STUDI PEMANFAATAN PENCAMPURAN JERAMI DAN SABUT KELAPA SEBAGAI BAHAN DASAR SEKAT ABSORPSI BUNYI ANTAR RUANGAN DI KAPAL Oleh Ir. Alam Baheramsyah, M.Sc 2), Adib Setyawan 1) 1) Mahasiswa: Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, FTK-ITS 2) Staf Pengajar: Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, FTK-ITS ABSTRAK Kapal tidak bisa lepas dari masalah kebisingan yang di akibatkan oleh permesinan kapal. Permesinan tersebut menimbulkan suara yang mengakibatkan adanya gema pada ruangan, akibatnya menggangu kinerja anak buah kapal baik dalam komunikasi maupun konsentrasi dalam berkerja.Untuk mengurangi adanya gema dalam ruangan, biasanya digunakan bahan absorpsi. Bahan-bahan tersebut berupa rockwool, atau glasswool pada dinding kapal. Akan tatapi bahan bahan tersebut relative mahal, Bila di pakai dalam jumlah banyak. Salah satu alternatif yang ditawarkan adalah bahan absorpsi yang dibuat dari bahan dasar sabut kelapa dan jerami. Sabut kelapa dan jerami diharapkan dapat dibuat menjadi bahan absorpsi yang murah dan berkualitas. Bahan dari percampuran jerami dan sabut kelapa diuji koefesien serap bunyi (absoprsi) pada frekuensi 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1000Hz dan 2000Hz. Nilai koefisien absorpsi yang paling tinggi pada 125Hz adalah pencampuran jerami dan sabut kelapa 1:2 dengan nilai koefisien absorsi 0,36, untuk frekuensi 250 adalah pencampuran jerami dan sabut kelapa 1:1 dengan nilai koefisien absorpsi 0,53 dan frekuensi 500Hz adalah pencampuran jerami dan sabut kelapa 1:2 dengan nilai koefisien absorsi 0.47 Keyword : Absorbsi, jerami, sabut kelapa, tabung impedansi. Pada kapal, kebisingan sering diakibatkan oleh permesinan kapal dan ini tentunya sangat menggangu kinerja ABK di kapal. Bukan hanya itu kebisingan yang diakibatkan oleh kapal juaga merusak dan menggangu biota laut yang dilaluinya. Salah satu cara konvensional untuk menghindari kebisingan adalah dengan memasang bahan absorpsi bunyi (absorber) pada dinding dan langit-langit ruangan. Biasanya pada kapal digunakan bahan absorber berupa rockwoll atau glasswooll. Tetapi bahan-bahan tersebut umumnya mahal. Untuk itu, digunakanlah sabut kelapa dan jerami sebagai salah satu alternatif untuk pembuatan bahan absorpsi bunyi. Sabut kelapa dan jerami yang mudah ditemukan di sekitar kita merupakan produk sisa (limbah) dan masih jarang dimanfaatkan, Pemanfaatan sabut kelapa dan jerami sebagai bahan dasar pembuatan bahan absorpsi bunyi, tentunya sangat mengurangi biaya pengeluaran untuk pembelian bahan absorber yang digunakan di kapal.
Kualitas sabut kelapa dan jerami sebagai bahan dasar untuk bahan absorpsi bunyi dapat dilihat dari nilai koefisien absopsinya. Nilai ini dapat diketahui dengan melakukan pengujian pada sampel bahan. Pengujian pada sempel bahan akan diuji dengan berbagai perbandingan massa yaitu 1:1,1:2, dan 2:1. Kemudian hasil percobaan tersebut dibandingkan dengan bahan yang biasa digunakan di kapal dalam hal ini rockwooll. Pengujian sampel untuk mengetahui berapa koefisien absorbsinya dengan mengunakan metode tabung impedansi. Metode
tabung impedansi merupakan salah satu cara untuk mengukur absorpsi bahan terhadap gelombang bunyi. Penggunaan metode ini berdasarkan dua standart, yaitu ISO 105342:1998 and American Standart for Testing Materials (ASTM) E1050-98. Prinsip dasar metode Tabung Impedansi adalah refleksi, absorpsi dan transmisi gelombang bunyi oleh permukaan bahan pada suatu ruang tertutup, dimana bahan tersebut digunakan 1
untuk melapisi permukaan dinding ruang tertutup.[Lam, Y.M. 1995] Bagian-bagian Tabung Impedansi Tabung impedansi yang digunakan pada metode ini dibagi dalam beberapa bagian, yaitu bagian tabung dan pipa penyelidik, bagian penyangga bahan uji (specimen), bagian pembangkit bunyi, dan bagian penerima bunyi. Lebih jelasnya perhatikan Gambar 1 Mikrofo
Pipa Penyidik
Penyangga Specimen
Audio Gener ator
Loudspeaker
Tabung Utama
Gambar 1. Set Peralatan Tabung Impedansi.
