Arsip untuk Oktober, 2008

Introduction Of Basic Pump

Posted in Rotating Equipment on Oktober 29, 2008 by pencarilmu

INTRODUCTION

Only the sail can contend with the pump for the title of the earliest invention for the conversion of natural energy to useful work, and it is doubtful that the sail takes precedence.Because the sail cannot, in any event, be classified as a machine, the pump stands essentially

unchallenged as the earliest form of machine for substituting natural energy for human physical effort. The earliest pumps we know of are variously known, depending on which culture recorded their description, as Persian wheels, waterwheels, or norias. These devices were all undershot waterwheels containing buckets that filled with water when they were submerged in a stream and that automatically emptied into a collecting trough as they were carried to their highest point by the rotating wheel. Similar waterwheels have continued in existence in parts of the Orient even into the twentieth century. The best-known of the early pumps, the Archimedean screw, also persists into modern times. It is still being manufactured for low-head applications where the liquid is frequently laden with trash or other solids.

Perhaps most interesting, however, is the fact that with all the technological development that has occurred since ancient times, including the transformation from water power through other forms of energy all the way to nuclear fission, the pump remains probably the second most common machine in use, exceeded in numbers only by the electric motor. Because pumps have existed for so long and are so widely used, it is hardly surprising that they are produced in a seemingly endless variety of sizes and types and are applied to an apparently equally endless variety of services. Although this variety has contributed to an extensive body of periodical literature, it has also tended to preclude the publication of comprehensive works.With the preparation of this handbook, an effort has been made to create just such a comprehensive source.  Even here, however, it has been necessary to impose a limitation on subject matter. It has been necessary to exclude material uniquely pertinent to certain types of auxiliary pumps that lose their identity to the basic machine they serve and where the user controls neither the specification, purchase, nor operation of the pump. Examples of such pumps would be those incorporated into automobiles or domestic appliances. Nevertheless, these pumps do fall within classifications and types covered in the handbook, and basic information on them may therefore be obtained herein after the type of pump has been identified. Only specific details of these highly proprietary applications are omitted. Such extensive coverage has required the establishment of a systematic method of classifying pumps. Although some rare types may have been overlooked in spite of all precautions, and obsolete types that are no longer of practical importance have been deliberately omitted, principal classifications and subordinate types are covered in the following section.

CLASSIFICATION OF PUMPS

Pumps may be classified on the basis of the applications they serve, the materials from which they are constructed, the liquids they handle, and even their orientation in space. All such classifications, however, are limited in scope and tend to substantially overlap each other. A more basic system of classification, the one used in this handbook, first defines the principle by which energy is added to the fluid, goes on to identify the means by which this principle is implemented, and finally delineates specific geometries commonly employed. This system is therefore related to the pump itself and is unrelated to any consideration external to the pump or even to the materials from which it may be constructed. Under this system, all pumps may be divided into two major categories: (1) dynamic, in which energy is continuously added to increase the fluid velocities within the machine.

to values greater than those occurring at the discharge so subsequent velocity reduction within or beyond the pump produces a pressure increase, and (2) displacement, in which energy is periodically added by application of force to one or more movable boundaries of any desired number of enclosed, fluid-containing volumes, resulting in a direct increase in pressure up to the value required to move the fluid through valves or ports into the discharge line. Dynamic pumps may be further subdivided into several varieties of centrifugal and other special-effect pumps. Figure 1 presents in outline form a summary of the significant classifications and sub classifications within this category. Displacement pumps are essentially divided into reciprocating and rotary types, depending on the nature of movement of the pressure-producing members. Each of these major classifications may be further subdivided into several specific types of commercial importance, as indicated in Figure 2. Definitions of the terms employed in Figures 1 and 2, where they are not self-evident, and illustrations and further information on classifications shown are contained in the appropriate sections of this book.

OPTIMUM GEOMETRY VERSUS SPECIFIC SPEED

Optimum geometry of pump rotors is primarily influenced by the specific speed NS or _S, defined as shown in Figure 3. This parameter is one of the dimensionless groups that emerges from an analysis of the complete physical equation for pump performance. In this

equation, performance quantities such as efficiency h and head _H (or just H) are stated to be functions of the volume flow rate Q, rotative speed N or angular speed _, rotor diameter D or radius r, viscosity, NPSHA, and a few quantities that have lesser influence. For low viscosity (high Reynolds number) and NPSHA that exceeds what the pump requires (namely NPSHR), the performance in terms of the head coefficient c _ g_H/(_2r2) is influenced only by the flow coefficient or “specific flow”Qs_Q/(_r3).Now, if one divides Qs 1/2 by c3/4, the rotor.

radius r (_ D/2) drops out (which is convenient because we don’t usually know it ahead of time), and we get the universal specific speed _S as the major dependent variable—in terms of which the hydraulic design is optimized for maximum efficiency, as shown in Figure 3. This optimum geometry carries with it an associated unique value of the head coefficient c, thereby effectively sizing the rotor. For “rotodynamic” or impeller pumps, imagining speed N and head _H to be constant over the NS-range shown yields increasing optimum impeller diameter as shown. This size progression shows that the optimum head coefficient c decreases with increasing specific speed. Outside the NS range shown in Figure 3 for each type of rotor, the efficiency becomes unsatisfactory in comparison to that achievable with the configuration shown for this NS. Rotary positive displacement machines such as vane pumps, gear pumps, and a variety of screw pump configurations are more appropriate for the lower values of NS, the lowest NSvalues requiring reciprocating (piston or plunger) positive displacement pumps. Regarding units for these relationships, the rotative speed N is in revolutions per second (rps) unless stated to be in rpm because the quantity of g_H usually has the units of length squared per second squared. The diameter D has the same length unit as the head; for example, in the rotor size equation, head in feet would imply diameter in feet. The universal specific speed _S has the same value for any combination of consistent units, and similarly shaped turbine and compressor wheels have similar values of _S—making it truly “universal.” Note that for the unit of time of seconds, _ is given as radians per second [_ N(rpm) _ p/30], where radians are unit less.

