Analisis torsi pabrik menjadi langkah strategis bagi industri manufaktur untuk mengurangi downtime, meningkatkan efisiensi energi, serta melindungi mesin dari kerusakan serius. Alat pengukur torsi berperan penting dalam membantu engineer memahami beban operasional yang terjadi pada poros, mendeteksi getaran torsional, dan menganalisis apakah sistem penggerak bekerja pada batas aman. Pain point terbesar yang sering ditemui pabrik adalah kerusakan mendadak, meningkatnya konsumsi listrik, kegagalan bearing, misalignment, dan kualitas produksi yang tidak stabil. Sebagian besar masalah tersebut dapat dicegah melalui pemantauan torsi yang akurat.
Pentingnya Pengukuran Torsi dalam Industri Modern
Pemantauan torsi menjadi kebutuhan fundamental dalam operasional peralatan industri. Ketika torsi tidak terukur atau berfluktuasi, performa mesin akan menurun dan biaya operasional meningkat. Pengukuran torsi memungkinkan pabrik memahami dinamika beban aktual, bukan hanya berdasarkan parameter nama-platen (nameplate) dari mesin.
Dampak torsi tidak stabil di lingkungan pabrik mencakup:
- Keausan cepat pada gearbox, shaft, dan bearing
- Timbulnya getaran torsional berbahaya
- Beban listrik berlebih pada motor
- Kerusakan coupling dan seal
- Penurunan produktivitas dan kualitas produksi
Data torsi yang akurat memberi engineer gambaran jelas mengenai performa mesin sehingga tindakan pencegahan dapat dilakukan sebelum masalah berkembang.
Peran Binsfeld dalam Monitoring Torsi Industri
Binsfeld Engineering menjadi salah satu pemain global dalam pengukuran torsi menggunakan teknologi telemetri. Produk mereka seperti TorqueTrak 10K dan TorqueTrak Revolution banyak digunakan di industri kelautan, pabrik pengolahan air, kilang minyak, otomotif, dan sektor manufaktur yang memerlukan pengukuran shaft power.
Solusi telemetri mereka dirancang untuk mengukur torsi tanpa membongkar mesin, sehingga pabrik tidak perlu menghentikan produksi secara signifikan. Keunggulan ini menjadikan alat pengukur torsi Binsfeld sebagai pilihan ideal bagi perusahaan yang ingin meningkatkan keandalan mesin sekaligus menjaga kontinuitas proses produksi.
Teknologi Pengukuran Torsi yang Banyak Digunakan
TorqueTrak 10K
Sistem telemetri portable yang ideal untuk analisis lapangan dan investigasi jangka pendek. Cocok untuk commissioning, troubleshooting, atau riset performa mesin.
TorqueTrak Revolution
Sistem telemetri permanen untuk monitoring jangka panjang. Membantu engineer melihat tren performa mesin secara real-time.
Sensor Penunjang
Beberapa sensor yang biasa digunakan dalam case study antara lain:
- Strain gage
- Pickup RPM
- Load sensing pada thrust bearing
- Transmitter telemetri
Kombinasi sensor ini mampu menampilkan data torsi yang detail tanpa memerlukan modifikasi mekanis signifikan pada mesin.
Contoh Studi Kasus dari Binsfeld Engineering: Masalah, Solusi, dan Hasil
Di halaman “Case Studies” milik Binsfeld Engineering, terdapat banyak contoh aplikasi nyata dari pemantauan torsi menggunakan alat seperti TorqueTrak. Berikut beberapa contoh studi kasus yang dipaparkan secara detail:
1. Damaging Torsional Vibration pada Kapal Propeller Shaft
Masalah: Sebuah kapal dengan twin-propeller terus mengalami kerusakan coupling pada kedua poros propeller hanya setelah beberapa jam uji laut (sea trials). Meskipun coupling diganti berkali-kali dan alignment shaft diperiksa oleh teknisi galangan, kerusakan tetap berulang. Analisis awal menggunakan perhitungan Torsional Vibration Calculation (TVC) tidak menunjukkan anomali — padahal jelas ada masalah dinamis di poros.
