monitoring getaran kapal

Double Degree Marine Engineering, FTK-ITS

Condition Monitorin

g

CONDITION MONITORINGMonitoring Getaran pada KapalDevi Samosir / 42 12 101 022

[MONITORING GETARAN KAPAL] Condition Monitoring

BAB IPENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANGPada umumnya getaran kapal berasal dari main engine. Semua main engine

di produksi dan di desain agar tingkat getarannya rendah sehinggga tidak mengganggu ABK (American Bureau of Shipping) dan para penumpang kapal. Akan tetapi selama pengoperasiannya semakin lama, maka tingkat getaran juga akan semakin tinggi, hal ini disebabkan karenabeberapa hal yang diantaranya yaitu kelelahan bahan, keausan, deformasi, dan penempatan struktur sehingga kejadian - kejadian tersebut dapat menaikkan besar celah antara bagian – bagian yang rapat, ketidak lurusan pada poros dan keretakan material. Secara garis besar sumber eksitasi getaran di kapal antara lain: motor penggerak utama, generator, gearbox poros, propeller, dan gelombang laut. Sistem propulsi kapal adalah suatu mekanisme penghasil gaya dorong kapal untuk melawan tahanan udara dan tahanan air sehingga kapal mampu mempertahankan kecepatan dinas (Vs) yang telah direncanakan. Gaya aksial propeller ditahan oleh thrust blocks sehingga thrust block dan pondasinya akan mengalami pergeseran secara longitudinal. System propulsi ini akan bergetar secara longitudinal pada posisi thrust block. Pada propeller juga bekerja enam komponen gaya. Gaya dan momen tersebut terjadi karena propeller berputar pada daerah wake yang tidak uniform, dan dengan adanya gaya/momen tersebut maka system propulsi mengalami getaran torsional. Berdasarkan uraian diatas maka getaran yang sangat berpengaruh pada factor kenyamanan penumpang terjadi pada kamar mesin yaitu system propulsi kapal.

1.2 RUMUSAN MASALAH1. Pengertian getaran mesin?2. Pengertian monitoring?3. Penyebab dari getaran pada mesin?4. Hal yang menjadi alasan untuk dimonitoring?5. Langkah dan proses monitoring?

1.3 TUJUAN1. Memahami konsep permasalahan akan getaran pada mesin

2. Memahami konsep monitoring getaran pada mesin

3. Memahami langkah dan proses monitoring getaran pada mesin

4. Mengetahui permasalahan yang muncul akibat getaran pada mesin


BAB IIKAJIAN PUSTAKA

2.1 GETARAN

Getaran atau vibration merupakan fenomena mekanik dimana osilasi terjadi di sekitar

pusat keseimbangan. Osilasi mungkin periodik yang terjadi seperti gerakan bandul atau

seperti gerakan ban di jalan kerikil. Getaran hanya membuang-buang energi dan

menciptakan suara yang tidak diinginkan atau kebisingan.

Prinsip getaran tidak asing bagi kita dalam kehidupan kita sehari hari, benda yang

bergerak pasti mengeluarkan getaran. Contoh sederhananya adalah kursi yang kita

pindah akan mengeluarkan suara, kenapa mengeluarkan suara? Karena ada getaran

terjadi antara kursi dan lantai, contoh lain adalah sebuah gitar jika kita petik akan

mengeluarkan bunyi, hal itu juga karena getaran pada dawai gitar tersebut,

serangkaian pendulum yang kita gerakkan dan menyentuh satu dengan yang lainnya

juga akan mengeluarkan getaran. Sebuah kendaraan yang melewati jalan yang tidak

rata/bergelombang juga akan mengeluarkan getaran.

Getaran yang terjadi pada benda benda yang bergerak umumnya akan mengeluarkan

suara, namun bisa juga akan menghasilkan panas, bagaimana bisa getaran

menghasilkan panas? Contoh sederhana adalah disaat kita menggosok gosokkan kaki

kelantai tentunya akan menghasilkan getaran dan kita merasakan suhu di telapak kaki

akan meningkat (hangat).

