## ANALISA KERUSAKAN POMPA SENTRIFUGAL P-011C DI PT. SULFINDO ADIUSAHA DENGAN MENGGUNAKAN TRANSDUCER GETARAN ACCELEROMETER

## Levi Amanda Putra
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Jakarta E-mail: levi_2201@ymail.com
Abstrak -- Pompa sentrifugal P-011C merupakan salah satu alat penunjang di PT. Sulfindo Adiusaha yang berfungsi menyalurkan air untuk proses produksi. Dari laporan operator produksi, diketahui bahwa nilai getaran pompa ini adalah 3.96mm/s & 14.1gE yang melebihi standar ISO 10816-3 dan enveloping severity. Accelerometer merupakan transducer yang dapat digunakan sebagai system monitor getaran maupun untuk analisa getaran. Dampak dari getaran adalah terjadinya suara bising, turunnya kinerja dan performa pompa serta dapat merusak komponen pada pompa terutama pada poros dan bantalan. Hasil penelitian bahwa sinyal getaran motor & pompa inboard diindikasikan parallel misalignment, sisi Pompa  inboard  &  outboard  dari  pembacaan  sinyal  getaran  mengalami  kerusakan  pada  komponen bantalan kerusakan pada bagian pemisah (cage) ditandai dengan amplitudo dominan pada 600 CPM (1xFTF)  dan  kerusakan  bola  amplitudo  dominan  pada  6300  CPM  (2xBSF).  Kerusakan  bearing  dan misalignment  diakibatkan  oleh  kerusakan  sudu  impeller  pompa  yang  ditandai  munculnya  amplitudo dominan di putaran kerja pompa itu sendiri (1480 CPM) dan diikuti amplitudo dominan di frekuensi sudu impeller hingga harmonik (2xBPF).
Kata kunci: pompa sentrifugal, transducer accelerometer, sinyal getaran

## 1.  PENDAHULUAN
Mesin  dikatakan  ideal  pada  prinsipnya  apabilla seluruh  energi  yang  dihasilkan  menjadi  kerja. Walaupun demikian tidak ada yang ideal dari hasil rancangan manusia karena sebagian energy akan terbuang menjadi bentuk getaran mekanik.
Analisa getaran merupakan salah  satu faktor pendukung  meminimalisir  terjadinya  getaran berlebih  pada.  Banyak  keluhan  mengeai  hal tersebut  dikarenakan getaran  yang  sangat cepat melanda  mesin-mesin  industri  sehingga  mesin- mesin  tersebut  mengalami  keausan  mesin. Keausan mesin ini seringkali terjadi dalam jangka waktu yang cepat padahal perbaikan mesin selalu menggantikan spare part lama dengan spare part baru.  Tetapi  mengapa  getaran-getaran  yang memberikan  peringatan  bahwa  mesin  dalam keadaan  aus  ini  cepat  menghampiri  mesin Padahal  spare  part  selalu  diganti  baru  jika  ada kerusakan.
Gambar 1. Kerusakan pada komponen pompa dan motor
Analisa vibrasi sangat penting karena salah satu indikator  yang  baik  untuk  mendeteksi  masalah mekanis  untuk  peralatan  berputar  ( Rotating Equipment ),  karena  getaran  suatu  mesin  yang disebabkan oleh gaya berulang seperti ketakseimbangan, misalignment ,  poros bengkok, kerusakan  bantalan,  kelonggaran  mekanik, gear aus,  kavitasi  dan  resonasi. Mengukur  suatu getaran  mesin  dibutuhkan  suatu transducer getaran  yang  berfungsi  untuk  mengolah  sinyal getaran  menjadi  sinyal  lain,  dalam  hal  ini  sinyal listrik, transducer accelerometer umumnya mempunyai bentuk  yang  cukup kecil dan ringan, serta  range  temperature  dan  frekuensi  kerjanya cukup  lebar. Accelerometer merupakan  sensor yang  dapat  digunakan  sebagai  system  monitor getaran  maupun  untuk  analisa  getaran.  Untuk membantu  memperoleh  hasil  pengujian  dari getaran  yang  sering  terjadi  pada  mesin-mesin industri.
