Vol. 1, No.1 Mei 2016
ENTHALPY – Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
e-ISSN:2502-8944
ANALISA MAMPU REDAM SUARA PADA MATERIAL KOMPOSIT KALSIBOARD DAN GYPSUM Ridway Balaka1, Prinob Aksar2, Mahrun3 1&2
Dosen Pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo, Kendari Kampus Hijau Bumi Tridarma Andonohu Kendari 93232 3
Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo, Kendari Kampus Hijau Bumi Tridarma Andonohu Kendari 93232 Gmail:
[email protected]
Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan redam suara pada material komposit kalsiboard, gypsum dan variasi material komposit kalsiboard-gypsum dan gypsum-kalsiboard. Penelitian ini menggunakan metode eksperimental. Dimana hasil yang diperoleh pada penelitian ini adalah untuk kalsiboard nilai α 0.263 pada 125 Hz, α 0.290 pada 250 Hz dan α 0.303 pada 500 Hz, untuk Gypsum α 0.341 pada 125 Hz, α 0.342 pada 250 Hz dan α 0.377 pada 500 Hz, untuk Kalsiboard-Gypsum α 0.352 pada 125 Hz, α 0.377 pada 250 Hz dan α 0.410 pada 500 Hz, untuk Gypsum Kalsiboard α 0.350 pada 125 Hz, α 0.351 pada 250 Hz dan α 0.395 pada 500 Hz. Berdasarkan hasil diatas dapat disimpulkan kemampuan redam suara yang optimal berada pada spesimen kalsiboard-gypsum. Kata Kunci: komposit peredam suara, frekuensi, Noise Absorption Coefficient (NAC).
Abstrsct The aim to this research know ability weaken voice at composite material of kalsiboard, and gypsum of variasi composite material of and kalsiboard-gypsum of gypsum-kalsiboard. This research use, eksperimental method. Where result of which is obtained at this research is to value kalsiboard α 0.263 at 125 Hz α 0.290 at 250 Hz and α 0.303 at 500 Hz, for Gypsum α 0.341 at 125 Hz α 0.342 at 250 Hz and α 0.377 at 500 Hz, for KalsiboardGypsum α 0.352 at 125 Hz α 0.377 at 250 Hz and α 0.410 at 500 Hz, for the Gypsum of Kalsiboard α 0.350 at 125 Hz, α 0.351 at 250 Hz and α 0.395 at 500 Hz. Pursuant to result of above can be concluded by ability weaken optimal voice reside in at kalsiboard-gypsum spesimen.. Keywords: composite of silencer of voice, frequency, Noise Absorption Coefficient ( NAC).
1. Pendahuluan Pada zaman modern seperti sekarang ini, pembangunan teknologi maju dengan pesat. Hal ini menyebabkan kebisingan suara suatu ruangan juga meningkat. Kebisingan ini mengakibatkan efektifitas penggunaan ruangan pada bangunan juga menurun. Oleh sebab itu, diperlukan system untuk isolation atau absortion suara yaitu dengan menggunakan material kedap suara. Masyarakat lebih cenderung menggunakan kalsiboard dan gypsum karena komposit ini mudah di dapatkan di pasaran dan pengunaannya lebih praktis, harganya yang sangat terjangkau dan sangat baik di gunakan untuk material dasar dinding bangunan dan plafon bangunan.
Kebisingan merupakan salah satu masalah yang tengah dihadapi oleh masyarakat Indonesia pada saat sekarang ini, terutama yang tinggal di daerah perkotaan yang sangat ramai oleh berbagai macam aktivitas masyarakat. Hal ini juga disebabkan oleh meningkatnya jumlah kendaraan bermotor yang menghasilkan berbagai bunyi dari knalpot yang menimbulkan kebisingan. Saat ini telah banyak upaya yang dilakukan untuk dapat mereduksi kebisingan pada suatu ruangan yaitu dengan menggunakan bahan-bahan peredam dan penyerap suara. Bahan tersebut dalam suatu bangunan biasanya berperan sebagai panel akustik yang dipasang pada dinding pemisah (partisi) dan plafon. Material penyerap bunyi mempunyai peranan penting dalam akustik ruangan, perancangan studio rekaman, ruang perkantoran, sekolah, dan ruang
39
Vol. 1, No.1 Mei 2016
ENTHALPY – Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
lain untuk mengurangi kebisingan yang umumnya sangat mengganggu. Material ini disebut material akustik yang fungsinya adalah untuk menyerap dan meredam suara. Kebanyakan saat sekarang ini orang banyak menggunakan glasswool dan rockwoll tersebut sebagai peredam bunyi, namun karena harganya yang sangat mahal maka orang berupaya untuk mencari alternatif lain dengan membuat dari bahan yang praktis, murah, dan dari bahan alam. Bahan tersebut adalah bahan yang mengandung segnoselulosa yang mempunyai daya serap yang baik terhadap bunyi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kemampuan redam suara pada material komposit kalsiboard, gypsum, dan variasi material komposit kalsiboard-gypsum dan gypsum-kalsiboard.
