Rancang Bangun Rekayasa Tabung Impedansi untuk Analisa Perbandingan Kandungan Minyak Buah Kelapa Sawit

(1)

DAFTAR PUSTAKA

Asade, Felix. 2012. Perancangan Tabung Impedansi dan Kajian Eksperimental Koefisien Serap Bunyi Paduan Aluminium-Magnesium,

Fakultas Teknik. Universitas Sumatera Utara.

British Standards. 2001. ―Acoustics — Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes —Part 1: Method using standing wave ratio‖, BS EN ISO 10534-1.

British Standards. 2001. ―Acoustics — Determination of sound absorption

coefficient and impedance in impedance tubes —Part 2: Transfer Fuction Method, BS EN ISO 10534-2.

Bruel & Kjaer. 1986. ―Noise Control: Principles and Practice‖. MA: Bruel & Kjaer.

Doelle, Leslie L. 1972. Evironment Acoustics. New York: McGraw- Hill Company, Inc.

Doelle. Leslie L. dan Prasetio, ―Akustik Lingkungan―, Penerbit Erlangga : Jakarta,1993.

Fauzi,Yan,dk., 2004, Kelapa Sawit Budidaya Pemanfaatan Hasil dan limbah Analisis Usaha dan Pemasaran,Edisi Revisi, Penerbit penebar Swadaya, Jakarta.

G.Pahl, W. Beitz, J. Feldhusen and K.H. Grote Engineering Design: A Systematic Approach, Third Edition Translators and Editors: Ken Wallace and Luciënne T. M. Blessing Springer Verlag London Limited, 2007 ISBN-10: 1846283183.

(2)

Harahap, Raja Naposo. 2010. ―Kajian Eksperimental Karakteristik MaterialAkustik dari Campuran Serat Batang Kelapa Sawit dan

Polyurethane dengan Metode Impedance Tube‖. Fakultas Teknik. Universitas Sumatera Utara. Medan.

Hemond Jr. Conrad J., Engineering Acoustic and Noise Control, Prentice Hall Inc.,London, 1983.

Hibbler, R. C., Mechanics of Materials, Fourth Edition, Prentice Hall, New Jersey,2000.

Kimura, Masateru. 2014. A new high-Frequency Impedance Tube for Measuring sound absorption coefficient and sound transmission loss.Melbourne, Australia.

Mitrayana, F.W.A., Rancang Bangun Alat Ukur Koefisien Serapan Akustik. Jurnal Fisika Indonesia, No.51, Yogyakarta,2013.

Risza, S., 1994. Kelapa Sawit Upaya Peningkatan Produktivitas. Kanisius, Yogyakarta.

Statistik Kelapa Sawit Indonesia 2014 – 2015, Pusat Penelitian Kelapa Sawit. Stein, Benjamin & John S. Reynolds, Mechanical and Electrical Equipment FoeBuildings, Eight Edition, John Wiley & Sons Inc., New York, USA, 1992.

(3)

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat Penelitian

Tempat dilaksanakannya penelitian ini adalah di Laboratorium Noise/Vibration Research Center, Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat

Adapun peralatan yang digunakan selama penelitian ini adalah : 1. Laptop

Digunakan untuk menyimpan dan mengolah sinyal digital dari Labjack dengan bantuan software DAQ Factory. Selain itu laptop juga digunakan sebagai Tone Generator dengan bantuan software ToneGen untuk membangkitkan bunyi pure tone. Laptop yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada gambar 3.1.

(4)

Dengan Spesifikasi :

1) Prosessor : Intel Core i3-2348 2.30 GHz (32bit) 2) Memory : 2 GB RAM DD3

3) Harddisk : 500 GB 4) Windows 7 Premium 2. Lab-Jack U3-LV

Digunakan untuk merubah data sinyal analog bunyi yang dibangkitkan dalam percobaan menjadi sinyal digital. Alat ini ditunjukkan pada gambar 3.2.

Gambar 3.2Lab-Jack U3-LV

Dengan spesifikasi :

1) 16 fleksibel I/O(Input Digital, Digital Output, atau InputAnalog) 2) Sampai 2 Timers (Pulse Timing, PWMOutput, InputQuadrature) 3) Hingga 2 Counters(32-Bit)

4) 4 Tambahan digital I/O

(5)

3. Amplifier

Alat ini digunakan sebagai penguat tegangan dan arus dari sinyal audio yang bertujuan untuk menggerakkan pengeras suara (loudspeaker). Amplifier yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.3.

Gambar 3.3 Amplifier Dengan spesifikasi:

1) 250 Watt Stereo 2) Type AV-299

4. Loudspeaker

Digunakan untuk mengeluarkan bunyi berupa pure tone yang diatur oleh software ToneGen. Loudspeaker yang digunakan ditunjukkan pada gambar 3.4.

(6)

Dengan spesifikasi :

1) Audax Woofer Midrange 2) Nominal Impedance 4 Ohm 3) Nominal Power RMS 10W 4) Sensitivity 90 Db

5. Mikropon

Digunakan sebagai sensor untuk menangkap sinyal bunyi yang berinterferensi didalam tabung impedansi. Mikropon yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Mikropon Dengan Spesifikasi :

1) Frekuensi respon 50 – 15,000 Hz 2) Out put Impedance 300 Ohm.

6. Tabung Impedansi

(7)

Gambar 3.6 Tabung Impedansi Dengan spesifikasi :

1) Pipa PVC merk Wavin 2) Panjang tabung 500 mm 3) Diameter dalam tabung 40 mm 4) Tebal 3mm

3.2.2 Bahan

Adapun bahan spesimen yang digunakan dalam penelitian ini adalah buah kelapa sawit dengan jenis dura, tenera dan psifera.