SELECTION OF PUMPS

Given the variety of pumps that is evident from the foregoing system of classification, it is conceivable that an inexperienced person might well become somewhat bewildered in trying to determine the particular type to use in meeting most effectively the requirements

for a given installation. Recognizing this, the editors have incorporated in Chapter 11, “Selecting and Purchasing Pumps,” a guide that provides the reader with reasonable familiarity regarding the details that must be established by or on behalf of the user in order to assure an adequate match between system and pump.

 

Supplementing the information contained in Chapter 11, the sections on centrifugal, rotary, and reciprocating pumps also provide valuable insights into the capabilities and limitations of each of these classes. None of these, however, provide a concise comparison between the various types, and Figure 4 has been included here to do just that, at least for the basic criteria of pressure and capacity. The lines plotted in Figure 4 for each of the three pump classes represent the upper limits of pressure and capacity currently available commercially throughout the world. At or close to the limits shown, only a few sources may be available, and pumps may well be specially engineered to meet performance requirements. At lower values of pressure and capacity, well within the envelopes of coverage, pumps may be available from dozens of sources as pre-engineered, or standard, products. Note also that reciprocating pumps run off the pressure scale, whereas centrifugals run off the capacity scale. For the former, some highly specialized units are obtainable at least up to 150,000 lb/in2 (10,350 bar)1 and perhaps slightly higher. For the latter, custom-engineered pumps would probably be available up to about 3,000,000 U.S. gal/min (680,000 m3/h), at least for pressures below 10 lb/in2 (0.69 bar). Given that the liquid can be handled by any of the three basic types and given conditions within the coverage areas of all three, the most economic order of consideration for a given set of conditions would generally be centrifugal, rotary, and reciprocating, in that order. In many cases, however, either the liquid may not be suitable for all three or other considerations—such as self-priming or air-handling capabilities, abrasion resistance, control requirements, or variations in flow—may preclude the use of certain pumps and limit freedom of choice. Nevertheless, it is hoped that the information in Figure 4 will be a useful adjunct to that contained elsewhere in this volume.

 

Electrical Submergible Pump (ESP)

Posted in Rotating Equipment on Oktober 19, 2008 by pencarilmu

Gbr 1. Electrical Submergible Pump 

 

INSTALASI POMPA ESP

 

instalasi pompa esp pada umumnya terdiri dari konfigurasi, motor, protector, intake, pompa, kabel, pipa semua komponen ini berada didalam sumur. intake pada kasus sumur dengan kandungan gas diganti dengan gas seperator, untuk memonitor, tekanan, kadang unit ini juga dilengkapi down hole monitoring instrument.

transformer, switchboard, jucntionbox, service kabel berada dipermukaan. jika diperlukan putaran motor yang berubah-ubah switchboard diganti dengan vsd ( variable speed drive

 

POMPA

 

         pompa esp adalah susunan pompa centrifugal bertingkat banyak ( multi stages pump )

         setiap tingkat ( stage ) terdiri dari impeler yang berputar dan diffuser yang tetap.

         putaran impeler menyebabkan gerakan radial dari dalam keluar.

         fungsi diffuser merubah sebagian energy kecepatan menjadi energy tekanan.

         pada pompa esp ukuran kecil design pompa kebanyakan floater, dimana pada kondisi pemompaan normal, setiap impeler bebas mengapung antara sisi atas dan bawah  diffuser, pada pompa jenis ini setiap impeler bertumpu pada masing masing masing thrust washer, shaft pompa tidak ikut menahan beban  kecuali berat dia sendiri.

         volume pemompaan tergantung dari jenis pompa, total dinamic head dan frekwensi suplai tenaga listerik

         penamaan model pompa mengandung arti , seperti contoh ini dn750-113 stgs artinya pompa dengan diameter 4.00 dengan volume pemompaan 750 barel perhari dengan jumlah tingkat 113.

         a. dia. 3,38 inchi 400 s/d  1500 bpd               d. dia. 4,00 inchi 280 s/d 4000 bpd             g. dia. 5,40 inchi 1600 s/d 4000 bpd               s. dia. 5,38 inchi 2600 s/d 8500 bpd               h. dia. 5,62 inchi 10000 s/d 21000 bpd            j. dia. 6,75 inchi   7500 s/d 21000 bpd            m. dia. 8,62 inchi  18000 s/d 23400 bpd

         pemilihan diameter pompa ditentukan oleh diameter casing sumur dimana mungkin akan dipilih diameter mendekati diameter casing dengan memperhitungkan clearance untuk kabel dan aksesories lainya.

         kesanggupan fluida yang datang dari formasi pada titik isap pompa akan menentukan jenis pompa yang dipilih dengan memperhitungkan  tekanan  minimum fluida pada titik isap pompa     

         jika jenis pompa sudah dipilih akan dihitung jumlah tingkat ( stages ) yang dibutuhkan . dengan memperkirakan kedalaman cairan  (wfl ) pada volume/hari  pemompaan bpd ditambah dengan tekanan permukaan pada pipa penyalur dan ditambah dengan kehilangan tekanan karena gesekan cairan pada pipa penyalur akan ditentukan jumlah stages yang dibutuhkan.

