MK: TATA UDARA TERAPANBAB I PENGENDALIAN BISING DAN VIBRASI

TUJUAN PEMBELAJARAN UMUM Mahasiswa memahami sumber-sumber kebisingan dan vibrasi dari sistem tata udara, dan baku mutu yang diijinkan, serta metode pengendaliannya.

TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS - Mahasiswa mampu menyebutkan sumber-sumber bising dari sistem tata udara. - Mahasiswa mampu menyebutkan baku-mutu kebisingan dan vibrasi yang diijinkan.- Mahasiswa mampu menjelaskan metode pengendalian bising atau vibrasi dari sistem tatau udara.

1.1 Definisi Definisi Bising: Bising (Noise) adalah suara yang tidak diinginkan/dikehendaki (Unwanted Sound). Bising tidak selamanya keras, walaupun umumnya bising adalah bunyi yang keras. Suara nyamuk dan denting jam pada tengah malam adalah contoh bising yang memiliki tingkat tekanan suara yang rendah, namun dapat menimbulkan gangguan bagi pendengarnya. Dilain pihak, suara keras tidak selamanya bising, misal suara dari musik rock, meskipun suaranya cukup keras, namun karena diinginkan oleh pendengarnya, maka suara musik rock justru menjadi hiburan bagi pendengarnya. Namun untuk tujuan pembatasan tingkat kekerasan suara, maka pembatasan bunyi berdasarkan tingkat kekerasan bunyi yang dihasilkan oleh sesuatu. Peraturan Internasional maupun Nasional (Pemerintah) yang membatasi tingkat kekerasan suatu sumber bunyi berdasarkan tingkat kekerasan bunyi yang dihasilkan oleh suatu sumber bunyi. Bising (bunyi) adalah perubahan tekanan pada partikel di udara yang merambat ke telinga. Bunyi merupakan gelombang mekanik, artinya perambatannya membutuhkan media, baik melalui gas (udara), liquid (air), dan solid (besi, kayu). Tanpa media, bunyi tidak dapat merambat. Kecepatan bunyi di udara dinyatakan dengan persamaan, . . .(1.1)Dimana, C = kecepatan suara = cp/cv = rasio kapasitas kalor = massa jenis fluida (udara)Pada temperatur 0oC dan pada tekanan (P) 1 atm = 1,013 x Pa5, kecepatan udara pada gas ideal adalah,

Untuk kebanyakan gas pada temperatur konstan, rasio P/ hampir tidak independen terhadap tekanan, sehingga kecepatan suara relatif sama untuk tekanan barometik (atmosfer) yang berbeda. Dari persamaan keadaan gas untuk gas ideal (equation of state), tekanan gas dinyatakan dengan persamaan, . . .(1.2)Dimana, = massa jenis fluida (udara)r = konstanta gasT = temperatur gas (skala Absolute, K)Subtitusi persamaan (1.2) ke (1.1) didapat, . . .(1.3)Bila mengacu pada kecepatan suara pada temperatur 0oC, maka persamaan (1.3) menjadi, . . .(1.4)

Latihan Soal 1.1: 1. Hitung kecepatan suara di udara pada temperatur 25oC, 30oC, dan 35oC! Gelombang mekanik yang dapat didengar telinga manusia (telinga normal) memiliki frekuensi (f) tertentu, yaitu antara 20 s/d 20.000 Hz. Rentang frekuensi ini disebut gelombang suara (audible). Frekuensi di bawah 20 Hz disebut infrasonic, dan frekuensi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonic. Bunyi infrasonic dapat didengar oleh beberapa binatang, seperti jangkrik dan anjing. Sedangkan bunyi ultrasonic dapat didengar oleh kelelawar. Bahkan gelombang ultrasonic digunakan untuk mengamati (navigasi) suatu benda oleh kelelawar. Jika seandainya kita mampu mendengar bunyi ultrasonic, maka tiap malam kita akan mendengar bunyi teriakan kelelawar.