Gambar 1 menunjukkan set peralatan tabung impedansi lengkap dengan bagian-bagiannya. a. Bagian Tabung dan Pipa Penyelidik
Tabung harus memiliki penampang lintang berbentuk lingkaran sempurna dan tidak boleh bengkok, seperti Gambar 2.1Tabung harus diletakkan mendatar dengan penyangga yang kokoh. Pada bagian ini pipa penyelidik dipasang di dalam tabung tepat di tengah lingkaran lubang tabung. Pipa penyelidik harus lurus dan tidak boleh melengkung. b. Bagian Penyangga Bahan Uji (Specimen)
Bagian penyangga bahan uji (specimen) berbentuk lempengan dengan lebar minimal sama dengan diameter tabung. Bagian ini diletakkan di depan pipa penyelidik dengan suatu backing material (bahan penyokong) untuk merekatkan specimen. Pemasangan penyangga specimen pada tabung harus benar-benar rapat. c. Bagian Pembangkit Bunyi
Bagian pembangkit bunyi terdiri dari audio generator, amplifier, dan loudspeaker. Pada bagian ini loudspeaker diletakkan di ujung belakang tabung, dengan membran loudspeaker tepat pada lubang tabung. Loudspeaker harus ditutup rapat sampai bunyi yang dikeluarkannya tidak bocor (terdengar keras dari bagian belakang). Loudspe aker
Amplif ier
Gambar 2.. Skema Pembangkit Bunyi.
d. Bagian Penerima Bunyi Bagian penerima bunyi merupakan mikrofon yang dihubungkan ke amplifier, untuk diteruskan ke filter gelombang dan ke audio system analyzer. [Suhedi dkk. 2005] Dalam hal ini filter gelombang dan audio system analyzer dapat diganti dengan suatu komputer yang mempunyai software yang mampu membaca nilai keluaran yang ditangkap oleh mikrofon. Mikrofon direkatkan di ujung pipa penyelidik di dalam tabung dengan cara pemasangannya seperti gambar 3. Komp uter
Mikro fon
(a)
Pipa Penyelid ik
(b)
Gambar 3. Pemasangan Mikrofon pada Pipa Penyelidik di Dalam Tabung; Tampak Depan (a) dan Tampak Samping (b).
Mikrofon dipasang dengan diberi penyangga di belakangnya supaya pipa penyelidik tidak melengkung. Kenyataannya komputer lebih sensitif daripada filter gelombang, sehingga dari mikrofon dapat langsung dihubungkan ke komputer tanpa perlu dikuatkan amplifier.
2
Setelah melakukan pengujian dilakukan perhitungan dengan perumusan_perumusan. Untuk data yang muncul 1 kali baik pada tingkat tekanan maksimum atau pada tingkat tekanan minimum perlu dilakukan koreksi pada nilai tekanan bunyi minimumnya. Menurut “Australian Standart (1935-1976)” koreksi dilakukan pada nilai dari tingkat tekanan minimum menggunakan persamaan: SPL’ = SPLT + C , (1) dengan nilai: SPLT = SPLmaks – SPLmin ,
(2)
C = 20 log
,
Ψ =
(3)
,
(4)
dan at =
,
(5)
dimana: = tegangan bunyi terkoreksi (dB) = tegangan bunyi total (dB) = nilai koreksi (dB) = konstanta atenuasi silinder = jarak minimum pertama ke muka bahan (cm) = diameter tabung (cm) = frekuensi Pada pengujian ini diameter tabung impedansi dan jarak minimum pertama ke muka bahan adalah , (4.6) adalah jarak/posisi tingkat tekanan dimana bunyi minimum dan adalah ketebalan bahan. Dengan mengasumsikan bahwa tegangan bunyi terkoreksi sebagai nilai tegangan pada tingkat tekanan bunyi total, sehingga , koefisien absorpsinya dapat langsung dihitung menggunakan persamaan berikut: SPLT
= 1-
.
