aksial terhadap waktu pada NPSHA bervariasi kenaikan temperatur fluida air sangat
tergantung pada kondisi operasi pompa.
Pada Gambar (6-8) terlihat bahwa Hasil pengukuran temperatur fluida air
simpangan terbesar terjadi pada kondisi dalam arah aksial, vertikal dan horizontal
NPSHA =8,61m dengan harga 4,45 x 10-6, dengan rentang waktu antara 1 – 5 jam dapat
sedangkan kecepatan terbesar terjadi pada dilihat pada tabel 1.
kondisi NPSHA=8,61 m sebesar 3,65 x 10-5,
dan percepatan terbesar terjadi juga pada Tabel 1. Verifikasi data pengukuran temperatur
kondisi NPSHA=8,61 m, yaitu sebesar 3,27 Fluida dalam rumah pompa dengan
x 10-4m. Artinya besar kenaikan sinyal Rentang waktu 1- 5 jam pada berbagai
getaran sangat tergantung dari nilai NPSHA. NPSHA.
Semakin rendah nilai NPSHA maka pompa
7

8. NPSHA Temperatur Rumah Pompa (oC) pada masing- paling jelas untuk menentukan pola aliran
(m) masing kondisi operasi adalah mengamati aliran dalam pipa
1 jam 2 jam 3 jam 4 jam 5 jam transparan dengan pengaturan bukaan katub
8,61 28,684 29,497 29,762 30,195 30,292 isap. Untuk dapat menentukan jenis aliran
10 28,536 29,365 29,783 30,021 30,220 dilakukan perhitungan bilangan Reynolds.
10,23 28,487 29,337 29,730 29,952 30,197 Karakteristik pola aliran yang terjadi dapat
10,3 28,476 29,184 29,648 29,926 30,187 diamati secara langsung dan direkam
menggunakan kamera digital.
(a) Pola aliran laminar (b) Pola aliran laminar
(katub isap closed 20%) (katub isap closed 40%)
Gambar 13. Hubungan temperatur fluida dalam
rumah pompa terhadap kondisi
operasi pada berbagai NPSHA
Pada Gambar 13 menunjukkan bahwa
peningkatan temperatur fluida yang (c) Pola aliran (d) Pola aliran
dipengaruhi oleh kondisi operasi pada gelembung gelombang
masing-masing NPSHA sebesar 0,0110 oC (katub isap closed 60%) (katub isap closed 80%)
untuk NPSHA=10,30 m. Selanjutnya pada
NPSHA=10 m sebesar 0,032 oC terhadap Gambar 14. Visualisasi pola aliran dengan
NPSHA 10,30 m. menggunakan kamaera digital
Pada rentang waktu operasi 1- 5 jam terjadi Berdasarkan visualisasi aliran Gambar 14
peningkatan temperatur fluida air pada maka diperoleh pola aliran untuk masing-
NPSHA=10,30 m sebesar 0,010 oC. masing kondisi perubahan kecepatan aliran
Selanjutnya pada NPSHA=10 m terjadi pada berbagai penutupan katub pengatur
peningkatan temperatur sebesar 0,032 oC debit aliran di sisi pipa isap.
terhadap NPSHA=10,30m. Sedangkan pada Karakteristik aliran sangat penting untuk
NPSHA=8,61 m peningkatan temperatur proses terjadinya kavitasi di dalam pompa.
sebesar 0,104 oC terhadap NPSHA 10,30 m. Artinya dengan mengamati pola aliran dan
Kondisi diatas menunjukkan terjadi menghitung besarnya bilangan Reynolds
peningkatan temperatur fluida dalam rumah serta mengukur vibrasi eksitasinya dapat
pompa selama penurunan NPSHA. diprediksi permulaan terjadinya kavitasi di
dalam pompa sentrifugal.
Pada penelitian ini, pengamatan jenis Hasil perhitungan menunjukkan bahwa
dan pola aliran dilakukan dengan dua bilangan Reynold berbanding lurus dengan
metode, yaitu; metode visualisasi dan kecepatan aliran seperti Tabel 2.
perhitungan bilangan Reynold. Cara yang
8