(8)

Gambar 3.8 Buah jenis Tenera

Gambar 3.9 Buah jenis Psifera

3.3 Prosedur Pengujian

Prosedur pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut ;

1. Siapkan semua peralatan uji dengan diatur sesuai gambar set up peralatan Pengujian.

2. Masukkan spesimen uji pada ujung tabung yaitu pada karet yang

disediakan agar elastis dan dapat disesuaikan dengan diameter buah sawit. 3. Pengukuran dilakukan pada frekuensi 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz

dan 4000 Hz

4. Hubungkan mikropon 1 dan mikropon 2 pada pre-amp mic channel 1 dan 2.Untuk frekuensi dibawah 495 Hz yaitu frekuensi 250 Hz dipakai

(9)

Gambar 3.10 Posisi mikrofon 2, 1 dan 1’

5. Hubungkan output chanel pre-amp mic ke chanel 1 dan chanel 2 pada labjack.

6. Hubungkan Labjack ke port USB pada Laptop lalu buka Software DAQFaqtory untuk menganalisis sinyal.

7. Pada DAQFaqtory buka program Sound Recorder 4ch.

8. Untuk membangkitkan sinyal bunyi, buka program ToneGen. Bunyi yang dikeluarkan berupa pure tone.

9. Atur frekuensi pada ToneGen lalu buka kembali DAQFaqtory untuk melihat grafik tegangan suara pada masing-masing mikropon.

10. Klik Start/Stop Save untuk Logging data. Data grafik akan otomatis tersimpan dalam drive (D:) pada laptop.

11. Ambil nilai tegangan rata-rata pada masing-masing mikropon (A dan B) untuk dihitung koefisien absorpsinya dengan bantuan MATLAB.

(10)

13. Hitung faktor Refleksi dan koefisien serap bunyi dengan rumus:

14. Ulangi prosedur diatas untuk frekuensi dan sampel yang berbeda.

15. Masukkan data yang telah dihitung ke dalam tabel dan di plot ke dalam bentuk grafik agar dapat melihat perbandingan koefisien serap bunyi pada frekuensi yang berbeda dan pada masing-masing sampel.

3.4 Teknik Pengukuran, Pengolahan dan Analisa Data

Pengukuran koefisien serap bunyi dihitung sesuai standar ISO 10543-2:1998 dan ASTM E-1050 untuk tabung impedansi 2 mikropon. Untuk memudahkan perhitungan koefisien serap bunyi sesuai dengan persamaan (2.14) dan (2.15), digunakan software MATLAB tipe R2012b.

Variabel Bebas (VB) ; 1) Jenis buah kelapa sawit

2) Frekuensi (250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 1500 Hz, 2000 Hz dan 4000 Hz)

(11)

Hasil pengukuran dari spesimen dibuat dalam bentuk tabel 3.1 terlihat hubungan antara variabel sehingga memudahkan dalam proses selanjutnya.

Tabel 3.1 Data Pengamatan

Sampel

VT

Frekuensi (Hz)

250

500

1000 2000 4000

Buah matang Dura

α

Buah matang

Tenera

α

Buah matang

Pisifera

(12)

Mulai

Studi Literatur

Analisa Data

(α =1- r

2

)

Selesai

f

u =

d < 0,58

�

��

Hasil/Laporan

Tidak

YA

Gambar 3.11 Diagram Alir Penelitian

Rancang Bangun

Tabung Impedansi

(ISO 10534-2 ; 1998)

Pemilihan spesimen uji :

-Jenis Buah

-Tingkat kematangan

Pengujian :

-Amplitudo

Pengolahan Data Hasil

Pengujian

(13)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN

4.1 Perancangan Tabung Impedansi

Tabung impedansi harus rata, mulus dan tidak berlubang. Dinding tabung harus cukup tebal dan kuat untuk menahan getaran yang timbul oleh sinyal bunyi yang dihasilkan noise generator. Setelah melakukan kunjungan ke Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan, di dapat data diameter buah kelapa sawit terkecil yang layak untuk diproses adalah 1,5 cm dan untuk buah terbesar adalah 4 cm. Maka digunakan tabung dengan diameter 1,5 inchi ≈ 40 mm.

Menurut persamaan (2.17) batas atas frekuensi fu untuk diameter tabung 40 mm yaitu:

d < 0,58 λu

d < 0,58

0,04 m < 0,58

Sehingga diperoleh batas atas frekuensi

(f

u

)

adalah 5031 Hz = 5,03 kHz.

Batas bawah frekuensi f1ditentukan oleh jarak antara mikrofon s0. Sesuai

dengan persamaan (2.18) maka untuk jarak s0= 100 mm diperoleh:

s0

> 0,05

0,1m > 0,05

(14)

f

1

=

173 Hz

Dan batas atas frekuensi untuk s0= 100 mm dengan persamaan (2.19)

yaitu:

fu

∙

s

0

<

0,45

c

fu

∙

0,1<0,45 ∙ 347

fu =

1561 Hz

Perlu diperhatikan bahwa semakin kecil jarak antara kedua mikropon maka semakin akurat pengukurannya.

Jarak antara sumber bunyi dan mikropon x menurut ISO 10534-2 sesuai dengan persamaan (2.20) yaitu:

x >

3

∙

d

Sehingga dipilih x = 250 mm.

Jarak x2antara sampel dan mikropon terdekat ditentukan oleh persamaan (2.21)

yaitu:

x

2

≥

2

∙

d

Sehingga dipilih x2= 150 mm.

Maka panjang tabung untuk pengujian koefisien serap bunyi adalah:

l = x

2

+ x + s

0

=

500 mm

Untuk pengukuran frekuensi tinggi, jarak mikropn yang lebih dekat s digunakan. Pada tabung impedansi ini diambil nilai s = 35 mm.

Sesuai dengan persamaan (2.18) dan (2.19) untuk s = 35 mm maka batas frekuensinya adalah:

(15)

f

1

>495 Hz

Dan untuk s0= 100 mm batas frekuensinya:

fu <1561 Hz

f1 >173 Hz

Dapat disimpulkan bahwa konstruksi tabung impedansi ini untuk pengukuran koefisien serap bunyi dan transmission loss memiliki batas frekuensi berdasarkan ISO 10534-2 dan ASTM E-2611 yaitu dari 173 Hz sampai 5 kHz.

4.2 Analisa Perancangan Tabung Impedansi (ISO 10534-2 ; 1998)

Berikut ini merupakan perhitungan kondisi batas untuk perancangan tabung impedansi menurut ISO 10534-2.