1.2 Tingkat Tekanan Suara Besaran dasar dari kekerasan suara adalah tekanan, yaitu besarnya tekanan udara yang direspon oleh gendang telinga manusia. Rentang tekanan suara yang mampu direspon telinga manusia mulai tekanan terkecil, yaitu 2x10-5 Pa hingga lebih dari 2x102 Pa. Bila digambarkan secara linier, maka rentang tersebut memiliki jangkauan sekitar 107. Untuk kepraktisan, maka perlu digunakan besaran yang lebih sederhana, yaitu disebut tingkat tekanan suara. Tingkat tekanan suara adalah satuan yang digunakan untuk mengukur secara kuantitatif kekerasan suara. Dalam bahasa Inggris, tingkat tekanan suara disebut sound pressure level (SPL) didefinisikan sebagai berikut.

. . .(1.5)Atau. . .(1.6)Dimana, dB = decibelPrms = Ppeak /2 = perubahan tekanan suara yang terukur/terdengarPref = 2x10-5 Pa = perubahan tekanan suara terkecil yang mampu didengar telinga manusiaBerdasarkan tingkat tekanan suara yang terukur pada suatu lokasi, maka dapat pula ditentukan daya suara dari suatu sumber bunyi, yaitu dengan persamaan,

. . .(1.7)

Dimana, W = daya suara (Watt)r = jarak titik pengukuran kesumber (m)P = tekanan suara terukur (Pa) = densitas (kg/m3)C = cepat rambat bunyi di udara (m/s)c = karakteristik tahanan medium = 406 N.s/m2 Karakteristik bunyi tidak hanya ditandai oleh kekerasan (amplitudo) saja, namun juga oleh frekuensi suara tersebut. Suara dengan frekuensi rendah (di bawah 1000 Hz) enderung terdengar seperti suara bas atau gemuruh, sedangkan suara dengan frekuensi tinggi (di atas 1000 Hz) cenderung melengking. Respon telinga terhadap frekuensi suara tidak linier, artinya respon telinga pada frekuensi rendah berbeda dengan frekuensi tinggi. Telinga manusia lebih sensitif atau responsif terhadap suara dengan frekuensi tinggi dibandingkan dengan frekuensi rendah. Respon dan karakteristik bunyi pada telinga manusia terhadap bunyi terlihat seperti pada Gambar 1.1 dan 1.2.

Gambar 1.1 Respon telinga manusia bervariasi terhadap frekuensi

Gambar 1.2 Karakteristik bunyi pada telinga manusia

Untuk kepraktisan, Gambar 1.1 sering digambarkan seperti pada Gambar 1.3, yang disebut NC (Noise Criteria). Noise Criteria (NC) ini sering dijadikan acuan standard tingkat kekerasan bising di dalam ruangan. Setiap ruangan memiliki standard NC berbeda untuk tiap peruntukan yang berbeda pula.

Gambar 1.3 Noise Criteria (NC)

Latihan Soal 1.2. 1. Hitung tingkat tekanan suara 10 x 10-5 Pa, 5 x 10-4 Pa, 0,09 Pa, 1 Pa, 10 Pa, 100 Pa, 200 Pa, dan 1000 Pa dalam satuan dB, menggunakan persamaan (1.6). 2. Beri komentar hasil perhitungan di atas !

1.3 Gabungan Sumber Bunyi Oleh karena besaran dB bukan besaran linier, maka gabungan atau penjumlahan dua atau lebih sumber suara bukanlah penjumlahan aljabar linier. Misal bila diketahui sumber bunyi 1 memiliki SPL 90 dB, dan sumber bunyi 2 memiliki SPL 100 dB, maka penggabungan dua sumber suara tersebut bukan 90 dB + 100 dB = 190 dB. Persamaan yang menyatakan penggabungan dua atau lebih sumber bunyi dinyatakan dengan persamaan, . . .(1.8)Dimana, SPL1 = SPL sumber 1 (dB)SPL2 = SPL sumber 2 (dB)SPLn = SPL sumber n (dB)

Latihan Soal 1.3. 1. Isilah tabel di bawah ini, No.SPL1SPL2SPLT

1.9090. . .