Transducer
accelerometer umumnya mempunyai bentuk  yang  cukup kecil dan ringan, serta  range  temperature  dan  frekuensi  kerjanya cukup  lebar. Accelerometer adalah  merupakan sensor  yang  dapat  digunakan  sebagai  system monitor getaran maupun untuk analisis getaran. Transducer ini  mempunyai  sensitifitas  yang tinggi  terhadap  getaran  dengan  frekuensi  tinggi. Ukuran accelerometer cukup  kecil  dan  ringan, sehingga accceloremeter ini  sangat  cocok digunakan  diokasi  yang  mempunyai  ruang  yang sangat terbatas.
Gambar 2. Skematika accelerometer transducer
Beberapa  keuntungan  yang  didapatkan dengan  menggunakan transducer  accelerometer untuk system pengukuran getaran adalah:
 Mempunyai  respon  yang  baik  terhadap frekuensi  tinggi.  Mempunyai  range  frekuensi kurang dari 2 Hz sampai lebih dari 20K Hz.
 Dengan  bentuknya  yang  kecil  dan  ringan dapat  digunakan  pada  posisi  dengan  ruang yang sangat terbatas.
 Dapat  diguanakan  pada  suhu  tinggi,  yaitu sampai suhu lebih 500 derajat C.
Untuk mesin-mesin yang didesain dengan jam operasi  yang  panjang/lama  maka  diberikan secara  praktis  ISO  10816-3  yang  memberikan batasan  getaran  operasional,  yaitu  alarms  dan trips.  Alarms merupakan nilai batas dari getaran yang  ditentukan  untuk  memberikan  peringatan dini bahwa getaran sudah mencapai ataupun ada perubahan yang signifikan. Apabila batas alarms terjadi,  pengoperasian  mesin  dapat  dilanjutkan untuk sementara waktu sambil dilakukan investigasi  untuk  mengidentifikasi  penyebab perubahan  getaran  dan  menentukan  tindakan perbaikannya.
Gambar 3. Standar ISO 10816-3
Karakteristik  lain  dari  getaran  yang  agak khusus adalah pengukuran spike energy. Besaran dari spike  energy ini  agak  abstrak  karena  tidak dapat  dijelaskan  dengan  gambar  dari  getaran
bandul. Pengukuran spike energy adalah pengukuran  getaran  frekuensi  tinggi  akibat adanya  pulsa  dari  energi  getaran.  Pulsa  dari energi  getaran  yang  terjadi  pada  mesin  sebagai akibat dari:
 Permukaan  yang  cacat  dari element  rolling bearing atau gear.  Rubs,  impacts, dan  terjadi  kontak  antara logam  dengan  logam  di  dalam  mesin  yang berputar.
 Aliran  steam  dengan  tekanan  tinggi  atau kebocoran udar.
 Kavitasi  akibat  aliran  yang  turbulen  dalam fluida.

## Gambar 4. Standar enveloping

## 2.  METODELOGI PENELITIAN
Rangkaian kegiatan penelitian secara garis besar dapat dilihat pada diagram alir Gambar 3 sebagai berikut:
Gambar 5. Diagram alir penelitian
Penilitian  ini  dimulai  dengan  penerimaan laporan  dari  operator  mengenai  kondisi  pompa yang  abnormal  dengan  alat  yang  digunakan operation  vibropen dan  kemudian    melakukan
peninjauan  /  pengamatan  langsung  dilapangan untuk mengetaui kondisi terkini guna pengambilan data  temperatur  dan  vibrasi  menggunakan microlog analyzer GX.