2. Tinjauan pustaka Komposit Material komposit dapat didefinisikan sebagai material yang terbentuk dari kombinasi antara dua atau lebih material pembentuknya melalui pencampuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Material komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus daripada logam, memiliki kekuatan yang dapat diatur tinggi (tallorability), memiliki kekuatan lelah yang baik, memiliki kakuatan jenis (strenght / weight), dan kekakuan jenis (modulus young / density) yang lebih baik daripada logam, tanah korosi, memiliki sifat isolator panas dan suara, serta dapat dijadikan sebagai penghambat listrik yang baik. Komposit terdiri dari suatu bahan utama (matriks) dan suatu jenis penguatan yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matriks. Sekarang ini, pada umumnya komposit yang dibuat manusia dapat dibagi kedalam tiga kelompok utama, yaitu : Yang pertama komposit matriks polimer (polymer matriks composite/PMC) bahan ini merupakan bahan komposit yang sering disebut polimer berpenguat serat (FRP – Fiber Reinforced Polymers or plastics). Bahan ini menggunakan suatu polimer berdasarkan resin sebagai matriksnya, dan suatu jenis serat seperti kaca, karbon, aramid (kevlar) sebagai penguatnya. Yang keduakomposit matriks logam (metal matriks composit/MMC) bahan ini menggunakan suatu logam seperti alumunium sebagai matriks dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida, contoh produk minc yaitu cast iron putih, hardmetal dan metal-intermetalic. Yang ketiga komposit matriks keramik (ceramic matriks composite/CMC) digunakan pada lingkungan bertemperatur tinggi. Bahan ini menggunakan
e-ISSN:2502-8944
keramik sebagai matriks dan diperkuat dengan serat pendek atau serabut-serabut dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitrida. Contoh MCM adalah cermet (ceramic dan metal dan reinforced karbon-karbon). Kalsiboard Kalsiboard diproduksi dengan menggunakan bahan-bahan baku pilihan dan melalui proses Autoclave (proses pengeringan dengan tekanan dan temperatur tinggi) untuk mendapatkan hasil produk yang stabil dan tahan lama. Kalsiboard diproduksi tanpa menggunakan jenis asbes apapun sebagai bahan bakunya (100% Bebas Asbes). Dengan materi penyusun tersebut membuat bahan ini tahan air dan tahan rayap. Kemudahan yang lain adalah mudah, ringkas dan cepat dalam pemasangannya. Gypsum Gypsum adalah batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut, kemudian dipanaskan 175 ºC disebut Stucco. Gypsum adalah salah satu mineral terbanyak dalam lingkungan sedimen yaitu batu yang terdiri dari mineral yang diproduksi secara besar-besaran biasanya dengan persipitasi dari air asin. keuntungan dari gypsum ketika digunakan sebagai material dari suatu benda adalah : Ringan, tahan api, Fleksibilitas untuk disain, meredam suara. Kelemahan gypsum tidak tahan terhadap air ataupun kelembaban. Bunyi Bunyi atau suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang longitudinal yang merambat melalui medium. Kebanyakan suara adalah gabungan berbagai sinyal, tetapi suara murni secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan osilasi atau frekuensi yang diukur dalam Hz dan amplitudo atau kenyaringan bunyi dengan pengukuran dalam desibel. Manusia mendengar bunyi saat gelombang bunyi, yaitu getaran di udara atau medium lain, sampai ke gendang telinga manusia. Batas frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia kira-kira dari 20 Hz sampai 20 kHz pada amplitudo umum dengan berbagai variasi dalam kurva responsnya. Suara di atas 20 kHz disebut ultrasonik dan di bawah 20 Hz disebut infrasonik. Material Akustik Akustik adalah ilmu yang mempelajari hal-hal yang berkaitan dengan bunyi, berkenaan dengan indera pendengaran serta keadaan ruangan yang mempengaruhi bunyi.