         contoh :

      dipilih pompa gn 2000

       wfl diperkirakan 1500 ft

       kedalaman letak pompa 2500 ft.

       tekanan permukaan 200 psi

       tubing yang dipakai 3 ½ tubing

       berapa stages yang dibutuhkan ?

       dari grafik kinerja pompa gn  2000

       setiap tingkatnya dapat mengangkat cairan sampai ketinggian 42 ft.

       menurut grafik untuk tubing 3/12’ lama akan diperoleh tahanan gesek 3o ft per  panjang tubing 1000 ft.

      tekanan permukaan 200 psi jika dikonversi ke kolom air akan didapat : 200 x 2.31 = 461 ft kolom air     

 

 Gbr 2. Motor Pompa ESP

 

MOTOR

motor untuk pompa esp adalah motor induksi listerik tiga phasa yang terletak pada posisi paling bawah dar komplit unit pompa esp.

motor esp adalah motor  induksi biasa dengan design unik karena keterbatasan dimensi .

motor esp terpaksa dibuat dalam diameter kecil karena keterbatasan casing ( selubung )

motor esp dibuat dari ukuran diameter 2” sampai 71/2” inchi dan panjang dari 1 kaki ( 30 cm ) sampai 12 meter, untuk mendapatkan hp yang tinggi motor kadang dihubungkan seri 2 atau 3 potong ( tandem ).

tenaga motor dari1 s/d 600 hp. tenaga listerik disuplai dengan kabel yang dibuat khusus karena harus tahan air, minyak panas, gas maupun  bahan kimia.

 

Gbr 3. Protektor ESP

 

PROTEKTOR

proktektor ( centrilift menamakannya seal ), mempunyai beberapa fungsi antara lain:

  1. penghubung antara motor dan pompa, dimana tenaga motor diteruskan kepompa.
  2. melindungi motor dari penetrasi fluida sumur
  3. menyamakan tekanan antara motor dengan tekanan sekelilingnya
  4. merupakan tumpuan terhadap beban berat pompa, berat cairan dan tekanan dinamis, pada umumnya beban pada  pompa esp adalah beban vertical searah poros  (thrust) makanya protektor dilengkai dengan thrust bearing yang bisa menahan beban vertikal baik keatas maupun kebawah.

 

ada dua cara pengisolasian antara fluida sumur dari oli motor yaitu :

 1. PROTECTOR LABIRINT, model ini fluida sumur yang mempunyai berat jenis lebih besar akan berada dibawah oli motor. melalui pipa kecil pada saat start oli motor karena panas akan mengembang mendesak fluida sumur yang berada pada dasar ruangan keluar, sehingga tekanan didalam motor dan diluar akan sama. jika pompa mati tekanan dalam motor akan turun karena tempratur turun, fluida sumur akan masuk kedalam ruang atas protektor. demikianlah kejadian ini berulang-ulang, jika fluida sudah memenuhi ruang atas fluida sumur akan turun keruang bawah sampai ruang bawah penuh kemudian masuk kemotor. protektor jenis ini cukup handal pada sumur vertikal dan juga sumur dengan tempratur tinggi, kelemahannya pada sumur directional maupun horizontal efektifitasnya rendah, kelemahan lain karena thrust bearing terletak pada ruang atas, thrust bearing rentan terhadap fluida sumur sehingga berakibat kurang pelumasan.

 

2. PROTECTOR POSITIVE SEAL, dinamakan protektor kantung karena pada tipe ini fluida sumur dan oli motor dipisakan oleh kantung berisi minyak.

jika motor hidup oli yang mengembang akan masuk keruang bawah protector kemudian masuk kedalam kantung elatis yang menggelembung mengisolasikan fluida sumur dari oli motor, karenanya oli motor akan keluar melalui check-valve pada bagian atas protektor. jika motor mati kantung akan menyusut, tetapi fluida sumur tidak dapat masuk kedalam ruang protektor karena ada check-valve.

protektor jenis ini baik digunakan pada sumur horizontal, directional maupun vertical, kantong elastis ( bag ) bisa 1 atau 2 tergantung hp motor esp.

kelemahan protektor jenis ini tempratur, sumur yang tinggi maupun  komposisi kimia dapat merusak kantong, pemilihan bahan kantong menjadi penting.

pada protector jenis ini thrust bearing diletakan pada ruang bawah jadi lebih aman terhadap fluida sumur.

untuk kondisi sumur tertentu dimana diperlukan isolasi yang lebih baik kombinasi protector labirint dan kantong dapat dirakit sesuai kebutuhan, protektor jenis ini dinamakan protektor modular

 

CABLE

 

kabel adalah penghantar tenaga listerik dari permukaan ( switchboard ) kemotor esp. dari bentuknya ada dua jenis kabel esp yaitu : kabel bulat (round) dan kabel pipi  (flat ), konduktor kabel biasanya tembaga satu kabel terdiri dari 3 koduktor masing masing diselubung i isolator disatukan oleh armour logam.

kabel esp didisain khusus karenakabel ini harus masuk kedalam sumur terpapar dengan fluida, panas dan bahan kimia yang terkandung dalam sumur, kabel juga harus cukup untuk menahan gesekan benturan dan tekanan.

kabel dibuat dalam beragam ukuran, di industri minyak umumnya dipakai ukuran american wire gauge (awg) dimana ukuran makin besar awg-nya makin kecil.

pada umumnya yang tersedia dipasaran untuk esp kabel adalah no: 4, 2,&1 awg.

dimana n01 awg dipakai untuk amper motor lebih dari 100 amper, no2 dari 80 s/d 100 amper dan no.4 lebih rendah dari 80 amper, tetapi di daerah operasi  bob (dan cpi ) hanya dipakai kabel no #1.

sesuai dengan tempratur dan karetristik sumur  , bahan armour dan isolasi kabel juga dibuat beberapa jenis sesuai kebutuhan ( di bob hanya dipakai jenis dengan lead jacket yang harganya relatif mahal tetapi kurang tahan terhadap yekanan mekanis, kabel ini sangat baik terhadap panas dan bahan kimia, tetapi harganya relatif mahal.

kabel dihubungkan kemotor melalui pot-head, biasanya ykuran kabel kepothead lebih kecil dari kabel penghantar utama, dan disain kabel ini khusus, kabel ini dinamakan kabel mle, disambung dengan teknik khusus.