Solusi: Dua alat TorqueTrak 10K dipasang pada masing-masing poros propeller untuk mengukur torsi dinamis secara real-time. Dengan demikian, data asli dari shaft diperoleh di kondisi operasi kapal saat berlayar. Hasil pengukuran menunjukkan adanya torsi osilasi (torsional vibration) signifikan ketika propeller berada pada 50–60% pitch kontrol CPP (Controllable-Pitch Propeller).
Hasil: Setelah diketahui torsi osilasi, coupling awal diganti dengan elemen ber-hardness shore lebih tinggi. Penggantian ini secara drastis mengurangi getaran torsi dan akhirnya menghentikan kerusakan coupling.
2. Torsional Vibration pada Shaft Kapal Tanker (Tanker Shaft)
Masalah: Pemilik kapal tanker khawatir sistem damper torsional mesin utama tidak bekerja sebagaimana mestinya. Tanpa kejelasan, potensi kerusakan atau resonansi torsional dapat membahayakan sistem penggerak kapal. Untuk memastikan damper masih efektif, perlu data nyata dari poros propeller.
Solusi: Digunakan TorqueTrak 10K bersama strain gage dari Micro-Measurements dan perangkat lunak analisis torsional vibration (seperti Nauticus Torsional Vibration Software) oleh kontraktor independen. Kombinasi ini memungkinkan pengukuran torsi dan getaran torsional secara akurat, lalu dibandingkan dengan prediksi model teoretis.
Hasil: Pengukuran menunjukkan bahwa level getaran torsional berada dalam batas aman, dan damper berfungsi dengan baik sesuai perhitungan. Dengan data ini, pemilik kapal dapat memastikan bahwa sistem transmisi propulsi aman dan stabil.
3. ‘Ghost’ Torque pada Rudder Kapal Angkatan Laut
Masalah: Sebuah kapal Angkatan Laut (navy) melaporkan masalah “rudder binding” (kemudi macet) yang muncul hanya setelah perjalanan panjang di laut, bukan saat berada di pelabuhan. Karena kejadian tidak stabil dan sulit direplikasi, penyebab masalah sulit diidentifikasi.
Solusi: Dipasang sistem TorqueTrak 10K pada tiang rudder (rudder post) dan sensor torsional strain, kemudian dilakukan monitoring real-time selama lebih dari 20 jam dengan manuver kemudi terus-menerus. Data torsi dicatat dan dianalisis untuk mencari kejadian puncak (“spike”) torsi yang mungkin menunjukkan terjadinya “ghost torque”.
Hasil: Di akhir uji, torsi untuk satu tiang rudder mulai naik tajam hingga lebih dari dua kali dibanding tiang lainnya, melebihi satu juta foot-pounds. Data elektronik tersebut menjadi bukti adanya “ghost torque” dan memungkinkan analisis lebih lanjut untuk mengidentifikasi penyebab macet, yang kemudian mendapat koreksi teknis.
4. Pengukuran Gaya Aksial (Axial Thrust) pada Vertical Turbine Pump
Masalah: Di instalasi pompa vertikal (vertical water pump), bearing dan shaft mengalami keausan yang cepat sejak commissioning. Ada dugaan bahwa up-thrust (gaya aksial ke atas) menyebabkan poros melengkung (bow) dan mempercepat kerusakan.
Solusi: Sistem TorqueTrak 10K dipasangkan bersama strain gage satu sumbu pada shaft pompa. Kalibrasi dilakukan menggunakan silinder hidraulik dan lifting plate di bawah hub coupling untuk menetapkan faktor skala. Data dikumpulkan saat pompa dijalankan dengan kecepatan penuh, kemudian diuji dalam kondisi tekanan discharge tinggi.
Hasil: Pengukuran menunjukkan gaya aksial total berada dalam rentang 6.000–7.000 lbs, dengan tidak ada indikasi up-thrust negatif selama startup dan operasi penuh. Dengan hasil ini, hipotesis up-thrust sebagai penyebab keausan dibantah, dan penyebab lain (seperti kontaminan air) dianggap lebih mungkin.