2.8080. . .

3.7070. . .

4.100100. . .

5.7585. . .

6.7580. . .

7.80100. . .

8.90100. . .

9.70100. . .

10.6070. . .

2. Beri komentar hasil perhitungan di atas !

1.4 Variasi Jarak Sumber Bunyi Pengalaman kita sehari-hari menunjukkan bahwa semakin jauh dari sumber bunyi, semakin lemah bunyi yang terdengar. Persamaan yang menyatakan pengurangan SPL suatu bunyi terhadap variasi jarak adalah, . . .(1.9)Dimana,C = konstanta (C=20 untuk medan bebas pantul, dan < 20 untuk medan yang memiliki permukaan pantul. Semakin banyak permukaan pantul, maka semakin kecil nilai C) SPL2 = SPL pada titik 2SPL1 = SPL pada titik 1r1= Jarak titik 1 ke sumberr2= Jarak titik 2 ke sumber

Latihan Soal 1.4. 1. Diketahui sumber bunyi pada jarak 1 meter terukur 100 dB, hitung SPL pada jarak sebagai berikut: No.Jarak (meter)SPL2

1.2. . .

2.3. . .

3.4. . .

4.5. . .

5.6. . .

6.7. . .

7.8. . .

8.9. . .

9.10. . .

10.12. . .

2. Beri komentar hasil perhitungan di atas !1.5 Spektrum Bunyi Spektrum bunyi adalah komposisi bunyi suatu sumber bunyi yang umumnya digambarkan dengan diagram Cartesian yang memperlihatkan hubungan antara tingkat kekerasan (amplitudo) dengan frekuensi (Hz). Setiap sumber bunyi memiliki gambar spektrum yang berbeda dan unik. Misalnya, suara dari kompresor torak akan berbeda dengan kompresor centrifugal, dan kompresor jenis lainnya. Spektrum bunyi dari pompa akan berbeda dengan bunyi fan. Sprektrum bunyi aliran air akan berbeda dengan bunyi aliran udara, dan sebagainya. Dengan mengetahui spektrum suatu sumber bunyi maka kita dapat memperkirakan metode pengendaliannya. Contoh spektrum bunyi untuk berbagai jenis kompresor dan fan terlihat seperti gambar di bawah.

1.6 Skala PembobotOleh karena respon telinga manusia tidak linier untuk setiap frekuensi, yaitu dimana telinga manusia lebih peka terhadap bunyi frekuensi tinggi dibanding dengan frekuensi rendah, maka kekerasan suara (SPL) dalam satuan dB belum tentu menunjukkan bahwa bunyi dengan nilai dB yang tinggi akan lebih keras dari dB yang lebih kecil. Misalnya, terdapat dua sumber suara yang memiliki sprektrum bunyi yang berbeda, yang pertama dominan pada frekuensi rendah, diukur dengan Sound Level Meter (SLM) menunjukkan nilai 90 dB. Suara yang kedua dominan pada frekuensi tinggi, diukur menunjukkan nilai 85 dB. Pada kasus ini, bila melihat nilai dB yang terukur maka suara 90 dB akan lebih keras dibandingkan dengan 85 dB, namun oleh karena respon telinga manusia (lihat Gambar 1.1), maka bisa jadi suara 85 dB lebih tinggi dari 90 dB. Tentu hal ini sulit diterima dengan persepsi normal, dimana pada umumnya, nilai yang besar untuk satuan yang sama seharusnya menunjukkan kuantitas yang lebih tinggi. Untuk memberikan gambaran yang sesuai dengan persepsi yang normal, yaitu makin tinggi nilai dB maka makin keras pula bunyi yang terdengar oleh telinga manusia, maka dikembangkan skala pembobot. Skala pembobot yang umum digunakan adalah skala pembobot A, B, dan C. Skala pembobot A lebih sering digunakan untuk berbagai keperluan dan peraturan tentang pembatasan kekeran bunyi yang direkomendasikan. Karakteristik dari skala pembobot A adalah bunyi pada frekuensi rendah (di bawah 1000 Hz) dikurangi, dan bunyi pada frekuensi tinggi (antara 1000 s/d 4000 Hz), seperti telihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 1.4 Koreksi untuk berbagai skala pembobot