1) Batas atas frekuensi

f

_uuntuk diameter tabung 40 mm yaitu :

d < 0,58

0,04 m < 0,58

Sehingga diperoleh batas atas frekuensi

(f

u

)

adalah 5031 Hz = 5,03 kHz.

2) Jarak antara sumber bunyi dan mikropon x yaitu:

x >

3

∙

d

> 120 mm Sehingga dipilih x = 250 mm.

3) Jarak antara sampel dan mikropon terdekatx2 yaitu:

x

2≥ 2

∙

d

Sehingga dipilih x2= 150 mm.

(16)

Gambar 4.1 Desain Tabung Impedansi

Maka panjang tabung totalnya adalah :

l = x

2

+ x + s

0

= 500 mm

4) Untuk pengukuran frekuensi tinggi, jarak mikropon yang lebih dekat s digunakan. Pada tabung impedansi ini diambil nilai s = 35 mm. Sesuai dengan persamaan (2.18) dan (2.19) maka batas bawah dan batas atas frekuensinya:

fu <4461 Hz

f

1

>495 Hz

5) Untuk

s

0= 100 mm batas frekuensinya:

fu <1561 Hz

(17)

Kedua variasi jarak mikropon tersebut digunakan untuk memaksimalkan keakurasian hasil pengukuran. Bentuk gelombang pada frekuensi 250 Hz dapat di ilustrasikan pada gambar 4.2.

Gambar 4.2 Ilustrasi gelombang pada Frekuensi 250 Hz

Dari gambar 4.2 dapat dilihat panjang gelombang frekuensi 250 Hz dapat dijangkau oleh panjang jarak mikropon

s

0. Menurut persamaan (2.18) yaitu:

s

0

>

0,05

∙ λ

1

s

0

>

0,05

0,1> 0,05

.

0,1 > 0,0694

(18)

Bentuk gelombang pada frekuensi 2000 Hz dapat di ilustrasikan pada gambar 4.3 .

Gambar 4.3 Ilustrasi gelombang pada Frekuensi 2000 Hz

Dari gambar 4.3 dapat dilihat panjang gelombang frekuensi 2000 Hz dapat dijangkau oleh panjang jarak mikropon s0 maupun oleh jarak mikropon s. Namun,

pengukuran dengan jarak mikropon s0 pada frekuensi 2000 Hz tidak lagi akurat

karena sudah banyak gelombang yang terbentuk pada jarak s0 tersebut. Menurut

persamaan (2.18) yaitu:

s

₀

> 0,05 ∙ λ

1

s

0

> 0,05

0,035 > 0,05 .

0,035 > 0,008675

(19)

4.3 Experimental Set Up

Secara eksperimental, pengujian dan pengambilan data untuk mendapatkan koefisien serap bunyi dari material dilakukan dengan menggunakan tabung impedansi dan alat-alat pendukung lainnya. Skematis dan set up alat untuk pengujian koefisien serap bunyi ditunjukkan pada gambar 4.4 dan 4.5.

(20)

Gambar 4.5 Set up peralatan pengujian. 4.4 Hasil Pengujian Buah Kelapa Sawit Jenis Dura

4.4.1 Pengukuran pada Frekuensi 250 Hz

(21)

Gambar 4.6 Pengukuran Amplitudo pada microphone 1 dan 2 pada frekuensi 250 Hz

(22)

A = 10,16521566 Volt B = 8,601282539 Volt

Tekanan bunyi pada masing-masing microphone dengan rumus :

p

1

= Ae

-jkx1

+ Be

jkx1

p

2

= Ae

-jkx2

+ Be

jkx2

Faktor refleksi dan koefisien serap bunyi dengan rumus :

₁ 1

α =

1- |r|

2

(23)

(24)

Diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut :

p

1

=

7,9695

–

1,3972i

p

2

=

14,5881

–

0,9695i

H

21

=

0,5502

–

0,0592i

r

=

-0,4432

–

7514i

α

=

0,2390

Nilai

p

1

, p

2

, H

21, dan r merupakan bilangan kompleks yaitu gabungan

antara bilangan real dan bilangan imajiner (y = a + bi). Untuk

p1

bilangan realnya yaitu 7,9695 dan bilangan imajinernya yaitu -1,3972 i. Bilangan kompleks dapat divisualisasikan sebagai titik atau vektor posisi pada sistem koordinat dua dimensi yang dinamakan bidang kompleks atau diagram argand. Bilangan kompleks

p1

dapat divisualisasikan pada gambar 4.7.

(25)

4.4.2 Pengukuran pada Frekuensi 500 Hz

Dari pengukuran spesimen untuk buah kelapa sawit matang jenis Dura pada frekuensi 500 Hz diperoleh nilai rata-rata amplitudo sebagai berikut :

A = 9,115892423 Volt B = 7,538115664 Volt

p

1

=

-1,7308

–

1,5692i

p

2

=

3,5166

–

1,5422i

H

21

=

-0,2487

–

0,5553i

r

=

0,8075

–

0,1783i

alpha

=

0,3162

Maka koefisien serap bunyi pada frekuensi 500 Hz adalah α = 0,3162

4.4.3 Pengukuran pada Frekuensi 1000 Hz

Dari pengukuran spesimen untuk buah kelapa sawit matang jenis Dura pada frekuensi 1000 Hz diperoleh nilai rata-rata amplitudo sebagai berikut : A = 9,120069 Volt

B = 6,821196 Volt

p

1

=

-15,5969 + 0,4752i

p

2

=

-14,5197

–

0,9490i

H

21

=

1,0675

–

0,1025i

(26)

alpha

=

0,4406

4.4.4 Pengukuran pada Frekuensi 2000 Hz

Dari pengukuran spesimen untuk buah kelapa sawit matang jenis Dura pada frekuensi 2000 Hz diperoleh nilai rata-rata amplitudo sebagai berikut : A = 5,676911744