5. Water Treatment Plant — Gearbox Flight Scraper Torque Failure
Masalah: Di fasilitas pengolahan air pada sebuah kota besar, sistem gear drive untuk scraper (rantai “flight”) yang mengangkat lumpur/silt dari tangki gagal berulang kali. Gear set tidak mampu menanggung beban operasi aktual yang ternyata lebih berat dari yang dirancang.
Solusi: Beberapa sistem TorqueTrak 10K dipasang di berbagai bagian sistem drive untuk melakukan pengukuran torsi saat operasi nyata. Dengan data torsi aktual dibandingkan dengan desain awal, engineer dapat menganalisa beban mekanis pada gearbox.
Hasil: Data menunjukkan beban torsi normal, tetapi memperlihatkan bahwa gear set terlalu kecil (undersized) untuk beban kerja nyata. Setelah gear set diganti dengan versi yang lebih kuat, kegagalan berulang berhenti, dan sistem menjadi andal kembali.
6. Conveyor Pendingin di Pabrik Cokelat: Monitoring Torsi Digital
Masalah: Pabrik cokelat di Illinois mengalami gangguan serius pada conveyor pendingin. Ketika nampan (tray) yang berisi produk panas tersangkut di satu bagian terowongan pendingin, tray berikutnya menumpuk sampai drive conveyor kelebihan beban dan berhenti. Setelah itu, butuh waktu dan tenaga untuk membersihkan, memperbaiki, dan me-restart proses — mengakibatkan kerugian besar.
Solusi: Dipasang sistem TorqueTrak Revolution untuk pemantauan torsi secara kontinu pada drive shaft setiap bagian conveyor. Output torsi (4–20 mA) dihubungkan ke PLC (Programmable Logic Controller). Ketika torsi melebihi batas normal (namun belum merusak), PLC akan mematikan drive sebelum kerusakan atau kerugian material terjadi.
Hasil: Dalam beberapa bulan operasional, sistem mendeteksi beberapa kejadian “jam-tray” dan segera menghentikan drive sebelum terjadi kerusakan atau tumpukan besar. Pabrik berhasil menyelamatkan ribuan dollar dalam kerugian material dan menghindari downtime besar. Seorang insinyur pabrik menyatakan bahwa sistem “bekerja jauh lebih baik daripada yang kami duga.”
7. Kerusakan Coupling pada Pompa Minyak (Crude Oil Pumping Station)
Masalah: Sebuah stasiun pompa minyak besar (10 unit, 4500 HP tiap unit) mengalami kegagalan elemen coupling elastomerik — elemen karet melebur/mengeras dan akhirnya gagal. Ada dugaan getaran torsional sebagai penyebab kerusakan.
Solusi: Dipasang TorqueTrak 10K dan strain gage untuk mengukur torsi dinamis selama operasi. Pengujian menunjukkan adanya torsi dengan osilasi besar pada kecepatan tertentu (mis. 984 RPM), bersama spektrum torsional vibration. Engineer menurunkan batas kecepatan maksimum (mis. ke 970 RPM) agar menghindari periode osilasi berbahaya, atau mempertimbangkan penggunaan coupling yang lebih besar untuk menahan osilasi.
Hasil: Setelah pembatasan kecepatan diterapkan, sistem pompa beroperasi dalam rentang RPM yang lebih aman dan elemen coupling tidak lagi meleleh. Meskipun solusi coupling oversize dipertimbangkan, pembatasan kecepatan terbukti sebagai langkah efektif yang relatif murah dan cepat diterapkan.
Pembelajaran Umum dari Berbagai Studi Kasus
Dari studi kasus di atas dapat ditarik beberapa pelajaran penting:
- Pemecahan masalah teknis seperti kerusakan coupling, getaran torsional, atau keausan bearing tidak selalu bisa dilakukan hanya dari perhitungan statis atau tebakan; pengukuran torsi real-time sangat membantu mengidentifikasi akar penyebab.