Dari  peninjauan  yang  dilakukan,  diketahui masalah apa yang terjadi pada pompa dan motor tersebut. Salah atu upaya preventive maintenance yang  diakukan  pihak  PT.  Sulfindo  Adiusaha adalah  menganalisa  kondisi  motor  dan  pompa (condition  monitoring) dengan  menggunakan pengamatan secara vsual dan vibration monitoring.
Pengamatan  secara  visual  dilakukan  pada komponen  pompa  atau  motor  yang  mengalami kerusakan  saat  pembongkaran  berlangsung. Sedangkan  untuk  pengambilan  data  vibrasi, dilakukan pada 4 bagian yaitu sisi dalam dan luar motor,  serta  sisi  dalam  dan  luar  pompa.  Pada setiap sisi dilakukan pengambilan data sebanyak 3 kali, yaitu pada sisi horizontal, vertikal dan axial. Lokasi dan arah pengambilan data vibrasi seperti yang ditampilkan pada gambar berikut.
Gambar 6. Titik pengukuran vibrasi
Hasil yang didapat pada pemeriksaan vibrasi berupa  nilai  dari  besarnya  yang  terjadi,  namun data tersebut harus diolah terlebih dahulu, berikut gambaran proses pengukuran data vibrasi.
Gambar 7. Proses pengukuran vibrasi
Parameter yang dibandigkan adalah amplitudo  dan  frekuensi.  Karena  amplitudo sebanding dengan gaya eksitasi yang terjadi pada komponen pompa dan motor. Maka menurut teori, apabila terjadi kerusakan pada komponen pompa
dan  motor,  maka  akan  timbul  amplitudo  tinggi pada frekuensi tertentu.

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil laporan dari operator mengenai kondisi pompa  yang  abnormal  dengan  alat  yang digunakan operation yaitu  vibropen,  kemudian melakukan peninjauan dan pengamatan langsung dilapangan  untuk  mengetaui  kondisi  terkini  guna pengambilan data vibrasi menggunakan microlog analyzer  GX dengan transducer  accelerometer. Maka terdapat  pompa yang mengalami masalah, nilai  vibrasi  sudah  melebih  standar,  berikut  nilai vibrasi di jelaskan di Tabel 1.
Tabel 1 Data vibrasi & temperatur
Berikut analisa sinyal getaran velocity dari pompa P-011 C sisi Motor & pompa inboard:
Gambar 8. Sinyal getaran velocity motor inboard

## Gambar 9. Sinyal getaran velocity pompa inboard
Gambar  8  dan  9  merupakan  bentuk spektrum  dalam  domain  frekuensi.  Sumbu horizontal  menunjukan  frekuensi  dalam  bentuk
satuan  CPM  dan  sumbu  vertikal  menunjukan amplitudo dalam satuan mm/s.
Pada Gambar 8 Sinyal getaran velocity motor inboard (DE) terlihat:
 Frekuensi  2960  CPM  (2x  putaran  kerja) dengan amplitudo cukup besar (0.53 mm/s).
 Amplitudo di  frekuensi 1x  CPM dan  3x  CPM (Tabel 4.3)  lebih kecil dari frekuensi 2x CPM.
 Dan  amplitudo  terbesar  berada  di  frekuensi 8880  CPM  (6x  putaran  kerja)  dengan amplitudo (0.66 mm/s).
Pada  Gambar  9  Sinyal  getaran velocity pompa inbard (DE) :
 Terlihat  frekuensi  2960  CPM  (2x  putaran kerja)  dengan  amplitudo  cukup  besar  (0.98 mm/s).
 Amplitudo di  frekuensi 1x  CPM dan  3x  CPM (Tabel 4.3) lebih kecil dari frekuensi 2x CPM.