B = 3,867224442

p

1

=

8,7283

–

0,7321i

p

2

=

6,2915 + 1,3608i

H

21

=

1.3013

–

0,3978i

r

=

0,4397

–

0,5203i

alpha

=

0,5359

4.4.5 Pengukuran pada Frekuensi 4000 Hz

Dari pengukuran spesimen untuk buah kelapa sawit matang jenis Dura pada frekuensi 2000 Hz diperoleh nilai rata-rata amplitudo sebagai berikut : A = 2,382862802

(27)

p

1

=

2,8680

–

0,3717i

p

2

=

-0,5581 + 0,4980i

H

21

=

-3,1919

–

2,1822i

r

=

-0,1316

–

0,7782i

alpha

=

0,3772

Nilai koefisien serap bunyi untuk buah matang jenis Dura dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1Tabel koefisien serap bunyi buah Dura

Frekuensi (Hz)

α

250 0,2390

500 0,3162

1000 0,4406

2000 0,5359

4000 0,3772

(28)

Gambar 4.8 Grafik koefisien serap bunyi pada buah Dura

Gambar 4.8 menunjukkan grafik hasil pengujian buah kelapa sawit jenis Dura menggunakan metode tabung impedansi dengan sinyal eksitasi berupa pure tone. Untuk buah jenis Dura nilai koefisien serap bunyi tertinggi yaitu sebesar 0,5359 pada frekuensi 2000Hz. Penyerapan bunyi terendah terjadi pada frekuensi 250 Hz yaitu sebesar 0,2390.

4.5 Hasil Pengujian Buah Kelapa Sawit Jenis Tenera 4.5.1 Pengukuran pada Frekuensi 250 Hz

Dari pengukuran spesimen untuk buah kelapa sawit matang jenis Tenera pada frekuensi 250 Hz diperoleh nilai rata-rata amplitudo sebagai berikut :

A = 10,57594872 Volt B = 8,776847906 Volt

0,239 0,3162 0,4406 0,5359 0,3772 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

250 500 1000 2000 4000

(29)

p

1

=

8,2273

–

1,6284i

p

2

=

15,0601

–

1,1299i

H

21

=

0,5513

–

0,0668i

r

=

-0,4346

–

0,7388i

alpha

=

0,2653

Maka koefisien serap bunyi pada frekuensi 250 Hz adalah α = 0,2653.

4.5.2 Pengukuran pada Frekuensi 500 Hz

Dari pengukuran spesimen untuk buah kelapa sawit matang jenis Tenera pada frekuensi 500 Hz diperoleh nilai rata-rata amplitudo sebagai berikut :

A = 9,502857147 Volt B = 7,215667028 Volt

p

1

=

-1,7375

–

2,2748i

p

2

=

3,5302

–

2,2356i

H

21

=

-0,0600

–

0,6824i

r

=

0,7415

–

0,1637i

alpha

=

0,4234

(30)

4.5.3 Pengukuran pada Frekuensi 1000 Hz

Dari pengukuran spesimen untuk buah kelapa sawit matang jenis Tenera pada frekuensi 1000 Hz diperoleh nilai rata-rata amplitudo sebagai berikut : A = 9,299594254 Volt

B = 6,484097141 Volt

p

1

=

-15,4427 + 0,5820i

p

2

=

-14,3762

–

1,1622i

H

21

=

1,0640

–

0,1265i

r

=

0,6324

–

0,2936i

alpha

=

0,5138

4.5.4 Pengukuran pada Frekuensi 2000 Hz

B = 3,570312492 Volt

p

1

=

8,6148

–

0,9223i

p

2

=

6,2097 + 1,7145i

(31)

r

=

0,3939

–

0,4661i

alpha

=

0,6276

4.5.5 Pengukuran pada Frekuensi 4000 Hz

B = 1,983558214 Volt

p

1

=

3,0654

–

0,4363i

p

2

=

-0,5965 + 0,5846i

H

21

=

-0,9869

–

2,1959i

r

=

-0,1285

–

0,7601i

alpha

=

0,4058

(32)

[image:32.595.108.515.108.291.2]

Tabel 4.2 Tabel koefisien serap bunyi buah Tenera

Frekuensi (Hz)

α

250 0,2653

500 0,4234

1000 0,5138

2000 0,6276

4000 0,4058

[image:32.595.107.514.112.289.2]

Dalam bentuk grafik koefisien serap bunyi buah jenis Tenera dapat dilihat pada gambar 4.9.

Gambar 4.9 Grafik koefisien serap bunyi pada buah Tenera

Gambar 4.9 menunjukkan grafik hasil pengujian buah kelapa sawit jenis Tenera menggunakan metode tabung impedansi dengan sinyal eksitasi berupa pure tone. Untuk buah jenis Tenera nilai koefisien serap bunyi tertinggi yaitu sebesar 0,6276 pada frekuensi 2000Hz. Penyerapan bunyi terendah terjadi pada frekuensi 250 Hz yaitu sebesar 0,2653.

0,2653 0,4234 0,5138 0,6276 0,4058 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

250 500 1000 2000 4000

[image:32.595.116.513.368.572.2]

(33)

4.6 Hasil Pengujian Buah Kelapa Sawit Jenis Pisifera 4.6.1 Pengukuran pada Frekuensi 250 Hz

Dari pengukuran spesimen untuk buah kelapa sawit matang jenis Pisifera pada frekuensi 250 Hz diperoleh nilai rata-rata amplitudo sebagai berikut :

A = 9,579622988 Volt B = 8,585300849 Volt

p

1

=

7,7223

–

0,9000i

p

2

=

14,1358

–

0,6245i

H

21

=

0,5480

–

0,0395i

r

=

-0,4658

–

0,7856i

alpha

=

0,1660

4.6.2 Pengukuran pada Frekuensi 500 Hz

Dari pengukuran spesimen untuk buah kelapa sawit matang jenis Pisifera pada frekuensi 500 Hz diperoleh nilai rata-rata amplitudo sebagai berikut :

A = 8,781805095 Volt B = 7,417689613 Volt

p

1

=

-1,6836

–

1,3567i

p

2

=

3,4206

–

1,3334i

H

21

=

-0,2931

–

0,5109i

(34)

alpha

=

0,2865

4.6.3 Pengukuran pada Frekuensi 1000 Hz

Dari pengukuran spesimen untuk buah kelapa sawit matang jenis Pisifera pada frekuensi 1000 Hz diperoleh nilai rata-rata amplitudo sebagai berikut : A = 8,504053432 Volt