- Alat pengukur torsi portabel seperti TorqueTrak 10K memberikan fleksibilitas tinggi untuk analisis jangka pendek dan uji lapangan, sementara sistem seperti TorqueTrak Revolution cocok untuk pemantauan permanen dan proteksi otomatis.
- Data torsi yang akurat memungkinkan engineer membuat keputusan teknis penting seperti memilih material coupling, membatasi kecepatan operasi, atau merancang ulang gear set, yang semuanya bisa meningkatkan keandalan dan mengurangi biaya operasional.
- Monitoring kontinu dapat mencegah kerusakan dan kerugian besar — seperti pada conveyor pabrik cokelat — dan menjadikan pemeliharaan lebih prediktif.
Kategori Masalah yang Sering Muncul di Pabrik
1. Getaran Torsional
Getaran torsional dapat memicu fatigue failure pada shaft. Tanpa pengukuran torsi, masalah ini sering tidak terdeteksi hingga terjadi kerusakan besar.
2. Overload Motor dan Gearbox
Mesin yang bekerja di luar kapasitas ideal akan mengalami panas berlebih, konsumsi energi lebih tinggi, dan umur komponen lebih pendek.
3. Inefisiensi Energi
Beban torsi yang tidak stabil menyebabkan motor bekerja lebih keras. Pengukuran torsi membantu menentukan titik efisiensi terbaik.
4. Misalignment
Poros yang tidak sejajar meningkatkan gaya puntir yang tidak normal. Efeknya langsung terlihat pada degradasi bearing.
5. Kualitas Produksi Tidak Konsisten
Pada mesin ekstrusi, mixer, conveyor, atau mill, fluktuasi torsi memengaruhi kualitas output secara signifikan.
Mengapa Pabrik Perlu Melakukan Analisis Torsi Secara Rutin
Analisis torsi bertindak sebagai fondasi untuk meningkatkan ketahanan mesin. Pabrik yang menerapkan pemantauan torsi secara berkala mengalami peningkatan efisiensi dan pengurangan downtime secara signifikan.
Manfaat langsung analisis torsi rutin meliputi:
- Deteksi dini kerusakan sebelum terjadi kegagalan total
- Penurunan konsumsi energi mesin
- Efisiensi produksi meningkat
- Umur komponen makin panjang
- Biaya maintenance turun drastis
- Output lebih stabil dan dapat diprediksi
Langkah Implementasi Analisis Torsi di Pabrik
1. Identifikasi Peralatan Kritis
Pompa besar, crusher, conveyor, mixer, turbine pump, compressor, dan extruder merupakan mesin yang paling sering bermasalah terkait torsi.
2. Tentukan Alat Pengukur Torsi yang Dibutuhkan
TorqueTrak 10K cocok untuk pengujian; Revolution cocok untuk pemantauan jangka panjang.
3. Lakukan Instalasi Tanpa Shutdown Besar
Teknologi telemetri modern dapat dipasang tanpa pembongkaran shaft.
4. Kumpulkan Data dan Lakukan Analisis
Engineer mengolah data torsi, daya shaft, dan RPM sebagai dasar penilaian kondisi mesin.
5. Rencanakan Maintenance Berdasarkan Data
Maintenance berbasis data selalu lebih efektif daripada maintenance berbasis jadwal semata.
Kesimpulan
Analisis torsi pabrik merupakan kunci penting dalam menjaga stabilitas performa mesin dan menekan biaya operasional. Alat pengukur torsi seperti TorqueTrak 10K dan TorqueTrak Revolution memberikan perusahaan kemampuan untuk memahami perilaku mesin secara mendalam, mendeteksi masalah lebih awal, dan menjaga efisiensi produksi.
Jika Anda ingin meningkatkan keandalan mesin, menurunkan downtime, dan memastikan efisiensi pabrik, segera hubungi penyedia solusi alat pengukur torsi terpercaya untuk mendapatkan rekomendasi perangkat yang paling sesuai bagi kebutuhan industri Anda.