 Sama dengan sinyal getaran yang dihasilkan pada motor inboard amplitudo terbesar (Tabel 4.3)  berada  di  frekuensi  8880  CPM  (6x putaran kerja). Ini merupakan frekuensi sudu, dapat dihitung dari perhitungan dibawah ini:
Frekuensi  sudu  =  Jumlah  sudu  x  Putaran poros = 6 x 1480 RPM
= 8880 RPM
Tabel 2. Data Sinyal Getaran Velocity Motor dan Pompa inboard
Berikut trending dan sinyal getaran enveloping pompa inboard :
Gambar 10. Trending Sinyal Getaran Enveloping Pompa Inboard
Nilai overall enveloping mengalami  kenaikan terlihat dari trending condition monitoring (Gambar
10)  dan  nilai overall yang  sebelumnya  (6.08  gE) mengalami  kenaikan  menjadi  (14.11  gE)  nilai tersebut  melebihi  standar  yang  dijinkan  yaitu  (4 gE).  Nilai  (14.1  gE)  menunjukan  kriteria  dalam kondisi unacceptable / Danger .
Gambar 11. Sinyal Getaran Enveloping Pompa Inboard (DE)
Sinyal  getaran enveloping pompa  inboard (gambar  11)  muncul  amplitudo  tertinggi  di  sub harmonik  yaitu  0.4x  CPM  &  0.8x  CPM  (putaran kerja)  dan  muncul inter  harmonik frekuensinya pada 4.2x CPM & 8.4x CPM (putaran kerja).
Setelah  input  data  bearing  dan  perhitungan menggunakan software ,  maka  muncul  frekuensi eksitasi impuls disetiap komponen bantalan, dari sinyal  getaran  envelope  pompa  inboard  muncul amplitudo  tertinggi  berada  difrekuensi eksitasi impuls pada  komponen  bantalan  pemisah  (FTF) diikuti harmoniknya (Gambar 11 & Tabel 3). Dan sinyal getaran enveloping pompa inboard muncul amplitudo  tertinggi  berada  difrekuensi eksitasi impuls pada komponen bola bantalan (BSF) diikuti harmoniknya (Gambar 11 & Tabel 3).
Tabel 3. Frekuensi Fundamental Elemen Bantalan Pompa Inboard
Berikut analisa sinyal getaran dari pompa, P-011C sisi volute pompa:
Gambar 12. Trending sinyal getaran enveloping
volute pompa
Nilai overall enveloping mengalami  kenaikan terlihat dari trending condition monitoring (Gambar 12) dan nilai overall yang sebelumnya (10.27 gE) mengalami  kenaikan  mejadi  (23.64  gE)  nilai tersebut  melebihi  standar  yang  dijinkan  yaitu  (4 gE).  Nilai  (23.64  gE)  menunjukan  kriteria  dalam kondisi unacceptable / Danger .
Gambar 13. Sinyal getaran enveloping volute
Pompa
Dari sinyal getaran enveloping volute (gambar 13) muncul frekuensi sinyal getaran secara acak hingga  di  frekuensi  tinggi  dengan  amplitudo terbesar  di  frekuensi  1.55x  CPM  (putaran  kerja) dengan  nilai  amplitudo  (0.89  gE).  Dan  kondisi pada  saat  pompa  operasi  disisi volute terdengar suara  dengan  tingkat  kebisingan  yang  tidak normal.
Gambar 14. Sinyal getaran velocity volute pompa
Tabel 4. Data sinyal getaran velocity volute pompa Volute Pompa Frekuensi (CPM) Putaran Kerja (Order) Amplitudo (mm/s) 1238 0.8x 0.18 1480 1x 0.61 2960 2x 0.23 4440 3x 0.35 5920 4 0.09 7400 5x 0.15
8410 5.6x 0.18 8880 6x 0.46 19240 13x 0.31
Ditunjukan  pada  sinyal  getaran  velocity (gambar  14  &  Tabel  4)  muncul  frekuensi  sudu diikuti  harmonik  2x  frekuensi  sudu,  yang  mana dapat dihitung dari perhitungan dibawah ini:
Frekuensi sudu= Jumlah sudu x Putaran poros = 6 x 1480 RPM = 8880 RPM
Tabel 5. Hasil Analisa Sinyal Getaran Motor & Pompa Sentrifugal P-011C

## 3.1 Analisa Akar Permasalahan
Berdasarkan analisa sinyal getaran (vibrasi) yang dilakukan telah diketahui kerusakan apa saja yang terjadi pada pompa sentrifugal P-011 C, kemudian langkah  selanjutnya  dibuatlah  ishikawa  diagram untuk memudahkan analisa akar dari kerusakan.