B = 6,625654994 Volt

p

1

=

-14,8029 + 0,3883i

p

2

=

-13,7805

–

0,7754i

H

21

=

1,0692

–

0.0883i

r

=

0,7067

–

0,3280i

alpha

=

0,3930

4.6.4 Pengukuran pada Frekuensi 2000 Hz

B = 3,843449672 Volt

p

1

=

8,4295

–

0,6191i

(35)

H

21

=

1,3206

–

0,3520i

r

=

0,4616

–

0,5463i

alpha

=

0,4885

4.6.5 Pengukuran pada Frekuensi 4000 Hz

B = 1,846351375 Volt

p

1

=

2,6817

–

0,2173i

p

2

=

-0,5218 + 0,2911i

H

21

=

-4,0963

–

1,8690i

r

=

-0,1438

–

0,8507i

alpha

=

0,2556

(36)

[image:36.595.108.515.108.291.2]

Tabel 4.3 Tabel koefisien serap bunyi buah Pisifera

Frekuensi (Hz)

α

250 0,1660

500 0,2865

1000 0,3930

2000 0,4885

4000 0,2556

[image:36.595.107.514.112.289.2]

Dalam bentuk grafik koefisien serap bunyi buah jenis Pisifera dapat dilihat pada gambar 4.10.

Gambar 4.10 Grafik koefisien serap bunyi pada buah Pisifera

Gambar 4.10 menunjukkan grafik hasil pengujian buah kelapa sawit jenis Tenera menggunakan metode tabung impedansi dengan sinyal eksitasi berupa pure tone. Untuk buah jenis Tenera nilai koefisien serap bunyi tertinggi yaitu sebesar 0,4885 pada frekuensi 2000Hz. Penyerapan bunyi terendah terjadi pada frekuensi 250 Hz yaitu sebesar 0,166.

0,166 0,2865 0,393 0,4885 0,2556 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

250 500 1000 2000 4000

[image:36.595.113.515.368.575.2]

(37)

[image:37.595.107.529.165.404.2]

Setelah melakukan pengukuran dan pengolahan data maka didapatlah rekapitulasi hasil data yang ditunjukkan pada tabel 4.4.

Tabel 4.4 Tabel rekapitulasi hasil data analisa

Sampel VT

Frekuensi (Hz)

250 500 1000 2000 4000

Buah Dura

α

0,2390 0,3162 0,4406 0,5359 0,3772

Buah Tenera

α

0,2653 0,4234 0,5138 0,6276 0,4058

Buah Pisifera

α

0,1660 0,2865 0,3930 0,4885 0,2556 [image:37.595.113.521.511.685.2]

Dalam bentuk grafik koefisien absorpsi ketiga sampel dapat dilihat pada gambar 4.11.

Gambar 4.11 Grafik perbandingan koefisien serap bunyi buah kelapa sawit

0,239 0,3162

0,4406 0,5359 0,3772 0,2653 0,4234 0,5138 0,6276 0,4058 0,166 0,2865 0,393 0,4885 0,2556 0 0,2 0,4 0,6 0,8

250 500 1000 2000 4000

K o e fi si e n S e ra p B u n y i Frekuensi

Frekuensi vs Koefisien Serap Bunyi

Buah Dura

Buah Tenera

(38)

Gambar 4.11 menunjukkan grafik rekapitulasi hasil pengujian ketiga jenis buah kelapa sawit yaitu Dura, Tenera dan Pisifera dengan kondisi buah matang. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa buah kelapa sawit jenis Tenera

lebih tinggi dalam menyerap bunyi yaitu α = 0.6276 pada frekuensi 2000Hz dan

daya serap terendah pada buah jenis Pisifera yaitu α = 0.166 pada frekuensi

(39)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari seluruh kegiatan penelitian mulai dari perancangan, pembuatan alat uji dan pengujian spesimen, maka penulis dapat menyimpulkan :

1. Telah dibuat sebuah alat uji akustik berupa tabung impedansi sesuai standar ISO 10534-2:1998 dengan diameter dalam tabung 40 mm, tebal 3 mm dan panjang tabung 500 mm.

2. Batas pengukuran yang dapat dilakukan dengan tabung hasil rancangan adalah 173 Hz sampai 5 kHz.

3. Dalam penelitian ini dapat diketahui bahwa dari ketiga jenis buah kelapa sawit usia matang yang dijadikan spesimen pengujian, nilai koefisien serap bunyi tertinggi adalah buah jenis Tenera dengan α = 0.6276.

4. Frekuensi yang paling baik diserap oleh ketiga jenis buah kelapa sawit ini adalah pada frekuensi menengah dan tinggi. Untuk buah matang jenis Dura nilai

(40)

5.2 Saran

1. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya diameter buah kelapa sawit yang akan di uji juga di tentukan agar didapat hasil yang lebih baik.

2. Sebaiknya frekuensi pengujian lebih divariasikan lagi dari yang terendah sampai tertinggi sesuai dengan kemampuan alat.

(41)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori Gelombang dan Bunyi

Pada bagian ini akan diberikan beberapa definisi dan pengertian dasar mengenai gelombang dan bunyi serta hal-hal yang berkaitan dengan teori ini.

2.1.1 Pengertian Gelombang

Gelombang adalah suatu getaran, gangguan atau energi yang merambat. Dalam hal ini yang merambat adalah getarannya, bukan medium perantaranya. Satu gelombang terdiri dari satu lembah dan satu bukit (untuk gelombang transversal) atau satu renggangan dan satu rapatan (untuk gelombang longitudinal). Besaran-besaran yang digunakan untuk mendiskripsikan gelombang antaralain panjang gelombang ( ) adalah jarak antara dua puncak yang berurutan, frekuensi (ƒ) adalah banyaknya gelombang yang melewati suatu titik tiap satuan waktu, periode (T) adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang melewati suatu titik, amplitudo (A) adalah simpangan maksimum dari titik setimbang, kecepatan gelombang (

v

) adalah kecepatan dimana puncak gelombang (atau bagian lain dari gelombang) bergerak.