(7) Sedang untuk pengujian yang mempunyai tingkat tekanan bunyi maksimum dan minimum dua atau lebih, nilai koefisien absorpsinya dihitung menggunakan persamaan:
= 1. (8) METODOLOGI Pembuatan Bahan Absorpsi Berbahan Dasar pencampuran Sabut Kelapa dan jerami Bahan absorpsi berbahan dasar sabut kelapa dan jerami dibuat dengan langkahlangkah sebagai berikut: A. Pembuatan serat kelapa. 1. Sabut kelapa dikeringkan di bawah sinar matahari yang sebelumnya sudah dibersihkan. 2. Sabut kelapa yang sudah kering diparut hingga mendapatkan serat kelapa. 3. Serat kelapa yang didapatkan kemudian dipotong dengan ukuran sekitar 3 cm. B. Pembuatan serat jerami 1. Jerami yang sudah dibersihkan di keringkan di bawah sinar matahari. 2. Jerami kemudian direndam dalam air dalam waktu 2 hari untuk membuat lunak dan menghilangkan kandungan minyak dalam jerami. 3. Menumbuk dan memarut jerami hingga didapatnya serat jerami. 4. Serat jerami kemudian dipotong dengan ukuran kurang lebih 3 cm. C. Pembutan campuran jerami dan sabut kelapa. a) Bahan pencampuran jerami dan sabut kelapa untuk dipress hingga 1 cm. 1. Membuat campuran sabut kelapa dan jerami dengan perbandingan 1:1, 1:2, 2:1 dalam gram dengan timbangan neraca dengan massa keseluruhan 40 gram. 2. Campuran jerami dan sabut kelapa ditambahkan perekat sebagai perekat dengan massa 60 gram dan air untuk mempermudah pencampuran 70 gram. 3. Campuran yang telah jadi dipress dalam alat press hidrolik hingga ketebalan 1cm. selama 20 menit.
3
4. Bahan yang telah di press kemudian di keringkan di bahan sinar matahari hingga kering. b) Bahan pencampuran jerami dan sabut kelapa untuk dipress hingga 2 cm 1. Membuat campuran sabut kelapa dan jerami dengan perbandingan 1:1, 1:2, 2:1 dalam gram dengan timbangan neraca dengan massa keseluruhan 80 gram. 2. Campuran jerami dan sabut kelapa ditambahkan perekat sebagai perekat dengan massa 120 gram dan air untuk mempermudah pencampuran 140 gram. 3. Campuran yang telah jadi dipress dalam alat press hidrolik hingga ketebalan 2cm. selama 20 menit. 4. Bahan yang telah di press kemudian di keringkan di bahan sinar matahari hingga kering. D. Bahan pencampuran jerami dan sabut kelapa 1. Bahan yang telah dipress mencapai 1cm dan telah dikeringkan mengembang dan mencapai ketebalan 1,25 2. Bahan yang telah dipress mencapai 2 cm dan telah dikeringkan mengembang dan mencapai ketebalan 2,5 cm
Gambar 4 bahan pencampuran jerami dan sabut kelapa a. ditekan hingga 2cm atas dan 1cm bawah b. perbandingan jerami dan sabut kelapa, 1:1, 2:1dan 1:2 urut dari kiri
Proses Pengujian Pengujian bahan absorpsi menggunakan metode tabung impedansi termasuk dalam pengukuran menggunakan metode tak langsung. Adapun prosedur pengujian bahan absorpsi dilakukan dengan urutan langkah sebagai berikut: 1. Merangkai peralatan seperti pada gambar berikut: Audio Generator (PM 5110 RC Generator)
Specim en
Amplif ier
Komp uter
Set Peralatan Tabung Impedansi
Gambar 5 Susunan Peralatan untuk Menguji Bahan Absorpsi.