2.2 PENYEBAB GETARAN

Ada beberapa penyebab getaran pada mesin , yaitu:

1. Pengulangan gaya

Sebuah contoh dari kapal yang bersandar di pelabuhan/galangan, yang terkena

ombak hingga mengakibatkan gaya gerak pada kapal tersebut. Terpaan dari ombak

itu mengakibatkan gerakan pada kapal dan hal itu akan terus mengayun kapal

sampai mendekati titik keseimbangan kapal kembali, dan kembali kerelatif

seimbang. Begitu juga ketidak seimbangan yang terjadi pada mesin , suatu misal


sebuah mesin yang memiliki titik as/pusat yang sudah tidak seimbang akan

berakibat putaran mengayun yang mengakibatkan ada porsentase gaya ayunan

tersebut yang terus mengikutinya. Pada sebuah kipas yang memiliki bilah kipas

yang tidak seimbang (bisa jadi karena satu bilah pecah/cacat) akan mengakibatkan

ketidak seimbangan putaran kipas tersebut.

2. Kelonggaran

Dikarenakan komponen pendukung pada sebuah mesin tidak cukup kuat

pemasangannya akan mengakibatkan getaran, bahkan hal tersebut sampai tidak

terkendali.

3. Resonansi

Hal ini berhubungan dengan ritme daya dorong sebuah mesin, pada ritme yang

tepat ( saat yang paling tepat untuk di dorong) akan menghasilkan titik kekuatan

mesin yang maksimal. Namun pada ritme yang tidak tepat akan memperlambat

proses menuju titik maksimal pemakaian daya dorong mesin dalam hal ini akan

muncul getaran bebas pada ketidak tepatan ritme daya dorong yang di butuhkan.

Contoh sederhana sebuah ayunan anak, disaat mengharap dorongan yang

maksimal untuk menuju ketinggian maksimal di butuhkan dorongan pada waktu

yang tepat tanpa ada benturan tenaga dorongan dengan ritme ayunan.

2.3 MONITORING

Monitoring (pemantauan) adalah pemantauan yang dapat dijelaskan sebagai

kesadaran (awareness) tentang apa yang ingin diketahui, pemantauan berkadar tingkat

tinggi dilakukan agar dapat membuat pengukuran melalui waktu yang menunjukkan

pergerakan ke arah tujuan atau menjauh dari itu. Monitoring akan memberikan

informasi tentang status dan kecenderungan bahwa pengukuran dan evaluasi yang

diselesaikan berulang dari waktu ke waktu, pemantauan umumnya dilakukan untuk

tujuan tertentu, untuk memeriksa terhadap proses berikut objek atau untuk

mengevaluasi kondisi atau kemajuan menuju tujuan hasil manajemen atas efek

tindakan dari beberapa jenis antara lain tindakan untuk mempertahankan manajemen

yang sedang berjalan.


2.4 TUJUAN MONITORING

Pada saat dilakukan pengukuran getaran suatu mesin, maka akan timbul suatu

pertanyaan,untuk apa sebenarnya dilakukan pengukuran tersebut. Dalam suatu

pengukuran jelas bahwa tujuannya adalah untuk mendapatkan data, tetapi selanjutnya

untuk apa data tersebut diambil. Ada beberapa tujuan pengambilan data getaran

suatu mesin, tujuan tersebut adalah :

1. Pengukuran rutin

Pengukuran yang dilakukan secara rutin dan periodik bertujuan untuk dapat

mengetahui kerusakan yang terjadi pada suatu mesin secara dini, sehingga dengan

informasi tersebut kita dapat menyusun jadual perbaikan dari suatu mesin.

2. Pengukuran referensi

Suatu pengukuran yang diambil pada saat suatu mesin dalam kondisi baik,

kesetimbangannya maupun kelurusannya ataupun bagian-bagiannya yang lain,

serta beroperasi dalam kondisi normal. Getaran hasil pengukuran tersebut sebagai

acuan dan pembanding bagi pengukuran-pengukuran selanjutnya

3. Pengukuran sebelum dan sesudah perawatan

Pengukuran yang dilakukan sebelum perbaikan sehingga dapat memberikan

informasi pada kita mesin mana yang membutuhkan perbaikan dan mana yang

tidak. Pengukuran yang dilakukan setelah perbaikan sehingga dapat memberikan

informasi pada kita bahwa masalah yang terjadi pada mesin tersebut telah selesai,

hal tersebut sekaligus juga memberikan informasi pada kita bahwa pekerjaan

perbaikan yang kita lakukan berhasil dengan baik.

4. Troubleshooting

Pengukuran getaran dilakukan pada suatu mesin yang mempunyai level getaran

cukup tinggi, yang diperkirakan terjadi akibat adanya kelainan pada mesin tersebut.

Pengukuran getaran ini mempunyai tujuan untuk menganalisa bagian mana dari

mesin tersebut yang mengalami kelainan kerusakan.