 

Basic Engine

Posted in Mechanical on Oktober 18, 2008 by pencarilmu

 

Mesin atau dalam bahasa Inggris dikenal dengan “Engine” adalah komponen dasar yang harus diketahui oleh Sarjana Teknik Mesin ataupun mekanik.
DEFINISI : Adalah suatu alat yang memiliki kemampuan untuk merubah energi panas yang dimiliki oleh bahan bakar menjadi energi gerak.
Saat ini untuk mengerjakan berbagai macam jenis pekerjaan yang berbeda sudah banyak sekali jenis engine yang dirancang oleh manusia. Jenis-jenis mesin yang ada dan sudah digunakan sebagai berikut :
1. Eksternal Combustion
- Turbine : Steam Turbine (Pembangkit Listrik Tenaga Uap)
- Piston : Steam Machine (Kereta Api Uap)
2. Internal Combustion
- Turbine (Turbin Pesawat Terbang)
- Piston
* Diesel : Two Stroke dan Four Stroke (Pre Combustion dan Direct Injection)
* Spark Ignited : Gas Engine dan Petrol Engine
- Wankel/Rotary (Mobil)

Gambar Klasifikasi Engine

 

Dari klasifikasi tersebut maka penggolongan yang pertama dilakukan adalah membagi engine berdasarkan tempat terjadinya proses pembakaran dan tempat perubahan energi panas menjadi energi gerak. Apabila kedua peristiwa tadi terjadi dalam ruang yang sama maka engine tersebut
dikategorikan sebagai engine dengan jenis internal combustion. Sedangkan apabila ruang tersebut terpisah maka engine tersebut dikategorikan sebagai engine eksternal combustion.

Eksternal combustion engine selanjutnya dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu: turbine dan piston. Pada engine jenis internal combustion penggolongan engine selanjutnya terdiri dari: engine piston, turbine dan wenkel atau rotar. Berdasarkan perlu tidaknya percikan bunga api untuk proses pembakaran maka engine piston dibagi menjadi dua jenis, yaitu: engine diesel dan engine spark ignited. Merujuk pada banyaknya langkah yang diperlukan untuk mendapat satu langkah power maka diesel engine dibagi menjadi engine diesel dua langkah (two stroke) dan empat langkah
(four stroke). Selanjutnya engine diesel empat langkah digolongkan lagi berdasarkan cara pemasukan bahan bakar ke dalam ruang bakar menjadi dua tipe yaitu: engine dengan system pre-combustion chamber dan direct injection. Pada spark ignited engine penggolongan pertama didasarkan pada jenis bahan bakar yang digunakan, yaitu: engine berbahan bakar gas dan
bensin।
Untuk pembahasan kali ini kita akan lebih spesifik mengenai Diesel Engine.
Sebelum membahas lebih lanjut ada baiknya kita mengenai terminologi atau istilah yang akan banyak kita gunakan :
1. Top dead center/titik mati atas: Posisi paling atas dari gerakan piston.

 

2. Bottom dead center/titik mati bawah: Posisi paling bawah dari gerakan piston.
3. Stroke: menunjukkan jarak yang ditempuh oleh piston untuk bergerak dari BDC menuju TDC atau sebaliknya.
4. Displacement: Bore Area X Stroke.

 

 

5. Compression ratio: Total volume (BDC)/compression volume (TDC).
6. Friction/gesekan: Friction adalah tahanan yang timbul dari gesekan antara dua permukaan yang saling bergerak relatif satu sama lain. Contoh: Friction yang terjadi antara piston dan dinding liner pada saat piston bergerak ke atas dan ke bawah. Friction menimbulkan panas yang merupakan salah satu penyebab utama keausan dan kerusakan pada komponen.
7. Inertia/kelembaman: Inertia adalah kecenderungan dari suatu benda yang bila diam akan tetap diam atau benda yang bergerak akan tetap bergerak. Engine harus menggunakan tenaga untuk melawan inertia tersebut.
8. Force/gaya: Force adalah dorongan atau tarikan yang menggerakkan, menghentikan atau merubah gerakan suatu benda. Daya yang ditimbulkan oleh pembakaran pada saat langkah kerja. Semakin besar gaya yang ditimbulkan semakin besar pula tenaga yang dihasilkan.
9. Pressure/tekanan: Tekanan adalah ukuran gaya yang terjadi setiap satuan luas. Sewaktu siklus empat langkah berjalan maka tekanan terjadi di atas piston pada saat langkah kompresi dan langkah tenaga.