Gambar 15. Ishikawa diagram kerusakan pompa
Dari  pemeriksaan  yang  telah  dilakukan diketahui  bahwa  terdapat  beberapa  kerusakan pada komponen pompa, sehingga perlu penelusuran lebih lanjut mengapa potongan kayu dapat  masuk  ke  aliran  masuk  pompa,  dari  hasil penelusuran dan pengamatan langsung terhadap pompa sentrifugal P-011 C antara lain:
 Struktur cooling    tower diperbaki  (pergantian kayu  struktur)  di  bulan  november  2016 (Gambar  16),  sehingga  dapat  dimungkinkan sepihan  potongan  kayu  terjatuh  di basin cooling  water dan  tergerus  air  sehingga menuju aliran masuk pompa sentrifugal.
Gambar 16. Kondisi struktur cooling tower
 Pada  sistem  instalasi  pompa  sentrifugal  P- 011  C  tidak  terdapat strainer (Gambar  17), sehingga benda asing dapat masuk ke bagian volute pompa yang mengakibatkan kerusakan pada impeller.
Gambar 17. Sistem Instalasi Pipa Suction Pompa
P-011C
 Dan  pada  sisi housing  bearing mengalami kebocoran seal pelumas  bantalan  yang ditandai  keluarnya  pelumas  di  area cover bantalan  (Gambar  18),  sehingga  bantalan mengalami kekurangan pelumas.
Gambar 18. Area Kebocoran Pelumas Bantalan
Untuk  menganalisa  hingga  akar  penyebab kerusakan, maka ishikawa diagram pompa secara keseluruhan  dibuat  lebih  detail  pada  komponen
pompa  yang  mengalami  kerusakan  agar  didapat penyebab akar penyebab kerusakannya.
Gambar 19. Ishikawa Diagram Kerusakan Poros Pompa
Dari pemeriksaan yang telah dilakukan bahwa kerusakan sudu impeller mengakibatkan kavitasi, disebabkan  oleh  potongan  kayu  yang  masuk keruang  sudu  impeller  sehingga  getaran  yang berlebih disisi pompa dan menyebabkan kebocoran  seal  bantalan  pompa.  Kekurangan pelumas pada  bantalan  mengakibatkan bantalan kontak  langsung  terhadap  komponen  yang lainnya tanpa adanya pelapis, sehingga bantalan menglami  kerusakan.  Kerusakan  bantalan  yang tidak  lansung  ditindak  lanjuti  dikarenakan  untuk mempertahankan produksi yang maksimal menyebabkan  kerussakan  pada  poros  pompa karena sistem pelumasan bantalan tidak mencukupi, dari kerusakan tersebut
menyebabkan misalignment .

## 3.2 Rekomendasi Perbaikan
Berdasarkan  kerusakan  yang  terjadi  dan  analisa akar penyebab kerusakannya,  maka dirumuskan strategi  perbaikan  dan  perawatan  untuk  setiap komponen  yang  mengalami  kerusakan  yang dibuat pada Tabel 6 sebagai berikut.
Tabel 6. Rekomendasi Perbaikan Untuk Komponen yang Mengalami Kerusakan
Penambahn strainer pada pipa aliran masuk (suction) guna  untuk  menghindari  kotoran  atau benda  asing  keruang  sudu  impeller  yang  dapat mengakibatkan  kerusakan  tersebut  terulang kembali  dan  melaksanakan  perbaikan  atau perawatan sesuai prosedur.