2.5 PERALATAN MONITORING

Dalam pengambilan data suatu getaran agar supaya informasi mengenai data

getaran tersebut mempunyai arti, maka kita harus mengenal dengan baik alat yang

akan kita gunakan. Ada beberapa alat standard yang biasanya digunakan dalam suatu

pengukuran getaran antara lain :

1. Vibration meter

Vibration meter biasanya bentuknya kecil dan ringan sehingga mudah dibawa dan

dioperasikan dengan battery serta dapat mengambil data getaran pada suatu

mesin dengan cepat. Pada umumnya terdiri dari sebuah probe, kabel dan meter

untuk menampilkan harga getaran. Alat ini juga dilengkapi dengan switch selector

untuk memilih parameter getaran yang akan diukur.

Vibration meter ini hanya membaca harga overall (besarnya level getaran) tanpa

memberikan informasi mengenai frekuensi dari getaran tersebut. Pemakaian alat

ini cukup mudah sehingga tidak diperlukan seorang operator yang harus ahli dalam

bidang getaran. Pada umumnya alat ini digunakan untuk memonitor "trend

getaran" dari suatu mesin. Jika trend getaran suatu mesin menunjukkan kenaikan

melebihi level getaran yang diperbolehkan, maka akan dilakukan analisa lebih

lanjut dengan menggunakan alat yang lebih lengkap.

Gambar 1 Vibration Meter

2. Vibration analyzer

Alat ini mempunyai kemampuan untuk mengukur amplitude dan frekuensi getaran

yang akan dianalisa. Karena biasanya sebuah mesin mempunyai lebih dari satu

frekuensi getaran yang ditimbulkan, frekuensi getaran yang timbul tersebut akan

sesuai dengan kerusakan yang tedadi pada mesin tersebut. Alat ini biasanya


dilengkapi dengan meter untuk membaca amplitudo getaran yang biasanya juga

menyediakan beberapa pilihan skala. Alat ini juga memberikan informasi mengenai

data spektrum dari getaran yang terjadi, yaitu data amplitudo terhadap

frekuensinya, data ini sangat berguna untuk analisa kerusakan suatu mesin. Dalam

pengoperasiannya vibration analyzer ini membutuhkan seorang operator yang

sedikit mengerti mengenai analisa vibrasi.

Gambar 2 Vibration Analyzer

3. Shock pulse meter

Gambar 3 Shock Pulse Meter

Shock pulse meter adalah , alat yang khusus untuk memonitoring kondisi

antifriction bearing yang biasanya sulit dideteksi dengan metode analisa getaran

yang konvensional. Prinsip kerja dari shock pulse meter ini adalah mengukur

gelombang kejut akibat terjadi gaya impact pada suatu benda, intensitas

gelombang kejut itulah yang mengindikasikan besarnya kerusakan dari bearing


tersebut. Pads sistem SPM ini biasanya memakai tranduser piezo-electric yang

telah dibuat sedemikian rupa sehingga mempunyai frekwensi resonansi sekitar 32

KHz. Dengan menggunakan probe tersebut maka SPM ini dapat mengurangi

pengaruh getaran terhadap pengukuran besarnya impact yang terjadi

Pemilihan titik ukur pada rumah bearing adalah sangat penting karena gelombang

kejut ditransmisikan dari bearing ke tranduser melalui dinding dari rumah bearing,

sehingga sinyal tersebut bisa berkurang karena terjadi pelemahan pada saat

perjalanan sinyal tersebut. Beberapa prinsip yang secara umum bisa dipakai sebagi

acuan dalam menentukan titik ukur yakni :

a. Jejak sinyal antara bearing dengan probe harus sedekat mungkin.

b. Probe harus ditempatkan sedekat mungkin terhadap daerah beban dari

bearing.

c. Lintasan sinyal harus terdiri dari satu sistem mekanis antara bearing dengan

rumah bearing. Sebagai contoh, apabila pada rumah bearing digunakan cover

sebagai sistem mekanis kedua, maka titik ukur tidak boleh diambil pada posisi

ini.

4. Osciloskop

Osciloskop adalah salah satu peralatan yang berguna untuk melengkapi data

getaran yang akan dianalisa. Sebuah osciloskop dapat memberikan sebuah

informasi mengenai bentuk gelombang dari getaran suatu mesin. Beberapa

kerusakan mesin dapat diiden-tifikasi dengan melihat bentuk gelombang getaran

yang dihasilkan, sebagai contoh, kerusakan akibat unbalance atau misalignment

akan menghasilkan bentuk gelombang yang spesifik, begitu juga apabila terjadi

kelonggaran mekanis (mechanical looseness), oil whirl atau kerusakan pada anti

friction bearing dapat menghasilkan gelombang dengan bentuk-bentuk tertentu.