Siklus Engine Diesel Empat Langkah
Adapun proses kerja siklus motor bakar empat langkah dapat diuraikan
sebagai berikut:
1. Langkah Hisap (suction/intake stroke). Pada langkah ini piston bergerak dari titik mati atas menuju titik mati bawah. Katup hisap terbuka sehingga akibat kevakuman yang terjadi dari ekspansi volume pada ruang bakar maka udara dari luar dapat masuk ke dalam ruang bakar melalui katup hisap yang terbuka. Pada motor bakar yang dilengkapi dengan turbocharger
maka udara yang masuk ke ruang bakar akan lebih banyak lagi dikarenakan adanya dorongan dari sisi tekan compressor wheel pada turbocharger.
Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Pembakaran
Ada tiga faktor yang diperlukan dalam proses pembakaran, yaitu:
Panas + Udara + Bahan Bakar ⇒ Pembakaran (Biasanya dikenal dengan Segi Tiga Api).

Udara dan bahan bakar yang dipanaskan akan menghasilkan pembakaran, sehingga menghasilkan gaya yang diperlukan untuk memutarkan engine. Udara yang mengandung bahan Oksigen diperlukan untuk membakar bahan bakar. Sementara bahan bakar menghasilkan gaya. Ketika bahan bakar dikabutkan di ruang bakar maka bahan bakar akan sangat mudah untuk dinyalakan dan akan terbakar dengan effisien. Pembakaran dapat terjadi ketika campuran bahan bakar dan udara dikompresikan sampai dihasilkan panas yang cukup (+ 1000oF) sehingga dapat menyala tanpa bantuan percikan bunga api.
Selanjutnya dari ketiga faktor yang sudah disebutkan di atas maka terdapat tiga faktor lagi yang mengontrol hasil pembakaran:
1. Volume udara yang dikompresikan. Makin banyak udara yang dikompresikan maka makin tinggi temperatur yang dihasilkan. Apabila jumlah udara yang dikompresikan mencukupi maka
akan dihasilkan panas yang temperaturnya di atas temperatur penyalaan bahan bakar.
2. Jenis bahan bakar yang dipergunakan jenis bahan bakar mempengaruhi karena bahan bakar yang jenisnya berbeda akan terbakar pada temperatur yang berbeda pula. Selain itu effesiensi pembakarannyapun juga berlainan.
3. Jumlah bahan bakar yang diinjeksikan ke ruang bakar. Jumlah bahan bakar yang diinjeksikan juga dapat mengontrol hasil pembakaran. Makin banyak bahan bakar diinjeksikan akan makin besar gaya yang dihasilkan

Makin Banyak Bahan Bakar ⇒ Makin Besar Gaya
Engine power ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu: torque dan Rpm Rumus untuk horsepower:
Istilah Pada Tenaga Keluaran Engine
1. Torque: Torque (momen puntir atau torsi) adalah gaya puntir. Crankshaft membuat torque menjadi gaya di flywhell, torque converter atau bagian mekanis lainnya untuk berputar.
2. Torque menentukan kemampuan mengalami pembebebanan: Torque juga merupakan ukuran kapasitas pembebanan dari engine.
3. Torque rise: Torque rise adalah penambahan torque yang terjadi pada saat engine lugged yaitu dimana rpm engine turun dari rpm operasi. Dalam hal ini kenaikan torque akan terjadi sampai pada penurunan RPM tertentu tercapai, setelah itu torque akan turun dengan cepat. Pada saat torque mencapai harga tertinggi itulah disebut Peak Torque.
4. Horsepower: Horsepower adalah satuan tenaga yang dihasilkan oleh engine per satuan waktu atau kemampuan melakukan kerja.
5. Brake horsepower: Adalah tenaga siap pakai di flywheel yang dapat digunakan untuk melakukan kerja. Brake horse power itu lebih kecil dari horse power yang terjadi sebenarnya, karena sebagian tenaganya dipakai untuk memutar komponen engine itu sendiri
6. Heat/panas: Panas adalah bentuk energi yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar. Energi panas diubah menjadi tenaga mekanis oleh piston dan komponen engine lainnya untuk menghasilkan tenaga yang dapat digunakan untuk bekerja.
7. Temperature/suhu: Temperature adalah ukuran relative dari panas atau dinginnya suatu benda. Biasanya diukur dalam satuan Fahrenheit atau Celsius.
8. British Thermal Unit/BTU: British thermal unit atau BTU dipergunakan untuk mengukur nilai panas secara spesifik dari suatu bahan bakar atau jumlah panas yang dipindahkan dari suatu benda ke benda lainnya. Satu BTU adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan panas satu pound air sebesar satu derajat Fahrenheit.

Untuk sesi ini kita tutup sampai disini. Selanjutnya pembahasan akan dimulai dengan bahasan Perbandingan Diesel dan Gasoline Engines. -mudahan untuk posting pertama ini bisa dibaca dan dimengerti.

Dasar Pengelasan

Posted in Construction on Oktober 18, 2008 by pencarilmu
Mesin Las Busur

Mesin Las Busur

 

Pendahuluan
Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Normen) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, las adalah sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas. Dalam proses penyambungan ini adakalanya disertai dengan tekanan dan material tambahan (filler material)
Teknik pengelasan secara sederhana telah diketemukan dalam rentang waktu antara 4000 sampai 3000 SM. Setelah energi listrik dipergunakan dengan mudah, teknologi pengelasan maju dengan pesatnya sehingga menjadi sesuatu teknik penyambungan yang mutakhir. Hingga saat ini telah dipergunakan lebih dari 40 jenis pengelasan.
Pada tahap-tahap permulaan dari pengembangan teknologi las, biasanya pengelasan hanya digunakan pada sambungan-sambungan dari reparasi yang kurang penting. Tapi setelah melalui pengalaman dan praktek yang banyak dan waktu yang lama, maka sekarang penggunaan proses-proses pengelasan dan penggunaan konstruksi-konsturksi las merupakan hal yang umum di semua negara di dunia.