9. Tabel 2. Hasil perhitungan kapasitas aliran, sinyal getaran pompa
velocity dan bilangan Reynolds Pada Gambar 12 terlihat bahwa sinyal
pada berbagai bukaan katub isap getaran terjadi kenaikan dengan besarnya
bilangan Reynolds pada pola aliran turbulen
arah aksial dengan simpangan sebesar
4,06 x 10-3 m, kecepatan 8,5 x 10-5 m/s dan
percepatan 4,9 x 10-1 m/s2, sedangkan untuk
amplitudo getaran terkecil terjadi pada
kondisi aliran laminar arah arah aksial
dengan simpangan 2,64 x 10-4 , kecepatan
Diketahuinya bilangan Reynolds dan 2,1 x 10-5 m/s dan percepatan 1,8 x 10-2.
kecepatan aliran maka diperoleh tipe aliran Kenaikan amplitudo getaran terhadap
fluida dalam pipa yang kemudian diukur besarnya bilangan Reynolds diketahui
perilaku getaran pada pompa berdasarkan dengan pengukuran perilaku getaran pada
masing-masing bilangan Reynolds, seperti pompa sentrifugal arah aksial, vertikal dan
terlihat pada Gambar 15. horizontal sehingga indikasi awal terjadinya
kavitasi di dalam pompa terdeteksi dengan
naiknya amplitudo getaran.
Sistem elektronik yag dirancang merupakan
pototype yang sesuai dengan bidang yang
diteliti. Sistem elektronik tersebut
direkayasa dengan menggunakan potongan
pipa yang dirancang sesuai dengan diameter
pipa pada instalasi pompa. Pipa tersebut
Re=1480,3 diberi transducer, mikrokontroler, rangkaian
elektronik dan display. Secara sederhana
sistem elektronik tersebut dapat terlihat pada
gambar 13 di bawah ini.
Re=1512,2
Re=16826,8
Proyeksi samping
Re=17785,3
Gambar 15. Hubungan pola aliran terhadap
9

10. Kecepatan 3,65 x 10-5 m/s dititik P-01
arah aksial pada NPSHA= 8,61 m
Percepatan 3,27 x 10-4 m/s2 dititik P-01
arah aksial pada NPSHA = 8,61 m
3. Pada opsi pengukuran temperatur fluida
didalam rumah pompa dengan kondisi
operasi masing-masing 1 jam, 2 jam, 3
jam, 4 jam, dan 5 jam diketahui bahwa
terjadi peningkatan temperatur fluida
selama penurunan NPSHA dan seiring
Proyeksi depan dengan penurunan tekanan uap jenuh
fluida terhadap tekanan operasi,
walaupun peningkatan temperatur tidak
signifikan.
4. Pompa dinyatakan aman terhadap
kavitasi pada NPSHA = 10,30 m dan
10,23 m, dari Standart ISO 10816-3
untuk velocity pada pompa dengan harga
1,48 x 10-5 dan 2,69 x 10-5 dikatagorikan
pada Zona B yang berwarna hijau muda,
getaran dari mesin baik masih dalam
batas yang diijinkan. Sebaliknya pompa
rawan terhadap kavitasi pada NPSHA =
10 m dan 8,61 m karena harga velocity
Proyeksi belakang pompa masing-masing 2,99 x 10-5 dan
3,16 x 10-5 dikatagorikan pada Zona C
Gambar 16. Sistem elektronik yang yang berwarna kuning, getaran dari
dirancang mesin dalam batas toleransi dan hanya
5. Kesimpulan dapat dioperasikan dalam waktu terbatas.
Dari hasil penelitian dapat 5. Hasil visualisasi pola aliran dengan
disimpulkan sebagai berikut: kamera digital menunjukkan bahwa
1. Hasil verifikasi eksperimen dan teoritis perubahan pola aliran dipengaruhi oleh
diketahui bahwa NPSHA = 10,30 m dapat kecepatan aliran, luas penampang pipa,
menghasilkan kapasitas pengisian tangki besar bukaan flow control valve dan
tekan terbesar dan penurunan kapasitas bilangan Reynolds. Pada pengukuran
pengisian tangki pada masing-masing perilaku getaran pompa berupa
NPSHA sebesar 18,16 % untuk displacemen, velocity dan acceleration
NPSHA=10,23 m, 50,17 % untuk pada masing-masing tipe aliran (bilangan
NPSHA =10 m dan 62,29 % untuk Reynold), diketahui bahwa terjadi
NPSHA = 8,61 m kenaikan sinyal getaran simpangan
2. Frekuensi tertinggi terjadi pada frekuensi maksimum pada kondisi aliran turbulen
24 Hz untuk pengukuran simpangan. (Re 17785) dengan harga sebesar
Besarnya Simpangan 4,45 x 10-6 m 4,06 x 10-3 m.
dititik P-01 arah aksial pada 6. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
NPSHA = 8,61 m. metode pengukuran sinyal getaran dan
temperatur fluida dengan variasi NPSHA
10