(42)

2.1.2 Jenis-jenis Gelombang

Jenis-jenis gelombang dikelompokkan berdasarkan arah getar, amplitudo dan fasenya, medium perantaranya dan frekuensi yang dipancarkannya.

Berdasarkan arah getarnya gelombang dikelompokkan menjadi: a. Gelombang Transversal

[image:42.595.217.457.313.462.2]

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnyategak lurus terhadap arah rambatannya. Satu gelombang terdiri dari satu lembah dan satu bukit seperti ditunjukkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Gelombang transversal. Sumber:(Halliday, 1991)

b. Gelombang Longitudinal

(43)

[image:43.595.217.439.87.167.2]

Gambar 2.2. Gelombang longitudinal. Sumber: (Halliday, 1991)

2.1.3 Pengertian Bunyi

Bunyi dapat diartikan sebagai sesuatu yang kita dengar. Bunyi merupakan hasil getaran dari partikel-partikel yang berada di udara dan energi yang terkandung dalam bunyi dapat meningkat secara cepat dan dapat menempuh jarak yang sangat jauh.

Defenisi sejenis juga dikemukakan oleh Bruel (1986) yang menyatakan bahwa bunyi diidentikkan sebagai pergerakan gelombang di udara yang terjadi bila sumber bunyi mengubah partikel terdekat dari posisi diam menjadi partikel yang bergerak.

Secara lebih mendetail, Doelle (1972) menyatakan bahwa bunyi mempunyai dua defenisi, yaitu:

1. Secara fisis, bunyi adalah penyimpangan tekanan, pergeseran partikel dalam medium elastik seperti udara. Definisi ini dikenal sebagai bunyi objektif.

2. Secara fisiologis, bunyi adalah sensasi pendengaran yang disebabkan penyimpangan fisis yang digambarkan pada bagian atas. Hal ini disebut sebagai bunyi subjektif .

(44)

perantara serta ditimbulkan oleh sumber bunyi yang mengalami getaran. Rambatan gelombang bunyi disebabkan oleh lapisan perapatan dan peregangan partikel-partikel udara yang bergerak ke luar, yaitu karena penyimpangan tekanan. Hal serupa juga terjadi pada penyebaran gelombang air pada permukaan suatu kolam dari titik dimana batu dijatuhkan.

Gelombang bunyi adalah gelombang yang dirambatkan sebagai gelombang mekanik longitudinal yang dapat menjalar dalam medium padat, cair dan gas. Medium gelombang bunyi ini adalah molekul yang membentuk bahan medium mekanik ini. Gelombang bunyi ini merupakan vibrasi/getaran molekul-molekul zat dan saling beradu satu sama lain namun demikian zat tersebut terkoordinasi menghasilkan gelombang serta mentransmisikan energi bahkan tidak pernah terjadi perpindahan partikel.

2.1.4 Sifat–Sifat Bunyi

Bunyi mempunyai beberapa sifat, seperti frekuensi bunyi, kecepatan perambatan, panjang gelombang, intensitas dan kecepatan partikel.

2.1.4.1 Frekuensi

(45)

Frekuensi yang dapat didengar oleh Manusia berkisar 20 sampai 20.000 Hz dan jangkauan frekuensi ini dapat mengalami penurunan pada batas atas rentang frekuensi sejalan dengan bertambahnya umur manusia. Jangkauan frekuensi audio manusia akan berbeda jika umur manusia juga berbeda. (Halliday, 1991)

Besarnya frekuensi ditentukan dengan rumus :

... (2.1)

dimana : f = Frekuensi (Hz)

T

= Waktu (detik)

Periode adalah banyaknya waktu per banyaknya getaran, sehingga periode berbanding terbalik dengan frekuensi.

... (2.2)

dimana: f = Frekuensi (Hz)

(46)

2.1.4.2 Kecepatan Perambatan

Bunyi bergerak pada kecepatan berbeda-beda pada tiap media yang dilaluinya. Pada media gas udara, cepat rambat bunyi tergantung pada kerapatan, suhu, dan tekanan.

√

... (2.3)

atau dalam bentuk yang sederhana dapat ditulis:

√

dimana:

c

= Cepat rambat bunyi (m/s)

γ

= Rasio panas spesifik (untuk udara = 1,41)

Pa

= Tekanan atmosfir (Pa)

ρ

= Kerapatan (Kg/m3)

T = Suhu (K)

Pada media padat bergantung pada modulus elastisitas dan kerapatan, sedangkan pada media cair bergantung pada modulus bulk dan kerapatan.

(47)

dimana: E = Modulus Young

ρ

= Kerapatan (Kg/m3)

2.1.4.3 Panjang Gelombang

Panjang suatu gelombang bunyi dapat didefinisikan sebagai jarak antara dua muka gelombang berfase sama. Hubungan antara panjang gelombang, frekuensi, dan cepat rambat bunyi dapat ditulis sebagai berikut:

... (2.5)

dimana:

λ

= Panjang gelombang bunyi

c

= Cepat rambat bunyi (m/s) f = Frekuensi (Hz)

2.1.4.4 Intensitas Bunyi

Intensitas bunyi adalah aliran energi yang dibawa gelombang udara dalam suatu daerah per satuan luas. Intesitas bunyi pada tiap titik dari sumber dinyatakan dengan:

(48)

dimana: I = Intensitas bunyi (W/m2) W = Daya akustik (Watt) A = Luas area (m2)

Ambang batas pendengaran manusia, yaitu nilai minimum intensitas daya bunyi yang dapat dideteksi telinga manusia, adalah 10-6 W/cm2.

2.1.4.5 Kecepatan Partikel

Radiasi bunyi yang dihasilkan suatu sumber bunyi akan mengelilingi udara sekitarnya. Radiasi bunyi ini akan mendorong patikel udara yang dekat dengan permukaan luar sumber bunyi. Hal ini akan menyebabkan bergeraknya partikel-partikel di sekitar radiasi bunyi yang disebut dengan kecepatan partikel.