Terwujudnya standar-standar teknik pengelasan akan membantu memperluas ruang lingkup pemakaian sambungan las dan memperbesar ukuran bangunan konstruksi yang dapat dilas. Dengan kemajuan yang dicapai sampai saat ini, teknologi las memegang peranan penting dalam masyarakat industri modern.
Klasifikasi pengelasan
Ditinjau dari sumber panasnya. Pengelasan dapat dibedakan tiga:
• Mekanik
• Listrik
• Kimia
Sedangkan menurut cara pengelasan, dibedakan menjadi dua bagian besar:
• Pengelasan tekanan (Pressure Welding)
• Pengelasan Cair
Fusion Welding
Fusion welding adalah proses penyambungan logam dengan cara mencairkan logam yang tersambung.
Jenis-jenis Fusion Welding:
1. Oxyacetylene Welding
2. Electric Arc Welding
3. Shield Gas Arc Welding
– TIG
– MIG
– MAG
– Submerged Welding
4. Resistance Welding
– Spot Welding
– Seam Welding
– Upset Welding
– Flash Welding
– Electro Slag Welding
– Electro Gas Welding
5. Electron Beam Welding
6. Laser Beam Welding
7. Plasma Welding

Carbon Arc Welding adalah proses untuk menyatukan logam dengan menggunakan panas dari busur listrik, tidak memerlukan tekanan dan batang pengisi (filler metal) dipakai jika perlu. Carbon Arc Welding banyak digunakan dalam pembuatan aluminium dan besi.
Sumber arusnya bisa DC maupun AC dengan menggunakan DC/AC. Proses Carbon Arc Welding bisa dipakai secara manual ataupun otomatis. Pendinginannya tergantung besarnya arus. Bila penggunaan arus di atas 200 Ampere digunakan Water Cooled. Dan sebaliknya bila di bawah 200 Ampere digunakan Air Cooled.
Coated Electrode Welding
Cara pengelasan dimana elektrodanya dibungkus dengan fluks merupakan pengembangan lebih lanjut dari pengelasan dengan elektroda logam tanpa pelindung (Bare Metal Electrode). Dengan elektroda logam tanpa pelindung, busur sulit dikontrol dan mengalami pendinginan terlalu cepat sehingga 02 dan N2 dari atmosfer diubah menjadi Oksida dan Nitrida, akibatnya sambungan menjadi rapuh dan lemah.
Prinsip Las Elektroda Terbungkus adalah busur listrik yang terjadi antara elektroda dan logam induk mengakibatkan logam induk dan ujung elektroda mencair dan kemudian membeku bersama-sama. Lapisan (Pembungkus) Elektroda terbakar bersama dengan meleburnya elektroda menghasilkan gas pelindung sekeliling busur. dengan oksigen (O2). hasil pembakaran ini akan menghasilkan suhu yang tinggi dan umumnya digunakan untuk cutting, brazing, metalling, and hard surfacing.
Acetylene dihasilkan dari percampuran CAC2 (Kalsium Karbida) dengan air. CAC2 dihasilkan dari proses peleburan antara batu karang (Carbon) dengan kapur (CAO) dalam dapur api yang memancarkan bunga api listrik.
Fungsi Fluks:
1. Melindungi logam cair dari lingkungan udara
2. Menghasilkan gas pelindung
3. Menstabilkan busur
4. Sumber unsur paduan (V, Zr, Cs, Mn).
Submerged Arc Welding
Dalam pengelasan busur rendam otomatis, busur dan material yang diumpankan untuk pengelasan tidak diperlukan seorang operator yang ahli. Pengelasan otomatis ini pertama kali diusulkan oleh Bernardos dan N. Slavianoff. Dan Las Busur Rendam dipraktekkan pertama kali oleh D. Dulchesky.
Las busur rendam adalah pengelasan dimana logam cair tertutup dengan fluks yang diatur melalui suatu penampung fluks dan logam pengisi yang berupa kawat pejal diumpankan secara terus menerus. Dalam pengelasan ini busur listriknya terendam dalam fluks.
Karena dalam pengelasan ini, busur listriknya tidak kelihatan, maka sangat sukar untuk mengatur jatuhnya ujung busur. Di samping itu karena mempergunakan kawat elektroda yang besar maka sangat sukar untuk memegang alat pembakar dengan tangan tepat pada tempatnya. Karena kedua hal tersebut maka pengelasan selalu dilaksanakan secara otomatis penuh.
Mesin las ini dapat menggunakan sumber listrik AC yang lamban dan DC dengan tegangan tetap bila menggunakan listrik AC
Perlu adanya pengaturan kecepatan pengumpanan kawat las yang dapat diubah-ubah untuk mendapatkan panjang busur yang diperlukan. Bila menggunakan sumber listrik DC dengan tegangan tetap, kecepatan pengumpanan dapat dibuat tetap dan biasanya menggunakan polaritas balik (DCRP). Mesin las dengan listrik DC kadang-kadang digunakan untuk mengelas pelat tipis dengan kecepatan tinggi atau untuk pengelasan dengan elektroda lebih dari satu.
Keuntungan Las Busur Rendam:
1. Kualitas Las Baik
2. Penetrasi cukup
3. Bahan las hemat
4. Tidak perlu operator tampil
5. Dapat memakai arus yang tinggi
Kerugian Las Busur Rendam:
1. Sulit menentukan hasil seluruh pengelasan
2. Posisi pengelasan hanya horisontal
3. Penggunaan sangat terbatas
Tungsten Inert Gas
Pengelasan ini pertama kali ditemukan di USA (1940), berawal dari pengelasan paduan untuk bodi pesawat terbang. Prinsip: panas dari busur terjadi diantara elektrode Tungsten dan logam induk akan meleburkan logam pengisi ke logam induk di mana busurnya dilindungi oleh gas mulia (Ar atau He).
Las ini memakai elekroda Tungsten yang mempunyai titik lebur yang sangat tinggi (3260 C) dan gas pelindungnya Argon/Helium. Sebenarnya masih ada gas lainnya, seperti Xenon. Tetapi karena sulit didapat maka jarang digunakan. Dalam penggunaannya Tungsten tidak ikut mencair karena Tungsten tahan panas melebihi dari logam pengisi. Karena elektrodanya tidak ikut mencair maka disebut juga elektroda tidak terumpan.
Oxyacetylene Welding
Suatu pengelasan dengan menggunakan nyala api yang diperoleh dari pembakaran gas acetylene (C2H2) dengan oksigen (O2). Hasil pembakaran ini akan menghasilkan suhu yang tinggi, dan umumnya digunakan untuk cutting, brazing, metalling, dan hard surfacing.
Acetylene dihasilkan dari percampuran CaC2 (Kalsium Karbida) dengan air. CaC2 dihasilkan dari proses peleburan antara batu karang (Carbon) dengan kapur (CaO) dalam dapur api yang memancarkan bunga api listrik.
CaO + 3C Þ CaC2 + CO
CaC2 + H2O Þ C2H2 + Ca(OH)2