Osiloskop juga dapat memberikan informasi tambahan yaitu : untuk mengevaluasi

data yang diperoleh dari tranduser non- contact (proximitor). Data ini dapat

memberikan informasi pada kita mengenai posisi dan getaran shaft relatif terhadap


rumah bearing, ini biasanya digunakan pada mesin- mesin yang besar dan

menggunakan sleeve bearing (bantalan luncur).

Disamping itu dengan menggunakan dual osciloscop (yang memberikan fasilitas

pembacaan vertikal maupun horizontal), dan minimal dua tranduser non-contact

pada posisi vertikal dan horizontal maka kita dapat menganalisa kerusakan suatu

mesin ditinjau dari bentuk "orbit"nya.

Gambar 4 Osciloskop

2.6 MANFAAT MONITORING

1. Mengurangi kerusakan mesin yang parah

Dengan pemantauan getaran mesin secara teratur tentunya akan menghindari

kerusakan yang semakin parah pada mesin. Sekali lagi akan menekan budget untuk

pembelian mesin baru.

2. Konsumsi daya bisa rendah

Dalam beroperasinya mesin yang bergetar tinggi di pastikan akan membutuhkan

lebih daya konsumsi, hal ini wajar karena putaran mesin akan semakin berat.

3. Mengurangi peluang untuk ganti mesin

Bayangkan seandainya mesin rusak parah, apa yang terjadi? tentunya harus

dilakukan penggantian. Belum tentu mesin yang sama persisi seperti yang di

butuhkan masih tersedia dan masih di produksi oleh pembuatnya. Solusi


mengganti mesin yang lain tentunya berpengaruh pada sistem insatalasi dan hal itu

akan sangat tinggi dana yang harus dianggarkan untuk membangun sistem baru.

4. Mengurangi peluang untuk mengganti komponen mesin

Dengan menunggu spare part ataupun mesin baru jika tersedia akan berpengaruh

pada hasil produksi, karena waktu akan terbuang.

5. Material dapat disesuaikan dengan kebutuhan mesin

Dalam prakteknya sebagian teknisi mesin merancang sendiri cara untuk mengatasi

mesin yang bermasalah dengan cepat tapi tidak benar.

6. Mengurangi pemeliharaan yang tidak perlu

Tanpa memonitor getaran mesin secara up to date, pemeliharaan sering tidak

mengarah pada sasaran yang sebenarnya getaran mesin adalah indikasi yang paling

vital.

7. Menjaga kualitas mesin dan komponen mesin

Sudah wajar dan bukan hal baru lagi bahwa barang produksi asli pada spart part

mesin lebih bisa dipercaya kehandalannya daripada spart part keluaran baru.

Meskipun sama sama satu produk (relatif).

8. Meningkatkan keamanan kerja

Ini hal yang paling penting, dengan pemantauan getaran mesin dengan segala

penyelesaian nya akan menghilangkan kebisingan yang berlebihan yang

mengakibatkan ketidaknyamanan di tempat kerja. Kelonggaran komponen mesin

tentunya akan sangat berbahaya untuk area sekitar mesin.


BAB IIISTUDI KASUS

1. Nama Kapal : KM. KUMALA2. Tempat Pembuatan : JEPANG3. Galangan Pembangunan : Kurushima Zosen Co. Ltd.4. Tahun Pembuatan : 19895. Bahan : BAJA6. Type Kapal : Kapal Motor Penumpang dan kendaraan7. Klasifikasi : -8. Surat Ukur No. : -

Ukuran Utama1. Panjang seluruhnya :104.20 m2. Panjang Garis Air : 94.00 m3. Lebar : 19.20 m4. Dalam : 6.30 m5. Sarat Maximum : 4.60 m6. G.R.T : 3363, 74 GRT

Kapasitas Tangki1. Tangki Bahan Bakar : 191.2 m3/ton2. Tangki Air Tawar : 97.0 m3/ton3. Tangki Ballast : 1025.7 m3/ton

Mesin Utama1. Merk : NIIGATA2. Type : 6 MMG. 31 EZ3. Tenaga Kuda / PK: 4 x 20004. Jumlah Mesin: 45. Kecepatan Maksimum: 12 KNOTS6. Th. Pembuatan Mesin: 19877. R.P.M: 6008. Jenis Bahan Bakar: HFO

MESIN BANTU1. Merk : DAIHATSU2. Type : 6 PS TC 26 D3. Tenaga Kuda / PK : 3 x 700 DK4. Jumlah Mesin:3

Kapasitas Muata. Jumlah penumpang: 950 Penumpangb. Jumlah Kendaraan: 60 Kendaraan campuranc. Jumlah Crew : 35 Orang


Pintu Rampa1. Pintu Rampa Haluan : P = …….m,L = …. m2. Pintu Rampa Buritan : P = …… m,L =..….m3.Pintu Rampa Kiri : P = …5 m, L= …3,8. m4. Pintu Rampa Kanan :P =…4...m, L =…3,8..