... (2.7)

dimana: V = Kecepatan partikel (m/detik) p = Tekanan (Pa)

ρ

= Massa jenis bahan (Kg/m3)

c

= Kecepatan rambat gelombang (m/detik)

2.2 Metode Desain ( Design Method)

(49)

prototyping, frame testing dan test riding (Wiyancoko,2010). Jadi ketika kita membicarakan masalah desain akan banyak langkah-langkah yang harus lebih dulu dikerjakan sebelum pada akhirnya mendapatkan hasil yang diinginkan.

Ada banyak metode desain yang sering kita jumpai dalam bidang teknik. Salah satu yang paling banyak digunakan adalah milik metode desain Pahl & Beitz yaitu systematic approach atau pendekatan sistematis. Dimana Pahl (2007) mengatakan, ―Ketika mendesain atau merancang, harus ditemukan keseimbangan

antara suatu pendekatan intuisi dan pendekatan secara sistematis. Kedua pendekatan ini tidak berdiri sendiri tetapi saling mendukung satu sama lain.‖

Berikut ini langkah-langkah metode desain dari Pahl & Beitz : 1. Perencanaan produk dan uraian masalah

Pada tahap ini diuraikan spesifikasi yang dibutuhkan untuk produk yang diinginkan. Spesifikasi yang ada mungkin tidak cukup luas atau banyak dan seringkali memerlukan klarifikasi dan informasi tambahan. Para designer juga perlu menentukan tujuan jelas yang mana solusi yang dibutuhkan untuk dijalankan. Pada akhirnya spesifikasi akan membatasi, menghimpun dan menghasilkan data yang lengkap.

2. Konsep desain

 Ringkas masalah untuk mengidentifikasi masalah yang penting.

Meringkas masalah artinya menggambarkannya secara rinci dan spesifik.

 Membuat struktur fungsional.

Artinya membuat struktur fungsional dari batas-batas solusi yang dibutuhkan.

(50)

Pahl & Beitz mengatakan bahwa solusi terbaik lebih mungkin bersumber dari memilih dasar-dasar yang tepat daripada konsentrasi yang dilebuh-lebihkan pada satu point tertentu.

 Gabungkan dasar-dasar solusi pada konsep yang bervariasi.

Tahap ini menghasilkan pilihan solusi yang kuat pada pendekatan sistematis.

 Evaluasi variasi konsep menggunakan kriteria teknik dan ekonomi.

Tujuannya adalah memilih satu atau dua dari konsep-konsep yang telah disusun secara bervariasi. Pilih yang ekonomis dan terutama memenuhi standar teknik.

3. Mewujudkan desain

Tahap ini hasil desain sudah bisa ditentukan secara pasti. Pilih hasil desain yang sesuai dengan sistem dan funsgsi teknis produk, kekuatan dan mengenai kecocokan yang dibutuhkan.

4. Mengerjakan desain secara detail.

Ini adalah tahap terakhir dimana hasil desain akan dibuat dalam bentuk produk dan tahap akhir adalah dokumentasi untuk setiap proses pengerjaan.

2.3 Kelapa Sawit

2.3.1 Sejarah Kelapa Sawit

(51)

tanaman kelapa sawit hidup subur diluar daerah asalnya, seperti Malaysia, Indonesia, Thailand, dan Papua Nugini.

Kelapa sawit pertama kali di perkenalkan di Indonesia oleh pemerintah kolonial Belanda pada tahun 1848. Ketika itu ada tiga jenis bibit kelapa sawit yang dibawa dari Mauritius dan Amsterdam dan ditanam di kebun Raya Bogor. Tanaman kelapa sawit mulai diusahakan dan dibudidayakan secara komersial pada tahun 1912. (Fauzi, 2004)

Kelapa sawit mempunyai umur ekonomis 25 tahun dan bisa mencapai tinggi 24 meter dapat hidup dengan baik di daerah tropis (15°LU – 15°LS). Tanaman ini tumbuh sempurna di ketinggian 0-500 m dari permukaan laut dengan kelembaban 80-90%. Sawit membutuhkan iklim dengan curah hujan yang stabil, 2000-2500 mm setahun, yaitu daerah yang tidak tergenang air saat hujan dan tidak kekeringan saat kemarau. Pola curah hujan tahunan mempengaruhi perilaku pembungaan dan produksi buah sawit.

Bagian yang paling populer untuk diolah dari kelapa sawit adalah buah. Bagian daging buah menghasilkan minyak kelapa sawit mentah yang diolah menjadi bahan baku minyak goreng dan berbagai jenis turunannya. Kelebihan minyak nabati dari sawit adalah harga yang murah, rendah kolesterol, dan memiliki kandungan karoten tinggi. Minyak sawit juga diolah menjadi bahan baku margarin.

(52)

2.3.2 Jenis - jenis Kelapa Sawit

Berdasarkan ketebalan tempurung dan daging buah, beberapa jenis kelapa sawit diantaranya Dura, Pisifera dan Tenera.

1. Dura

- Tempurung tebal (2-8 mm)

- Tidak terdapat lingkaran serabut pada bagian luar tempurung - Daging buah relative tipis, yaitu 35-50 % terhadap buah - Kernel (daging biji) besar dengan kandungan minyak rendah - Dalam persilangan, dipakai sebagai pohon induk betina. 2. Pisifera

- Ketebalan tempurung sangat tipis, bahkan hampir tidak ada - Daging buah tebal, lebih tebal dari daging buah dura - Daging biji sangat tipis

- Tidak dapat diperbanyak tanpa menyilangkan jenis lain dan dipakai sebagai pohon induk jantan.