2. Menyalakan semua alat (audio generator, amplifier, dan komputer). 3. Mengatur frekuensi pada audio generator pada frekuensi 125 Hz. 4. Menempatkan specimen (bahan absorpsi) pada ujung tabung impedansi seperti Gambar 5. Menggeser pipa penyelidik sedikit demi sedikit dengan cara menggeser penyangga beroda hingga pembacaan pada komputer menunjukkan sinyal amplitudo maksimum dan minimum secara bergantian. 6. Mencatat nilai tingkat tekanan maksimum dan minimum yang terbaca di layar komputer serta posisi mikrofon yang dapat dilihat pada mistar. 7. Mengulangi pengukuran seperti langkah di atas untuk frekuensi 125Hz, 250Hz, 500 Hz, 1000 Hz,dan 2000 Hz 8. Menghitung nilai koefisien absorpsi dari data yang diperoleh.
4
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Data bahan yang telah dibuat Dari dari langkah –langkah yang ada pada metodologi didapatkan kondisi bahan sebagai berikut Tabel 1. Data Kondisi Bahan Absorber
Speci men
D cm
JK 1:1 (1,25 cm) JK 2:1 (1,25 cm) JK 1:2 (1,25 cm) JK 1:1 (2,5 cm) JK 2:1 (2,5 cm) JK 1:2 (2,5 cm)
tebal cm
masa gram
V cm3
Krap atn g/cm3
15.8
1.25
49
245.08
0.20
15.8
1.25
48.8
245.08
0.20
Tabel 3. Nilai Koefisien Absorpsi Normal Setiap Bahan Absorber dari pencampuran jerami dan sabut kelapa
Freku ensi (Hz) 125 250 500
15.8
1.25
51.1
245.08
0.21
15.8
2.5
138.5
490.17
0.28
15.8
2.5
149.3
490.17
0.30
1000 2000
1:1 1,25 0.30 7 0.47 2 0.40 4 0.42 1 0.44 7
jerami : Sabut Kelapa 2:1 1:2 1:1 2:1 1,25 1,25 2,5 2,5 0.29 0.30 0.30 0.29 6 3 8 9 0.45 0.48 0.53 0.48 1 5 0 2 0.43 0.42 0.44 0.45 0 7 9 3 0.50 0.53 0.49 0.42 6 4 8 9 0.42 0.41 0.43 0.39 0 2 0 5
15.8
2.5
143.5
490.17
0.29
Selain itu juga diperoleh data kondisi bahan pembanding yang digunakan, dalam hal ini Rockwool seperti pada tabel 2. Tabel 2. Data Kondisi Bahan Pembanding
D cm 15.8 15.8
tbal cm 1.2 5
massa gram
2.5
30.5
20.4
V cm3 19.7 5
Kraptn g/cm3
39.5
0.77
1:2 2,5 0.36 2 0.52 6 0.47 5 0.45 0 0.40 7
Tabel 4. Nilai Koefisien Absorpsi Normal Setiap Bahan Absorber dari rockwool
Frekuensi (Hz)
Keterangan : JK : bahan absorpsi dari pencampuran jerami dan sabut kelapa
Specim en Rw 1,25 cm Rw 2,5 cm
Setelah dilakukan perhitungan didapatkan dilai koefisien dari tiap-tiap sampel bahan pencampuran jerami dan sabut kelapa seperti ditujukkan pada tabel berikut.
125 250 500 1000 2000
rockwool RW 1,25 0.488 0.424 0.390 0.298 0.255
RW 2,5 0.614 0.581 0.416 0.383 0.308
Kurva Koefisien Absorpsi Bahan dari Pencampuran jerami dan Sabut Kelapa dengan ketebalan 1,25 cm
1.03
Keterangan : Rw : bahan absorpsi dari rockwool
Nilai Koefisien Absorpsi Data dari pengujian tabung impedansi yang berupa tekanan bunyi maksimum dan minimum kemudian dihitung mengunakan perhitungan Australian Standart (1935-1976) untuk mengetahui nilai koefisien absorbsinya.