Alat yang Digunakan Untuk Mengukur GetaranInput data yang digunakan yaitu langsung mengambil dari KM Kumala yang akan di analisa tingkat getarannya dengan menggunakan alat FFT (Fast Fourier Transom) analyzer PL 20 merek inmarsat. Alat ini dapat menganalisa domain frekuensi dan domain waktu. Input pada alat ini berupa gelombang yang kontinyu. Gelombang tersebut dapat berasal dari input tranducer yang memiliki percepatan, displacement dan tekanan yang proporsional. Adapun spesifikasi dari FFT AnalyserPL 20 adalah sebagai berikut:

INPUT No channel: 2 Rentang voltage: +/-5mV - +/-5V Input voltage maksimum : >+/- 18V Scala : penyesuaian skala pada unit engineering Rentang frekuensi: DC 25Hz – 20KHz dalam 9 jangkauan( dengan anti – aliansing filter). Input coupling: DC, AC, Percepatan atau ground Sampling rate/bandwith ratio: 2.51:1 Resolusi display: 256x128 pixels

Gambar 5 FFT Analyser PL 20

Penentuan Titik Pengukuran

Sebelum melakukan pengukuran getaran, terlebih dahulu menentukan titik pengukuran pada system propulsi dan pada tiap deck kapal KM. KUMALA. Pengukuran dilakukan pada tiap pondasi mesin, pondasi gearbox dan pondasi thrust block.


Gambar 6 Titik-titik Pengukuran pada Sistem Propulsi

Gambar 7 Titik Pengukuran pada Geladak C

Gambar 8 Titik Pengukuran pada Geladak B

Gambar 9 Pengukuran Pondasi pada Main Engine

Sistem Propulsi A rms (g) A ABS (g)ME 1 0,6867 0,75ME 2 0,6312 0,75ME 3 0,75085 0,75ME 4 0,72465 0,75GB 1 0.5448 0,75GB 2 0,7731 0,75TB 1 0,7615 0,75TB 2 0,6445 0,75


Gambar 10 Perbandingan Getaran Torsional dengan Standard ABS(a) dan pada semua titik (b)

a b


BAB IVKESIMPULAN

1. Nilai hasil perhitungan secara teoriuntuk getaran longitudinal sebesar 3,432E-05m/s2. Sedangkanperhitungan untuk nilai osilasi torsi getaran torsional sebesar 7,3409E-02 m/s2. Pengecekan standart menurut perhitungan secara teori, besarnya getaran longitudinal dan getaran torsional pada kapal KM. Kumala masih memenuhi standart ABS (American Bureau of Shipping).

2. Pengukuran secara langsung pada KM. Kumala, bagian yang memenuhi standart adalah pada bagian pondasi main engine 1, pondasi main engine 2, pondasi main engine 4, pondasi gearbox 1, dan pondasi thrust blok 1. Pada bagian pondasi ME 3 , Pondasi gearbox dan pondasi thrust blok 2 tidak memenuhi standart ABS (America Bureau of Shipping) karena hasil pengukuran menunjukkan bahwa nilai osilasi torsi melebihi standart yang telah ditentukan, yaitu melebih 0.75 m/s2 . Berdasarkan hasil pengukuran getaran didapatkan nilai amplitudo getaran antara 0,5 – 1 m/s2, maka dalam tabel tingkat getaran menurut ISO termasuk pada tingkat getaran tidak nyaman yang wajar (Fairly Uncomfortable).

3. Getaran pada ruang penumpang KM. Kumala masih memenuhi peraturan – peraturan Keputusan Menteri Tenaga Kerja No. Kep. 51/Men/1999 Tanggal 16 April 1999; ISO2631-1 (1997); dan Lloyd’s Register’s.

4. Langkah untuk mengurangi getaran yaitu dengan balancing propeller, shaft alignment dan penambahan lapisan semen pada lantai tiap deck penumpang.

monitoring getaran kapal

Documents