11. serta visualisasi pola aliran dapat Isranuri, T., Sitepu, N.,, Rafani, M., (2004),
diaplikasikan pada condition based Machine Based Developing, Design of
maintenance yang handal. Vibration Testing Equipment for
Centrifugal Water Pump, Proseding
Saran Seminar material dan Struktur
Perlu dilakukan penelitian dengan berbagai (MASTRUCT).
kondisi fluida berbeda, pemanasan dan
Jeremy J. Kenwood D, (2000), Detection
pendinginan fluida, menambah titik
Cavitation in Centrifugal Pumps,
pengukuran vibrasi dan menparalelkan
Research Engineer Rotor Bently Rotor
pompa.
Dynamic, Nevada Cord. USA.
Daftar Pustaka
Arikundo, Suharsimi, 1995, Prosedur Karassik, Center, (1960), Sentrifugal Pump,
Penelitian Suatu Pendekatan Mc Graw-Hill, Inc. New York, USA.
Praktek, Rineka Cipta, Jakarta. Kai-Jung Chi, (2009), Velocity Patterns
Bureau of Energy Efficiency, Ministry of Flow, Bio-Fluid Mechanics,
Power, (2004), Pump and Pumping http://ezphysics-nchu-edu.tw/chi/BFM.
System, In Energy Efficiency in html.
Electrical Utilities, India. Montgomery, Douglas C, ( 2005), Design
Bagiasna, K, Analisis Sinyal Getaran, PT. and Analysis of Experiments, 6th Ed,
Krakatau Engineering Jhon Wiley & Sons, New York.
Church, Austin H, (1986), Pompa dan Munson, Donald F, Young, Theodore
Blower Sentrifugal, Erlangga, H.Okishi, (1985), Mekanika Fluida,
Jakarta. Erlangga, Jakarta.
F.R, Young, Cavitation, (1989), McGraw- Munson, Bruce R, Young, Donald F, and
Hill, London. Okiishi, Theodore H, (2002),
Fundamentals of Fluid Mechanics,
G.W. Govier and K.Aziz, (1972), The Flow
fourth edition, Jhon Willey & Sons,
of Complex Mixtures in Pipe, original
Inc,
edition, Robert E. Krieger Publising
Company Malabar, Florida. Michael J, Robichaud, P.Eng. Reference
Standart for Vibration Monitoring and
Harahap, Filino, (1978), Mekanika Fluida, Analysis, Bretech Engineering Ltd, 70,
Departemen Mesin ITB, Bandung Sant Jhon NB Canada.
Thomson, William, T, (1993), Vibration
M.Chaudina, (2002) Noise an indicator of
With Applications, Prentice-Hall
Cavitation in a Centrifugal Pump,
International, California.
Acoustical Physics, Vol.49 N0,4.
Hammitt, Frederic G, (1980), Cavitation and 2003, From Akusticheskil Zhurmal.
Multiphase Flow Phenomena, Mc Ni Yongyan Yuan Shouqi PAN Z.Yuan
Graw Hill International Book Jianping, (2008), Detection of
Company
Cavitation in Centrifugal Pump by
Isranuri, T., Sitepu, N.,, Rafani, M., (2005), Vibration Methods, Research center of
Study on Vibration of Centrifugal fluid Machinery Engineering and
Pump System Due to The Change of Technology, Jiangsu
Capacity, Proceedings Noise & University,Zhenjiang 212013, China.
Vibration Reseach UKM, Malaysia.
11

12. Sularso, Tahara Haruo, (2006), Pompa &
Kompresor Pemilihan, Pemakaian dan
Pemeliharaan, Edisi Keenam,
PT.Pradya Paramita, Jakarta
Seyed Farshid C, Hassan Rahimzadeh M.B,
(2005), Cavitation Detection of a
Centrifugal Pump using Noise
Spectrum, ASME International Design
Engineering Conferences and
Information Engineering, California
USA.
Streeter, Benyamin, W, 1992, (1992),
Mekanika Fluida, Jakarta, Erlangga.
Suyanto, Irham, (2007), Studi Eksperimental
Fenomena Kavitasi pada Sudu Pompa
Sentrifugal, Master Theses, Rekayasa
Konversi Energi, ITS- Surabaya.
S.G Kelly, (2000), Fundamentals of
Mechanical Vibration, Second Edition,
Mc Graw-Hill.
Sahdev,M, Centrifugal Pump: Basic
Concepts of Operation, Maintenance
and Troubleshooting, Part I. Presented
at The Chemical Engineers’Resource
Page.www.cheresoure.com. Download
from:www.idcon.com/pdfdoc/centrifu
gal pump.pdf.
Zulkifli (2006), Pengaruh Jenis Bantalan,
Kapasitas dan Tinggi Tekan (Head)
Terhadap Perilaku Vibrasi Pompa
Sentrifugal Satu Tingkat (Sigle Stage),
Megister Thesis, Teknik Mesin USU-
Medan.
Norton, Harry N, (1984), Sensor and
Analyzer HandBook, Second Edition,
Mc Graw-Hill.
Smith, DW, (2008), PIC in Practice, First
Edition, Newnes.
12