Setelah CaC2 dileburkan, Karbida didinginkan, dihancurkan dan dimasukkan dalam keadaan kering ke dalam wadah yang hampa udara. Dimana wadah yang hampa udara ini merupakan salah satu bagian dari generator Acetylene.
Dalam generator tersebut, Karbida yang telah dihancurkan diletakkan dalam wadah yang hampa udara yang terletak di atas tangki besar yang berisi air. Kemudian sedikit demi sedikit Karbida ini dijatuhkan ke dalam air. Carbon yang terkandung dalam CaC2 melepaskan diri dan kemudian bergabung dengan Hidrogen membentuk C2H2 yang berupa gelembung-gelembung gas, pada akhirnya akan menguap menjadi gas dan meninggalkan endapan Ca(H)2.
Acetylene tidak berwarna, tidak berbau dan lebih ringan daripada udara. Tapi yang ada di pasaran sudah dicampur degnan belerang dan Phofor sehingga berbau. Gas Acetylene tidak stabil di atas tekanan 30 psig (1435 F). Di atas batas-batas tersebut bisa menimbulkan ledakan. Karena ketidakstabilan dari Acetylene ini, maka tidak boleh digunakan di atas tekanan 15 psig atau dikenai kejutan listrik, panas yang berlebihan dan perlakuan yang keras.
Untuk mengatasi hal ini, kalau gas ini akan disimpan dalam botol baja dengan tekanan di atas 2 atm maka harus dilarutkan lebih dahulu dalam Aceton cair. Aceton ini digunakan untuk menyerap gas Acetylene dan membuatnya menjadi stabil. Caranya dengan melapisi dinding botol penyimpanan dengan Asbes yang porous dan diakhiri dengan penambahan Aceton cair. Aceton ini digunakan untuk menyerap gas Acetylene dan membuatnya menjadi stabil. Caranya dengan melapisi dinding botol penyimpanan dengan Asbes yang porous dan diakhiri dengan penambahan Aceton cair.
Pemakaian gas dari silinder tidak boleh lebih dari 1/7kapasitas total silinder.
Jenis nyala api dapat dibagi tiga jenis:
• Netral (C2H2 : O2 = 1:1)
• Karburasi (C2h2 > O2)
• Oksidasi (C2H2 < O2)
Temperatur nyala api bisa mencapai 3000 C.
Electric Arc Welding
Prinsip : Penggunaan busur listrik untuk pemanasan. Panas oleh busur listril terjadi karena adanya loncatan elektron dari elektrode melalui udara ke benda kerja