Berdasarkan Gambar 1.4 di atas, koreksi skala pembobot A bila ditabelkan maka akan didapat tabel sebagai berikut, Tabel 1.1 Koreksi untuk skala pembobot A Frekuensi Suara (Hz)(center-octave band)Koreksi (dB)

63-26,2

125-16,1

250-8,6

500-3,2

10000

20001,2

40001

8000-1,1

Contoh soal. Berdasarkan pengukuran menggunakan Sound Level Meter (SLM) yang dilengkapi filter 1 octave, didapat data seperti tabel di bawah. Frekuensi Suara (Hz)(center-octave band)Ukur (dB)

6380

12575

25075

50070

100070

200065

400060

800050

Hitung tingkat tekanan suara overall dalam skala dB maupun dBA!Solusi: Berdasarkan data pengukuran pada tabel di atas dapat disusun tabel sebagai berikut,Frekuensi Suara (Hz)(center-octave band)Koreksi (dBA)Data Ukur (dB)(dBA)

63-26,28053,8

125-16,17558,9

250-8,67566,4

500-3,27066,8

100007070

20001,26566,2

400016061

8000-1,15048,9

SPL Overall (Persamaan 1.8)83 dB74 dBA

Latihan Soal 1.5. Serupa dengan contoh soal di atas, hitung SPL overall dalam satuan dB dan dBA untuk data pengukuran yang didapat seperti tabel di bawah ini.Frekuensi Suara (Hz)(center-octave band)Ukur (dB)

6380

12585

25086

50075

100080

200080

400075

800070

1.7 Alat Ukur BisingAlat ukur yang umum digunakan untuk mengukur kuantitas bunyi disebut Sound Level Meter (SLM). Alat tersebut banyak ditemukan di pasaran dalam bentuk portable, baik masih menggunakan skala analog maupun digital. Salah satu ciri dari SLM tersebut umumnya dilengkapi dengan kalibrator, baik internal maupun eksternal kalibrator. Sound Level Meter (SLM) yang berharga murah umumnya dilengkapi kalibrator internal, sedangkan SLM yang lebih mahal, umunya dilengkapi kalibrator eksternal.Untuk keperluan praktis umumnya Sound Level Meter (SLM) tidak dilengkapi octave filter, sehingga nilai yang terbaca pada monitor hanya menunjukkan nilai SPL secara overall. Untuk keperluan yang lebih teliti, Sound Level Meter (SLM) dapat dilengkapi dengan octave filter, baik 1 octave maupun 1/3 octave. Tentu saja, Sound Level Meter (SLM) yang dilengkapi octave filter jauh lebih mahal dibandingkan dengan tanpa octave filter. Secara garis besar, gambar Sound Level Meter (SLM) terlihat seperti gambar di bawah ini.

Gambar 1.5 Sound Level Meter (SLM)

1.8 Noise Criteria (NC)Noise Criteria (NC) dikembangkan di USA untuk keperluan pembatasan kebisingan di dalam ruangan (indoor). Sedangkan untuk di Eropa dikembangkan Noise Rating (NR) untuk keperluan pembatasan bising di dalam ruangan. Gambar NC untuk berbagai nilai terlihat seperti pada Gambar 1.3. Dalam bentuk tabel, Gambar 1.3 dapat dituliskan seperti Tabel 1.2 di bawah ini.