Grafik 1. Koefisien Absorpsi Bahan dari JK 1:1, 1:2, 2:1, tebal 1,25
5
Pada grafik 1 Koefisien absorbsi yang bagus pada frekuensi rendah (125Hz-500Hz) adalah pencampuran jerami dan sabut kelapa 1:2. Dan frekuensi menengah (500Hz-2000Hz)adalah perbandingan jerami dan sabut kelapa 2:1 pada ketbalan 1,25 cm. Kurva Koefisien Absorpsi Bahan dari Pencampuran jerami dan Sabut Kelapa dengan ketebalan 2,5 cm
Grafik 4. Koefisien Absorpsi Bahan dari JK 1:1 tebal 1,25 dan 2,5
Grafik 4 dari grafik terlihat semakin tebal bahan maka semakin besar koefisien absorbsi, namun semakin tinggi frekuensi koefisien absorbsi menurun terlihat pada frekuensi 2000Hz. Kurva Koefisien Absorpsi dari bahan JK 2:1 tebal 1,25cm dan JK tebal 2,5cm Grafik 2. Koefisien Absorpsi Bahan dari JK 1:1, 1:2, 2:1, tebal 2,5
Grafik 2 Koefisien absorbsi yang bagus pada frekuensi rendah (125Hz-500Hz) adalah pencampuran jerami dan sabut kelapa 1:2. Dan frekuensi menengah (500Hz-2000Hz) adalah perbandingan jerami dan sabut kelapa 1:1 pada ketbalan 2,5 cm. Kurva Koefisien Absorpsi dari bahan rockwol dengan ketebalan 1,25cm dan ketebalan 2,5cm
Grafik 5 Koefisien Absorpsi Bahan dari JK 1:1 tebal 1,25 dan 2,5
Grafik 5 dari grafik terlihat semakin tebal bahan maka semakin besar koefisien absorbsi, namun semakintinggi frekuensi koefisien absorbsi menurun terlihat pada frekuensi 1000Hz. Kurva Koefisien Absorpsi dari bahan JK 1:2 dengan ketebalan 1,25cm dan JK tebal 2,5cm Grafik 3. Koefisien Absorpsi Bahan dari RW 1,25 dan 2,5
Grafk 3 bahan yang terbuat dari rockwool semakin tebal bahan maka akan semakin besar koefisien absorsi dari bahan. Kurva Koefisien Absorpsi dari bahan JK 1:1 dengan ketebalan 1,25cm dan JK ketebalan 2,5cm
Grafik 6 Koefisien Absorpsi Bahan dari JK 1:1 tebal 1,25 dan 2,5
6
Grafik 6 dari grafik terlihat semakin tebal bahan maka semakin besar koefisien absorbsi, namun semakintinggi frekuensi koefisien absorbsi menurun terlihat pada frekuensi 1000Hz. Kurva Koefisien Absorpsi dari bahan JK 1:1 dengan ketebalan1,25cm dan bahan rockwoll tebal 1,25cm Grafik 9 Koefisien Absorpsi Bahan dari JK 1:1 tebal 1,25 dan 2,5
Grafik 9 rockwool pada frekuensi rendah memiliki koefisien absorbsi paling tinggi namun ketika frekuensi ditinggikan pencampuran jerami dan sabut kelapa memiliki koefisien absorbsi lebih tinggi mulai terlihat pada frekuensi 250Hz. Grafik 7 Koefisien Absorpsi Bahan dari JK 1:1 tebal 1,25 dan 2,5
Grafik 7 rockwool pada frekuensi rendah memiliki koefisien absorbsi paling tinggi namun ketika frekuensi ditinggikan pencampuran jerami dan sabut kelapa memiliki koefisien absorbsi lebih tinggi mulai terlihat pada frekuensi 250Hz.