Elektron tersebut bertumbukan dengan udara/gas serta memisahkannya menjadi elektron dan ion positif. Daerah di mana terjadi loncatan elektron disebut busur (Arc)
Menurut Bernados (1885) bahwa busur yang terjadi di antara katoda Karbon dan anoda logam dapat meleburkan logam sehingga bisa dipakai untuk penyambungan 2 buah logam.
Las Busur Listrik dapat dibagi menjadi:
• Las Elektroda Karbon
• Las Elektroda Terbungkus
• Las Busur Rendam
• Las Busur CO2
• Las TIG
• Las MIG
• Las Busur dengan elektroda berisi fluks
Panas dari busur disebabkan oleh elektron yang bergerak dari katoda menumbuk anoda. Konversi energinya:
W = E * I * T
Di mana:
W = Energi Panas
E = Tegangan, Volt
I = Arus, Ampere
T = Waktu, Detik
Pada saat pengelasan, benda kerja menjadi panas sehingga mudah terjadi reaksi dengan Oksigen (Udara). Untuk mencegahnya digunakan pelindung berbentuk fluks atau gas pelindung. Posisi pengelasan terdiri dari : Flat (F), Vertikal (V), Horisontal (H) dan Overhead.
Carbon Arc Welding
Carbon Arc Welding mungkin adalah proses las listrik yang dikembangkan pertama kali menurut catatan, eksperimen las listrik pertama kali dilakukan pada tahun 1881, ketika Auguste de Meritens (Perancis) menggunakan busur karbon sebagai sumber pengelasan dengan aki sebagai sumber listriknya. Dalam eksperimennya, dia menghubungkan benda kerja dengan kutb positif. Walaupun kurang efisien, proses ini berhasil menyatukan timah dengan timah.
Carbon Arc Welding adalah proses untuk menyatukan logam dengan menggunakan panas dari busur listrik, tidak memerlukan tekanan dan batang pengisi (filler metal) dipakau jika perlu. Carbon Arc Welding banyak digunakan dalam pembuatan aluminium dan besi.
Sumber arusnya bisa DC maupun Ac. Dengan menggunakan DC/AC, proses Carbon Arc Welding bisa dipakai secara manual ataupun otomatis. Pendinginannya tergantung besarnya arus, bila penggunaan arus di atas 200 Ampere digunakan Water Cooled. Dan sebaliknya bila di bawah 200 Ampere digunakan Air cooled.
Coated Electrode Welding
Cara Pengelasan dimana elektrodanya dibungkus dengan fluks merupakan pengembangan lebih lanjut dari pengelasan dengan eletroda logam tanpa pelindung (Bare Metal Electrode). Dengan elektroda logam tanpa pelindung, busur sulit dikontrol dan mengalami pendinginan terlalu cepat sehingga O2 dan N2 dari atmosfir diubah menjadi oksida dan nitrida, akibatnya sambungan menjadi rapuh dan lemah.
Prinsip Las Elektroda Terbungkus adalah busur listrik yang terjadi antara elektroda dan logam induk mengakibatkan logam induk dan ujung elektroda mencair dan kemudian membeku bersama-sama. Lapisan (Pembungkus) elektroda terbakar bersama dengan meleburnya elektroda.
Fungsi Fluks:
• Melindungi logam cair dari lingkungan udara.
• Menghasilkan gas pelindung
• Menstabilkan busur
• Sumber unsur paduan (V, Zr, Cs, Mn).
Submerged Arc Welding
Dalam pengelasam busur rendam otomatis, busur dan material yang diumpamakan untuk pengelasan tidak diperlukan seorang operator yang ahli. Pengelasan otomatis ini pertama kali diusulkan oleh Bernardos dan N. Slavianoff dan las busur rendam dipraktekkan pertama kali oleh D. Dulchevsky.
Las busur rendam adalah pengelasan dimana logam cair tertutup dengan fluks yang diatur melalui suatu penampung fluks dan logam pengisi yang berupa kawat pejal diumpankan secara terus menerus. Dalam pengelasan ini busur listriknya terendam dalam fluks. Karena dalam pengelasan ini, busur listriknya tidak kelihatan, maka sangat sukar untuk mengatur jatuhnya ujung busur. Di samping itu karena mempergunakan kawat elektroda yang besar maka sangat sukar untuk memegang alat pembakar dengan tangan tepat pada tempatnya. Karena kedua hal tersebut maka pengelasan selalu dilaksanakan secara otomatis penuh. Mesin las ini dapat menggunakan sumber listrik AC yang lamban dan DC dengan tegangan tetap bila menggunakan listrik AC.

Perlu adanya pengaturan kecepatan pengumpanan kawat las yang dapat diubah-ubah untuk mendapatkan panjang busur yang diperlukan. Bila menggunakan sumber listrik DC dengan tegangan tetap, kecepatan pengumpanan dapat dibuat tetap dan biasanya menggunakan polaritas balik (DCRP). Mesin las dengan listrik DC kadang-kadang digunakan untuk mengelas pelat tipis dengan kecepatan tinggi atau untuk pengelasan dengan eletroda lebih dari satu.
• Keuntungan Las Busur Rendam:
• Kualitas Las baik
• Penetrasi cukup
• Bahan las hemat
• Tidak perlu operator trampil
• Dapat memakai arus yang tinggi
Kerugian Las Busur Rendam:
• Sulit menentukan hasil seluruh pengelasan
• Posisi pengelasan hanya horisontal
• Penggunaan sangat terbatas
Tungsten Inert Gas
Pengelasan ini pertama kali ditemukan di USA (1940), berawal dari pengelasan paduan untuk bodi pesawat terbang.
Prinsip : Panas dari busur terjadi diantara elektrode tungsten dan logam induk akan meleburkan logam pengisi ke logam induk di mana busurnya dilindungi oleh gas mulia (Ar atau He)
Las ini memakai elektroda tungsten yang mempunyai titik lebur yang sangat tinggi (3260 C) dan gas pelindungnya Argon/Helium. Sebenarnya masih ada gas lainnya, seperti xenon. Tetapi karena sulit didapat maka jarang digunakan.

Dalam penggunaannya tungsten tidak ikut mencair karena tungsten tahan panas melebihi dari logam pengisi. Karena elektrodanya tidak ikut mencair maka disebut elektroda tidak terumpan.
Keuntungan : Digunakan untuk Alloy Steel, Stainless Steel maupun paduan Non Ferrous: Ni, Cu, Al (Air Craft). Disamping itu mutu las bermutu tinggi, hasil las padat, bebas dari porositas dan dapat untuk mengelas berbagai posisi dan ketebalan.
Dibandinkan dengan Carbon Arc Welding, tungsten memiliki beberapa keunggulan. Pada umumnya Tungsten Arc Welding hampir sama dengan Carbon Arc Welding.
Persamaannya:
• Sumber arusnya sama (Power Supply/Welding Circuit)
• Memakai Elektroda kawat
• Dikhususkan Hanya untuk las
Perbedaannya:
• Carbon Arc Welding memakai fluks (Coating), TIG memakai gas pelindung.
• Elektroda pada Carbon Arc Welding ikut mencair sebagai logam pengisi, TIG elektrodanya tidak ikut mencair.
• Carbon Arc Welding tidak perlu filler metal, TIG diperlukan filler metal.

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.