40
Vol. 1, No.1 Mei 2016
ENTHALPY – Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Material akustik adalah materal yang digunakan untuk mengendalikan kualitas akustik (reflector, absorber, diffuser, dan insulator) dengan alokasi sesuai prinsip kerja rambat dan pantulan bunyi. Setiap jenis material tergantung frekuensi. Berdasarkan frekuensi bunyi yang dominan terjadi dalam auditorium, dapat dilakukan pemilihan bahan yang tepat. Pemantulan (reflektor) memiliki ciri-ciri sebagi berikut : 1. Daya pantul bunyi lebih tinggi dari daya serapnya. 2. Koefisien penyerapan bunyi rendah (< 0,30). 3. Keras, licin (makin tebal makin baik). 4. Contoh gypsum board. Plywood, plexiglass, dan papan plastik kaku.
e-ISSN:2502-8944
serapan bunyi 0 maka gelombang bunyi dipantulkan semuanya, bila nilai serapnya 1 maka gelombang bunyi diserap semua. Untuk mengetahui berapa besar serapan bising dari material perlu adanya pengujian, adapun alat uji yang digunakan adalah alat yang berbentuk pipa sebagai pengisolasi suara dan beberapa perangkat lain yang membantu. Prnsip kerja dari alat ini adalah bunyi dari speaker dialirkan dalam pipa, yang didalam pipa trsebut terdapat material peredam yang akan menyerap bunyi dari speaker. Bagus tidaknya serapan suatu material ditentukan oleh Noise Absorption Coefficient (NAC) material tersebut. Adapun besar nilai NAC dapat ditentukan dengan rumus : ….. (i)
Penyerap (absorber) memiliki ciri-ciri sebagai berikut : 1. Daya serap bunyi lebih tinggi dari pada daya pantulnya. 2. Koefisien penyerapan bunyi tinggi (> 0.30). 3. Umumnya lunak dan berpori. 4. Terdiri atas material lunak dan/atau berpori, panel, dan resonator rongga. 5. Contoh soft board, selimut akustik (glasswool, rockwool), acoustic tile, mineral tile, karpet empuk. Penyebar (diffuser) memiliki ciri-ciri sebagi berikut: 1. Merupakan (reflector) atau absorber dengan bentuk penyusunan irregular. 2. Koefisien penyerapan bunyi tergantung dari material. 3. Umumnya keras dan licin. 4. Dengan bentuk penyusunan irregular maka bunyi pantul dapat dibuat difus (disebar) dan mencegah flutter echo. Penginsulasi (insulator) memiliki ciri-ciri sebagi berikut : 1. Terdiri atas selapis material (dinding tunggal) atau kombinasi beberapa lapis material baik reflector maupun absorber (dinding ganda). 2. Dapat menginsulasi bunyi disuatu ruangan, sehingga tidak diteruskan ke ruang lain.
Noise Absorption Coefficient ( NAC ) Noise Absorption Coefficient ( NAC ) atau koefisien penyerapan bunyi disimbolkan dengan α adalah efisiensi penyerapan bunyi suatu bahan pada suatu frekuensi tertentu. Koefisien penyerpan bunyi suatu permukaan adalah bagian energy bunyi dating yang diserap atau tidak dipantulkan. Nilai koefisien berada antara 0 sampai 1, bila nilai
Dimana NAC (α) adalah koefisien penyerapan bunyi
3. Metode Penelitian Waktu, Tempat, Alat dan Bahan Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Material dan Teknologi Mekanik Universitas Halu Oleo serta laboratorium Elektro Medik Stikes Mandala Waluya Kendari. Peralatan yang digunakan dalam penelitian terdiri dari gerinda tangan digunakan sebagai alat untuk memotang spesimen atau bahan-bahan yang akan dibuat, meter digunakan untuk mengukur spesiimen uji agar sesuai dengan yang diinginkan, pisau digunakan sebagai alat untuk memotang spesimen yang akan dibuat, kamera digital digunakan untuk melakukan pengambilan gambar terhadap benda-benda yang perlu didokumentasikan, sound level meter merupakan perangkat alat uji untuk mengukur tingkat kebisingan suara, mesin las digunakan untuk membuat bak speaker yang terbuat dari besi plat, speaker berfungsi sebagai alat untuk mengubah gelombang listrik yang mulanya dari perangkat audio/suara menjadi gelombang getaran yaitu suara itu sendiri, amplifier adalah komponen elektronika yang dipakai untuk menguatkan daya atau sumber suara. Amplifier yang digunakan disni adalah 300 watt, oscilloscope adalah alat ukur elektronik yang dapat memetahkan atau memproyeksikan sinyal listrik dan frekuensi menjadi grafik agar mudah dimengerti. Osiloskop dapat menampilkan sinyal listrik atau gelombang, adaptor adalah sebuah rangkaian elektronika yang bekerja mengubah tegangan AC yang tinggi menjadi DC yang rendah. Adaptor juga banyak digunakan sebagai pencatu daya (Power Suplay) dan charger baterai dan
41
ENTHALPY – Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Vol. 1, No.1 Mei 2016
e-ISSN:2502-8944
Laptop digunakan untuk membuat atau menyimpan dan mengolah data-data penelitian. Pembuatan material peredam bunyi sebanyak 4 material, yaitu :
(a)
(b)
(c)
(a). Kalsiboard, (b). gypsum, dan fariasi (c). kalsiboard-gypsum dan gypsum-kalsiboard. dimana tiap 1 jenis material terdiri dari 6 spesimen.