Tabel 1.2 Spektrum NC dalam tabelNoise CriterionOctave Band Center Frequency (Hz)

631252505001000200040008000

Sound Pressure Levels (dB)

NC-154736292217141211

NC-205140332622191716

NC-255444373127242221

NC-305748413531292827

NC-356052454036343332

NC-406456504541393837

NC-456760544946444342

NC-507164585451494847

NC-557467625856545352

NC-607771676361595857

NC-658075716866646362

Sedangkan nilai NC untuk berbagai ruangan terlihat seperti Tabel 1.3.

Tabel 1.3 Nilai NC untuk berbagai ruanganType of Room - Space TypeRecommended NC LevelNC CurveEquivalent Sound LeveldBA

Residences

Apartment Houses25-3535-45

Assembly Halls25-3035-40

Churches30-3540-45

Courtrooms30-4040-50

Factories40-6550-75

Private Homes, rural and suburban20-3030-38

Private Homes, urban25-3034-42

Hotels/Motels

- Individual rooms or suites25-3535-45

- Meeting or banquet rooms25-3535-45

- Service and Support Areas40-4545-50

- Halls, corridors, lobbies35-4050-55

Offices

- Conference rooms25-3035-40

- Private30-3540-45

- Open-plan areas35-4045-50

- Business machines/computers40-4550-55

Hospitals and Clinics

- Private rooms25-3035-40

- Operating rooms25-3035-40

- Wards30-3540-45

- Laboratories35-4045-50

- Corridors30-3540-45

- Public areas35-4045-50

Schools

- Lecture and classrooms25-3035-40

- Open-plan classrooms35-4045-50

Movie motion picture theaters30-3540-45

Libraries35-4040-50

Legitimate theaters20-2530-65

Private Residences25-3535-45

Restaurants40-4550-55

TV Broadcast studies15-2525-35

Recording Studios15-2025-30

Concert and recital halls15-2025-30

Sport Coliseums45-5555-65

Sound broadcasting15-2025-30

Contoh soal. Berdasarkan pengukuran menggunakan Sound Level Meter (SLM) yang didapat data sebagai berikut: Frekuensi Suara (Hz)(center-octave band)Ukur (dB)

6340

12550

25055

50060

100050

200055

400045

800045

Tentukan nilai NC dari data di atas!

SolusiBerdasarkan tabel di atas, gambarkan pada diagram NC dan didapat seperti gambar di bawah.

Berdasarkan gambar di atas terlihat bahwa NC adalah 57.

1.9 Peraturan KebisinganBising adalah suara yang mengganggu, sehingga keberadaannya perlu dibatasi. Peraturan bising yang saat ini diberlakukan di Indonesia terlihat seperti pada tabel di bawah ini. Tabel 1.4 Baku Mutu Tingkat Kebisingan (Keputusan MENLH No. 48/MENLH/11/1996PeruntukanKawasan/Lingkungan KegiatanTingkat Kebisingan(dBA)

a. Peruntukan Kawasan

1. Perumahan dan Pemukiman55

2. Perdagangan dan Jasa70

3. Perkantoran dan Perdagangan65

4. Ruang Terbuka Hijau50

5. Industri70

6. Pemerintah dan Fasilitas60

7. Rekreasi70

8. Khusus

Bandar Udara/Stasiun Kereta Api*)

Pelabuhan Laut70

Cagar Budaya60

a. Lingkungan Kegiatan

1. Rumah Sakit55

2. Sekolah dan sejenisnya55

3. Tempat Ibadah55

Tabel 1.5 Baku Mutu Tingkat Kebisingan Wilayah DKI JakartaPeruntukanDerajat Kebisingan Maksimum (dBA)

Yang diinginkanYang diperkenankan

1. Perumahan4560

2. Industri/ Perkantoran7070

3. Pusat Perdagangan7585

4. Rekreasi5060

5. Campuran Perumahan/Industri5060

Tabel 1.6 Baku Mutu Tingkat Kebisingan Provinsi Jawa BaratWilayahDerajat Kebisingan Maksimum(dBA)

PagiSiangMalam

1. Rumah Sakit, Tempat Perawatan404535

2. Pemukiman biasa, Tempat Tinggal455045

3. Kompleks Pertokoan, Jalan dan Pabrik556050

Dalam SK Gubernur Jabar di atas juga ditetapkan ambang batas kebisingan di tempat kerja, yaitu sebesar 85 dBA.

