The Experimental Study of Cavitation

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

---

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

---

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

= 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 t
adalah ukuran keamanan pompa terhadap
Kecepatan : (x) = A cos t
3

---

Percepatan : (x) = -2 A sin t
Reynolds menunjukkan bahwa penurunan
tekanan tergantung pada parameter ;
kerapatan (), kecepatan (U), diamater (D)
dan
viskositas
()
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 x =
&
&
F = w - k ( + x ) ,
karena
aliran adalah bilangan Reynolds.
k=w, maka m x = -
&
&
kx

2
k

Karena:
=
, dari persamaan linier
n
m

orde kedua, di peroleh natural frequency :


1
k
f
=
=

2
Gambar 4. Klasifikasi pola aliran
n
(2)

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

---

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 analisis 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

---

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

---

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 NPSH

A = 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

---

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
diamati secara langsung dan direkam
10,3
28,476
29,184
29,648
29,926
30,187
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 NPSH
(katub isap closed 60%) (katub isap closed 80%)
A sebesar 0,0110 oC
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-
NPSH
masing kondisi perubahan kecepatan aliran
A=10,30
m
sebesar
0,010
oC.
Selanjutnya pada NPSH
pada berbagai penutupan katub pengatur
A=10
m terjadi
peningkatan temperatur sebesar 0,032 oC
debit aliran di sisi pipa isap.
terhadap NPSHA=10,30m. Sedangkan pada
Karakteristik aliran sangat penting untuk
NPSH
proses terjadinya kavitasi di dalam pompa.
A=8,61
m peningkatan temperatur
sebesar 0,104 oC terhadap NPSH
Artinya dengan mengamati pola aliran dan
A 10,30 m.
Kondisi
diatas
menunjukkan
terjadi
menghitung besarnya bilangan Reynolds
peningkatan temperatur fluida dalam rumah
serta mengukur vibrasi eksitasinya dapat
pompa selama penurunan NPSH
diprediksi permulaan terjadinya kavitasi di
A.

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

---

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

2,1 x 10-5 m/s dan percepatan 1,8 x 10-2.
Diketahuinya bilangan Reynolds dan
Kenaikan amplitudo getaran terhadap
kecepatan aliran maka diperoleh tipe aliran
besarnya
bilangan
Reynolds
diketahui
fluida dalam pipa yang kemudian diukur
dengan pengukuran perilaku getaran pada
perilaku getaran pada pompa berdasarkan
pompa sentrifugal arah aksial, vertikal dan
masing-masing bilangan Reynolds, seperti
horizontal sehingga indikasi awal terjadinya
terlihat pada Gambar 15.
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

---

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 NPSH

A 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

---