## 4.  KESIMPULAN
Kesimpulan yang diperoleh dari hasil inspeksi dan analisa  kerusakan  yang  dibahas  dalam  tugas akhir ini antara lain:
1)  Kerusakan yang terjadi pada pompa sentrifugal P-011 C adalah:  Dari  sinyal  getaran  motor  &  pompa inboard diindikasikan parallel misalignment.  Sisi  Pompa Inboard  &  outboard dari pembacaan sinyal getaran dapat disimpulkan  bahwa  kerusakan  pada komponen bantalan disisi bola & pemisah yang  ditandai  munculnya  nilai  frekuensi eksitasi fundamental impuls pada komponen  bantalan  tersebut    dan dindikasikan  kelonggaran  mekanik  disisi bearing yang ditandai munculnya frekuensi sub-harmonik dan inter
harmonik,  menurut illustrated  vibration diagnostic  chart  technical  associates  of charlotte .  Dan volute pompa dari analisa pembacaan sinyal getaran dapat
disimpulkan  terdapat  kerusakan  pada sudu  pompa  sehingga  mengakibatkan kavitasi, yang ditandai munculnya frekuensi  sudu  diikuti  harmonik  2x frekuensi  sudu  dan  munculnya  sinyal random di frekuensi rendah hingga tinggi. Pada  saat  pompa  beroperasi  terdengar suara  dengan  tingkat  kebisingan  yang tidak normal.
2)  Karakteristik  sinyal  getaran  yang  dihasilkan adalah:
 Getaran  yang  terjadi  lebih  besar  diarah radial poros  dan  2x  putaran  kerja  nilai amplitudo  lebih  besar  dibandingkan  1x putaran kerja dapat diindikasikan parallel misalignment .
 Pada domain frekuensi, indikasi pertama kerusakan  bantalan  dapat  diamati  pada daerah frekuensi tinggi.  Bantalan  yang  mengalami  kerusakan pada bagian pemisah (cage)
menghasilkan  amplitudo  dominan  pada 600  CPM  (1xFTF)  dan  kerusakan  bola akan  menghasilkan  ampitudo  dominan pada 6300 CPM (2xBSF).
 Kerusakan  pada  sudu  impeller  pompa menghasilkan  amplitudo  dominan  di putaran    kerja  pompa  itu  sendiri  (1500 CPM)  dan  diikiuti  amplitudo  dominan  di frekuensi  sudu impeller hingga  harmonik (2xBPF).
3)  Akar  permasalahan  dari  kerusakan  pompa sentrifugal  P-011  C  adalah  disebabkan  oleh potongan  kayu  yang  masuk  keruang  sudu impeller sehingga getaran yang berlebih disisi pompa  dan  menyebabkan  kebocoran  seal bantalan  pompa.  Kekurangan  pelumas  pada bantalan  mengakibatkan  bantalan  kontak langsung  terhadap  komponen  yang  lainnya tanpa  adanya  pelapis,  sehingga  bantalan menglami kerusakan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Berry,  J.  (1992). Interpreting  The  Severity Charts . Technical Associates of Charlotte.
[2].  Berry, J. (1993). Vibration Analysis Techniques  and  How  to  Best  Employ Narrowband  Spectral  Envelope  Alarms . Technical Associates of Charlotte.
[3].  Berry, J. (1996). Illustrated Vibration Diagnostic  Chart (Page  1-5).  Technical Associates of Charlotte.
[4].  Mobius  Institute.  (2005). Vibration  Training Quick Reference. Victoria.
[5].  Sularso  &  Haruo,  T.  (2000). Pompa  dan Kompressor. Jakarta:  Penerbit  PT  Paradnya Paramita.
[6].  Wiliam,  T.  T.  (1986). Teori  Getaran  dengan Penerapan. Jakarta: Penerbit Erlangga.