Besarnya bising maksimal diizinkan yang masih aman bagi pekerja di industri terlihat seperti pada Tabel 1.7.

Tabel 1.7 Lama paparan bising maksimal yang direkomendasikan Lama Paparan(Jam)dBA

890

692

495

397

2100

1,5102

1105

0,5110

< 0,5115

1.10 Sumber Bising dan Pengendaliannya pada Sistem Tata UdaraDalam sistem tata udara, tujuan utama adalah mencapai kenyamanan termal pada suatu ruangan. Namun karena sistem tata udara menggunakan peralatan untuk berbagai keperluan, maka terkadang dari peralatan tersebut timbul suara bising yang menggagu. Sumber bising tersebut umumnya berasal dari: 1. Air Supply Fan2. Chille/kompresor3. Jet noise dari diffuser4. Vibrasi dari ducting dan piping.

Beberapa rumus praktis untuk memprediksi tingkat tekanan suara dari beberapa peralatan dalam sistem tata udara adalah sebagai berikut: Tingkat tekanan suara dari Chiller sentrifugal pada jarak 1 meter:

Untuk Chiller torak (jarak 1 m) = SPLdBA = 71 + 9log (TR) TR = ton refrigrasi (1 TR = 12.000 Btu/h)

Untuk pompa (jarak 1 m) = SPLdBA = 77 + 10 log (Hp) Hp = Horse power = 746 W

1.10.1 Pengendalian KebisinganTujuan utama pengendalian kebisingan adalah menurunkan tingkat tekanan suara yang dihasilkan suatu sumber bunyi pada nilai di bawah nilai yang direkomendasikan suatu regulasi. Jadi pengendalian bising bukan menghilangkan sama sekali bising yang dihasilkan suatu sumber bising, namun hanya menurunkan pada nilai tertentu. Setidaknya terdapat tiga metode pengendalian bising secara pasif, yaitu 1. Lining, untuk ducting dan pipa (dari bahan rockwool atau glasswool)2. Enclosure & Barrier (Partisi)3. Silencer atau muffler

Untuk menghasilkan pengurangan bising oleh suatu alat pengendali bising di atas maka harus diperlukan informasi spektrum dari sumber bising, agar tindakan yang dilakukan atau pemilihan material pada ketiga alat di atas sesuai dengan masalah yang dihadapi. Misal, sumber bising yang memiliki spektrum dominan frekuensi rendah akan berbeda metode atau material yang digunakan dengan sumber bising yang dominan pada frekuensi tinggi. Pada gambar di bawah terlihat nilai koefisien absorpsi suara suatu material yang digunakan pada ketiga alat pengendali bising di atas.

Gambar 1.6 Koefisien absorpsi suara suatu material

Pada Gambar 1.6 di atas terlihat bahwa material peredam suara tersebut efektif untuk frekuensi antara 200 8.000 Hz. Sedangkan rentang 200 2.500 Hz adalah suara yang sering dikendalikan pada sistem tata udara. Gambar 1.7 terlihat spektrum sumber bising sebelum dan setelah menggunakan alat peredam bising pasif.