Perhitungan untuk spesimen kalsiboard dengan frekuensi 125 Hz. Dimana total energi suara yang datang 107 dB dikurang energi suara setelah melewati spesimen 78,8 dB serta dibagi total enegi suara yang datang 107 dB Kalsiboard dengan Frekuensi 125 Hz =
=
Kalsiboard
107 dB – 78,8 dB 107 dB ,
= 0.263
Grafik Gabungan Gypsum
Kalsiboard-Gypsum
0,5 0,4 0,3
Gypsum-Kalsiboard
0.302 0.377 0.410 0.395
0.290 0.342 0.377 0.350
4. Hasil dan Pembahasan
…. (i)
0.263 0.341 0.351 0.349
Penelitian ini diawali dengan studi literatur, Setelah studi literatur saya mendapatkan referensi-referensi yang cukup mengenai penelitian ini. Selanjutnya mempersiapkan alat dan bahan yang di butuhkan. setelah alat dan bahan telah lengkap, saya lanjutkan dengan pembuatan Boks pengujian redam suara, kemudian perakitan elektronik pengujian redam suara dan pemasangan sound level meter, kemudian dilanjutkan dengan pembentukan spesimen uji dengan dimensi 10x10 cm dengan mengunakan bahan material komposit kalsiboard dan gypsum. Setelah alat uji siap dilanjutkan dengan pengujian redam suara dengan frekuensi 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz. sekaligus mengambil data yang ada. Data yang ada kemudian dibuat dalam bentuk tabel dan dibuat dalam bentuk grafik agar mudah dianalisa. Setelah tahap analisa kemudian saya dapat menyimpulkan hasil yang ada..
Untuk menghitung NAC dengan mengunakan persamaan (i)
NAC (α)
Bahan yang digunakan terdiri dari kalsiboard, gypsum, lem Foks kayu, besi plat dirancang seperti boks yang didalamnya berisi speaker, pipa slinder digunakan untuk menyalurkan suara dari boks speaker.
0,2 0,1 0 125 250 Frekuensi Input (Hz)
Gambar 1. alat pengujian redam suara Hasil pengukuran Noise Absorption Coefficient (NAC) rata-rata pada semua spesimen Tabel 1. Hasil pengukuran Noise Absorption Coefficient (NAC) pada rata-rata semua spesimen
500
Gambar 2. grafik hubungan frekuensi input (Hz) terhadap Noise Absorption Coefficient (NAC) pada semua specimen Berdasarkan gambar 4.1 grafik hubungan antara frekuensi input (Hz) terhadap NAC pada semua spesimen, terlihat bahwa balok yang berwarna merah menunjukkan nilai NAC untuk spesimen kalsiboard, balok yang berwarna kuning menunjukkan nilai NAC untuk spesimen gypsum,
42
Vol. 1, No.1 Mei 2016
ENTHALPY – Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
balok yang berwarna hijau menunjukkan nilai NAC untuk spesimen kalsiboard-gypsum, balok yang berwarna biru menunjukkan nilai NAC untuk spesimen gypsum-kalsiboard. Dari grafik diatas terlihat bahwa nilai NAC tertinggi pada tiap spesimen dengan pemberian frekuensi yang sama berada pada spesimen kalsiboard-gypsum dan nilai NAC terendah pada spesimen kalsiboard. Sedangkan untuk nilai NAC gypsum berada dibawah spesimen gypsumkalsiboard. Sehingga, secara matematis dapat ditulis dengan nilai NAC kalsiboard < nilai NAC gypsum < nilai NAC gypsum-kalsiboar < nilai NAC kalsiboard-gypsum. Rendah nilai NAC pada spesimen kalsiboard dipengaruhi oleh jenis spesimen yang hanya setebal 3 mm. sedangkan, pada gypsum ketebalanya 10 mm. Faktor keduanya adalah pada kalsiboard, kerapatan massa lebih padat sehingga gelombang suara yang memasuki spesimen tidak