Kurva Koefisien Absorpsi dari bahan JK 1:1 ketebalan 2,5 cm dan bahan rockwoll ketebalan 2,5cm
Kurva Koefisien Absorpsi dari bahan JK 2:1 ketebalan 1,25 cm dan bahan rockwool ketebalan 1,25 cm Grafik 10 Koefisien Absorpsi Bahan dari JK 1:1 tebal 1,25 dan 2,5
Grafik 10 rockwool pada frekuensi rendah memiliki koefisien absorbsi paling tinggi namun ketika frekuensi ditinggikan pencampuran jerami dan sabut kelapa memiliki koefisien absorbsi lebih tinggi mulai terlihat pada frekuensi 500Hz. Grafik 8 Koefisien Absorpsi Bahan dari JK 1:1 tebal 1,25 dan 2,5
Grafik 8 rockwool pada frekuensi rendah memiliki koefisien absorbsi paling tinggi namun ketika frekuensi ditinggikan pencampuran jerami dan sabut kelapa memiliki koefisien absorbsi lebih tinggi mulai terlihat pada frekuensi 250Hz.
Kurva Koefisien Absorpsi dari bahan JK 2:1 ketebalan 2,5 cm dan bahan rockwool ketebalan 2,5 cm
Kurva Koefisien Absorpsi dari bahan JK 1:2 ketebalan 1,25 cm dan bahan rockwool ketebalan 1,25 cm Grafik 11 Koefisien Absorpsi Bahan dari JK 1:1 tebal 1,25 dan 2,5
7
Grafik 11 rockwool pada frekuensi rendah memiliki koefisien absorbsi paling tinggi namun ketika frekuensi ditinggikan pencampuran jerami dan sabut kelapa memiliki koefisien absorbsi lebih tinggi mulai terlihat pada frekuensi 500Hz. Kurva Koefisien Absorpsi dari bahan JK 1:2 ketebalan 2,5 cm dan bahan rockwool ketebalan 2,5 cm
Grafik 12. Koefisien Absorpsi Bahan dari JK 1:1 tebal 1,25 dan 2,5
Grafik 12 rockwool pada frekuensi rendah memiliki koefisien absorbsi paling tinggi namun ketika frekuensi ditinggikan pencampuran jerami dan sabut kelapa memiliki koefisien absorbsi lebih tinggi mulai terlihat pada frekuensi 500Hz. Kurva Koefisien Absorpsi dari keseluruhan bahan
Grafik 13. Koefisien Absorpsi keseluruhan Bahan
Grafik 13. Dapat dilihat dari grafik pada frekuensi rendah di bawah 350Hz rockwoll yang memiliki koefisien absorpsi paling besar. Akan tetapi ketika pada frekuensi sekitar 350Hz ke atas pencampuran jerami dan sabut kelapa dengan
perbandingan 1:2 yang memiliki koefisien absorpsi paling besar.
5.KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Dari penelitian yang telah dilakukan dapat diambil simpulan sebagai berikut : 1. Kondisi bahan pencampuran jerami dan sabut kelapa yang baik untuk frekuensi rendah adalah dengan perbandingan 1:2 (massa jerami 1 dan massa sabut kelapa 2) dimana massa jerami lebih sedikit dibandingkan dengan massa sabut kelapa. 2. Frekuensi di atas 350 pencampuran jerami dan sabut kelapa mampu sebagai penganti bahan absorber yang terbuat dari rockwool. 3. Pengaruh ketebalan pada koefisien absorpsi, ketika pada frekuensi rendah (125Hz – 500Hz)semakin tebal bahan maka koefisien absorpsi semakin meningkat. Akan tetapi ketika pada frekuensi menengah (500Hz – 2000Hz) koefisien absorpsi semakin menurun. DAFTAR PUSTAKA F. Alton Everest. The Master Handbook Of Acoustics. New York San Francisco Washington, D.C. Hamdri, E.I. 2005. Perancangan dan Pembuatan Tabung Impedansi sebagai Alat Ukur Koefisien Absorpsi Suatu Bahan. Study Literatur. FMIPA Fisika ITS. Surabaya. Lam, Y.M. 1995. Acoustic of Enclosed Spaces. Universitas Salford Prasetio, L. 2003. Akustik. FMIPA Fisika. ITS. Surabaya. Russell, D.A. Absorption Coefficients and Impedance.
. Suhedi, F., Lasino, dan Effendi, A.H. 2005. “Metode Pengujian Penyerapan Bunyi Pada Bahan Akustik Dengan Metode Tabung”. Pusat Penelitian dan Pengembangan Lingkungan. Badan Litbang PU. Departemen Pekerjaan Umum. RSNI T05-2005.
8