Gambar 1.7 Spektrum bising sebelum dan setelah dikendalikan

Sifat peredam suara dari partisi dinyatakan dengan persamaan (1.10). Jika suara merambat melalui struktur bangunan maka akan mengalami pengurangan amplitudonya. Persamaan praktis untuk menghitung pengurangan itu adalah:

R = (SPL1-SPL2) + 10 log (A/) dB (1.10)Dimana,SPL1= SPL di sumber, SPL2 = SPL di penerimaA = Luas bidang penghalang, m2 = koefisien absorpsi suara total di ruang penerima, sabine

Persamaan pendekatan lainnya untuk partisi (oleh Cook dan Chrzanowski) adalah : R = 13+14,5 log (m) dB (1.11)dimana, m = kg/m2 bahan partisi

Sedangkan karakteristik pengurangan bising pada silincer dinyatakan dengan persamaan (1.12).

. . .(1.12)dimana, P = perimeter ductA = Luas penampang di dalam silencer yang dilewati udara = koefisien absorbsi bahan peredam di silencerNilai untuk satu material untuk berbagai ketebalan terlihat seperti pada Gambar 1.8.

Gambar 1.8 Koefisien absorpsi material peredam bising untuk berbagai ketebalan

1.10.2 Pengendalian Kebisingan Secara AktifMetode pengendalian bising secara aktif yaitu dengan cara melawan gelombang suara dengan suara yang dibangkitkan oleh speaker. Pada saluran duct diletakan speaker yang berbeda fasa dengan sumber bising untuk menghilangkan bising dari fan, sehingga terjadi superposisi, dan setelah melewati speaker tersebut. Akibat superposisi yang saling melemahkan segingga bising yang dihasilkan akan lebih rendah, seperti yang terlihat pada Gambar 1.9.

Gambar 1.9 Metode pengendalian bising secara aktif

1.11 Vibrasi dan PengendaliannyaVibrasi atau getaran, seperti juga bising, sering muncul atau timbul pada sistem tata udara. Vibrasi timbul akibat adanya gerakan dari suatu benda, umumnya getaran memiliki frekuensi rendah. Alat peredam getaran yang umum digunakan untuk mengurangi getaran pada sistem tata udara (pada kompresor atau chiller) digunakan mounting yang terbuat dari karet (atau bahan sejenisnya) atau pegas dari baja. Mounting adalah penahan getaran suatu mesin yang diletakkan sebagai dudukan yang menyangga mesin tersebut. Tiga sifat penting dari bahan mounting adalah kekakuan (stiffness = k), transmissibility (), dan damping (D). Bila nilai damping diabaikan, maka nilai transmissibility adalah,

. . . (1.13)Atau, . . . (1.14)Dimana, fo= frekuensi pribadi (natural frequency)f = frekuensi mesin Sedangkan hubungan antara natural frequency dengan static deflection (d) dinyatakan dengan persamaan,

. . . (1.15) Dimana d adalah static deflection mounting pada saat mesin tidak beroperasi, dengan satuan milimeter (mm). Oleh karena static deflection tergantung pada kekakuan mounting maka pemilihan mounting harus sesuai dengan frekuensi gangguan (frekuensi mesin).

Contoh SoalBila terdapat dua buah mesin bekerja pada frekuensi masing-masing 50 Hz dan 100 Hz. Tentukan static deflection masing-masing bila diinginkan transmissibility sebesar 0,005.