mendapatkan ruang untuk merambat dan bersirkulasi ke dalam spesimen dan gelombang suara dapat menembus spesimen. Sedangkan pada gypsum dengan ketebalan 10 mm dan struktur atom yang berpori memungkinkan gelombanmg suara dapat merambat kedalam spesimen sehingga gelombang suara yang dapat menembus spesimen hanya sebagian kecil. Perbedaan kemampuan redam suara pada kalsiboard dan gypsum berdampak pada niilai NAC untuk spesimen yang di variasiakan, yaitu spesimen kalsiboard-gypsum dan gypsumkalsiboard. Berdasarkan grafik diatas terlihat bahwa nilai NAC untuk kedua variasi spesimen di dominasi oleh spesimen kalsiboar-gypsum. Hal ini disebabkan karena kemampuan peredaman suara pada gypsum lebih baik dibanding dengan kalsiboard, sehingga ketika gelombang suara berhasil menembus dinding kalsiboard akan diredam oleh gypsum. Berdasarkan gambar diatas nilai NAC tertinggi untuk semua variasi frekuensi berada pada frekuensi 500 Hz dan nilai NAC terendah berada pada frekuensi 125 Hz. Hal ini disebabkan karena semakin besar pemberian frekuensi maka akan semakin banyak gelombang-gelombang suara yang merambat dan menembus dinding spesimen. Sehingga secara matematis dapat di tulis bahwa nilai NAC berbanding berbanding lurus dengan besarnya frekuensi input (Hz), hal ini dapat terjadi apabila spesimen uji memiliki karakteristik sifat yang sama. Namun apabila spesimen memiliki karakteristik sifat yang berbeda seperti berpori, berserat, dan padat maka frekuensi tidak selalu berbanding lurus dengan NAC.
e-ISSN:2502-8944
5. Kesimpulan Setelah dilakukan eksperimen dan pengolahan data maka dapat di simpulkan bahwa kemampuan redam suara yang optimal berada pada spesimen kalsiboard-gypsum dengan nilai rata-rata Noise Absorption Coefficient (NAC) tertinggi adalah 0,352 pada frekuensi 125 Hz, 0,377 pada frekuensi 250 Hz dan 0,410 pada frekuensi 500 Hz. Dibanding dengan spesimen kalsiboard dengan nilai rata-rata Noise Absorption Coefficient (NAC) terendah adalah 0,263 pada frekuensi 125 Hz, 0,290 pada frekuensi 250 Hz, 0,303 pada frekuensi 500 Hz..
Daftar Pustaka Adi Wibowo, Pradana., dkk.2013. Pembuatan dan Pengujian Bahan Peredam Suara dari Berbagai Serbuk Kayu. Univedsitas Negeri Semarang. Semarang. Caecilia. Raissa dkk, Kemampuan Peredaman Suara Dalam Ruang Genset Dinding Bata Dilapisi Dengan Fariasi Peredam Yumen, Universitas Kristen Petra, Surabaya. Hamid, Dr. Abdul, B.Eng, M.Eng. 2012. Praktikal Vibrasi Mekanik, Teori Dan Praktik. Yogyakarta: Graha Ilmu. Heri Cahyono, Eko, Setiyo. 2010. Noise Absorption Coefficient Komposit Jerami Padi Dengan Matrik Alami, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta Irwan.
Yusril, 2013, Pembuatan dan Uji Karakteristik Akustik Komposit Papan Serat Sabut Kelapa, Institut Teknologi Nasional Bandung, Bandung.
Latifah. Nur laela, ST.MT, 2015, Fisika Bangunan 2, Griya Kreasi, Jakarta. Mutia. Theresia dkk, 2014, Potensi Serat dan Pulp Bambu Untuk Komposit Peredam Suara, Balai Besar Pulp dan Kertas , Bandung. Pamuji
Joko. Prasetiyo, 2011, Kemampuan Komposit Serat Sabuk Kelapa Terhadap Uji Impak Uji Bending dan Daya Serat Bunyi Untuk Dinding Peredam Suara, Universitas Muhammadiah Surakarta, Surakarta.
43