Solusia. Mesin dengan frekuensi 50 Hz memiliki frekuensi pribadi,

Sehingga

b. Mesin dengan frekuensi 100 Hz memiliki frekuensi pribadi,

Sehingga

Pada contoh di atas terlihat bahwa bila frekuensi kerja suatu mesin makin tinggi maka statif deflection semakin rendah bila diinginkan transmissibility yang sama dengan frekuensi kerja mesin yang lebih rendah. Atau dengan kata lain, semakin rendah frekuensi kerja mesin maka diperlukan statif deflection semakin besar agar dihasilkan transmissibility yang rendah. Hal ini memberikan petunjuk bahwa meredam mesin dengan getaran rendah lebih sulit dibanding meredam mesin dengan getaran tinggi.Bila frekuensi pribadi mesin sama dengan frekuensi kerja mesin, yaitu bila f/fo = 1 maka terjadilah resonansi. Bila terjadi resonansi maka mesin akan bergetar dengan amplitudo lebih besar dari amplitudo gangguan. Hal ini akan menyebabkan kerusakan bila terjadi dalam jangka waktu lama, namun bila hanya sebentar hanya menimbulkan suara getaran besar dan bising saja. Contoh kasus resonansi ini terjadi pada mesin cuci pada saat digunakan mengeringkan pakaian. Pada putaran tinggi, getaran mesin tidak terlalu terasa karena frekuensi pribadi mesin cuci jauh lebih rendah dari frekuensi putaran mesin cuci. Namun pada saat mesin cuci akan berhenti, pada putaran tertentu, frekuensi putaran mesin cuci akan sama dengan frekuensi pribadi mesin cuci, sehingga terjadi resonansi, dan mesin bergetar dengan keras sesaat, dan berkurang seiring dengan berkurangnya frekuensi putaran mesin cuci. Untuk mengurangi amplitudo akibat resonansi ini sering digunakan damping tambahan. Bila sifat damping (D) suatu mounting diperhitungkan, maka persamaan (10.13) menjadi,

. . .(10.16)

Contoh SoalPada saat diam, suatu mesin menghasilkan static deflection pada mounting sebesar 25 mm. Jika faktor damping (D) dari mounting tersebut adalah 0,25, dan mesin beroperasi dari putaran rendah ke putaran kerjanya 25 Hz, hitung:a. Transmissibility pada saat putaran mesin sama dengan frekuensi pribadinya (resonansi)!b. Transmissibility pada saat mesin bekerja normal!

Solusi a. Pada saat resonansi f/fo = 1, sehingga dengan menggunakan persamaan (10.16) didapat,

b. Berdasarkan persamaan (10.15) dapat dihitung frekuensi pribadi dari mesin adalah,

Dengan persamaan (10.16) maka didapat,

Dari contoh di atas terlihat bahwa pengurangan transmissibility pada saat mesin bekerja normal jauh berbeda dengan pada saat resonansi. Hubungan transmissibility dengan rasio frekuensi mesin dengan frekuensi pribadi (f/fo = tuning ratio) untuk berbagai nilai damping terlihat seperti gambar di bawah.

Gambar 1.10 Efek damping pada transmissibility vibrasi

1.11.1 Mounting VibrasiBahan peredam dari karet atau bahan sejenisnya umumnya digunakan untuk deflection static kurang dari 5 mm. Untuk deflection static antara 5 8 mm umumnya digunakan bahan karet khusus yang relatif lebih keras. Sedangkan untuk deflection static lebih dari 8 mm umumnya digunakan pegas baja. Pemilihan bahan mounting dan besarnya deflection static untuk tiap-tiap peralatan sistem tata udara harus benar-benar diperhatikan agar tidak terjadi resonansi. Di bawah ini adalah tabel yang menunjukkan nilai deflection static yang direkomendasikan untuk berbagai peralatan pada sistem tata udara.

Tabel 10.8 Deflection static untuk berbagai lokasiDynamic loadStatic deflection (mm)

Basement6 m span9 m span12 m spam

Centrifugal chillers6254462

Reciprocating compresors

8.3 to 12.5 Hz25386269

Above 12,5 Hz25253862

Packaged boilers662544

Pumps up to 7 kW992525

Pumps above 7 kW9253862

Cooling towers:

Below 8,3 Hz994462

Above 8,3 Hz992544

Floor-mounted fans and air handling units:

Up to 7 kW; 3-8,3 Hz9444444

Up to 7 kW; above 8,3 Hz9252538

Up to 27 kW; 3-8,3 Hz9626288

Up to 27 kW; above 8,3 Hz9444462

Above 27 kW; 3-8,3 Hz96288127

Above 27 kW; above 8,3 Hz9446288

BAB II - 6