3. Tenera

- Hasil dari persilangan Dura dengan Pisifera - Tempurung tipis (0,5-4 mm)

- Terdapat lingkaran serabut disekeliling tempurung - Daging buah sangat tebal (60-96 % dari buah)

- Tandan buah lebih banyak, tetapi ukurannya relative lebih kecil. (Risza , 1994)

(53)

[image:53.595.120.505.85.246.2]

Gambar 2.3 Jenis-jenis Buah Kelapa Sawit

sumber : (Risza, 1994)

Perbedaan ketebalan daging buah kelapa sawit menyebabkan perbedaan jumlah rendemen minyak kelapa sawit yang dikandungnya. Rendemen minyak paling tinggi terdapat pada jenis tenera yaitu mencapai 22-24 %, sedangkan pada jenis Dura hanya 16-18%.

Berdasarkan warna kulit buah, beberapa jenis kelapa sawit di antaranya jenis Nigrescens, Virescens, dan Albescens.

Tabel 2.1 Jenis Kelapa Sawit Berdasarkan Warna Kulit Buah

Jenis Warna buah muda Warna buah masak

Nigrescens Ungu kehitaman Jingga kehitam-hitaman

Virescens Hijau

Jingga kemerahan, tetapi ujung buah tetap hijau

Albescens Keputih-putihan

[image:53.595.106.536.563.734.2]

(54)

2.3.3 Tandan Buah Segar (TBS)

Tanaman kelapa sawit mulai berbunga dan membentuk buah setelah umurnya 2-3 tahun. Buah akan menjadi masak sekitar 5-6 bulan setelah penyerbukan. Proses pemasakan buah kelapa sawit dapat dilihat dari perubahan warna kulit buahnya. Buah akan berubah menjadi merah jingga ketika masak. Pada saat buah masak, kandungan minyak pada daging buah telah maksimal. Jika terlalu matang, buah kelapa sawit akan lepas dan jatuh dari tangkai tandannya. Buah yang jatuh tersebut disebut membrondol.

Pelaksanaan pemanenan tidak secara sembarangan. Perlu memperhatikan beberapa kriteria tertentu sebab tujuan panen kelapa sawit adalah untuk mendapatkan rendemen minyak yang tinggi dengan kualitas minyak yang baik.

Kriteria matang panen merupakan indeks yang dapat membantu pemanen agar memotong buah pada saat kandungan minyak maksimal dan kandungan asam lemak bebas (ALB) atau Free Fatty Acid (FFA) minimal. (Fauzi,2004)

2.3.3.1 Fraksi TBS dan Mutu Panen

Komposisi fraksi tandan yang biasanya ditentukan dipabrik sangat dipengaruhi perlakukan sejak awal panen. Faktor penting yang cukup berpengaruh adalah kematangan buah dan tingkat kecepatan pengangkutan buah kepabrik.

(55)

[image:55.595.108.506.112.284.2]

Tabel 2.2 Hasil Rendemen dan ALB Akibat Lamanya TBS Diangkut Kepabrik

Lama Menginap (Hari)

Rendemen Minyak Terhadap Buah (%)

ALB (%)

0 50,44 3,90

1 50,60 5,01

2 50,73 6,09

3 48,66 6,90

[image:55.595.108.499.500.755.2]

Beberapa tingkatan atau fraksi dari TBS yang dipanen. Fraksi- fraksi TBS tersebut sangat mempengaruhi mutu panen, termasuk kualitas minyak kelapa sawit yang dihasilkan. Ada lima fraksi TBS . Berdasarkan fraksi TBS tersebut, derajat kematangan yang baik adalah jika tandan – tandan yang dipanen berada pada fraksi 1,2, dan 3 (Fauzi,2004)

Tabel 2.3 Beberapa Tingkat Fraksi TBS

Fraksi Jumlah Brondolan Tingkat Kematangan

00

Tidak, ada buah berwarna hitam

Sangat mentah

0

1 -12,5 % buah luar membrondol

mentah

1

12,5-25 % buah luar membrondol

Kurang matang

2

25-50 % buah luar membrondol

(56)

3

Matang II

4

Kelewat matang I

5

Buah dalam juga membrondol, ada buah

yang busuk

Kelewat matang II

2.4 Sifat Akustik

[image:56.595.171.457.458.630.2]

Kata akustik berasal dari bahasa Yunani yaitu akoustikos, yang artinya segala sesuatu yang bersangkutan dengan pendengaran pada suatu kondisi ruang yang dapat mempengaruhi mutu bunyi. Fenomena absorpsi suara oleh suatu permukaan bahan ditunjukkan pada gambar 2.4

Gambar 2.4 Fenomena absorpsi suara oleh suatu permukaan bahan.

(57)

Fenomena suara yang terjadi akibat adanya berkas suara yang bertemu atau menumbuk bidang permukaan bahan, maka suara tersebut akan dipantulkan (reflected), diserap (absorb), dan diteruskan (transmitted) atau ditransmisikan oleh bahan tersebut. Medium gelombang bunyi dapat berupa zat padat, cair, ataupun gas. Frekuensi gelombang bunyi dapat diterima manusia berkisar antara 20 Hz sampai dengan 20 kHz, atau dinamakan sebagai jangkauan yang dapat didengar (audible range).

2.4.1 Koefisien Absorpsi

Penyerapan suara (sound absorption) merupakan perubahan energi dari energi suara menjadi energi panas atau kalor. Kualitas dari bahan peredam suara ditunjukkan dengan harga α (koefisien penyerapan bahan terhadap bunyi), semakin besar α maka semakin baik digunakan sebagai peredam suara. Nilai α

berkisar dari 0 sampai 1. Jika α bernilai 0, artinya tidak ada bunyi yang diserap

sedangkan jika α bernilai 1, artinya 100% bunyi yang datang diserap oleh bahan. Besarnya energi suara yang dipantulkan, diserap, atau diteruskan bergantung pada jenis dan sifat dari bahan atau material tersebut. Pada umumnya bahan yang berpori (porous material) akan menyerap energi suara yang lebih besar dibandingkan dengan jenis bahan lainnya. Adanya pori-pori menyebabkan gelombang suara dapat masuk kedalam material tersebut. Energi suara yang diserap oleh bahan akan dikonversikan menjadi bentuk energi lainnya, pada umumnya diubah ke energi kalor.

(58)

... (2.8) [image:58.595.114.506.287.452.2]

Terdapat dua metode untuk mengukur koefisien absorbsi suara, yaitu dengan tabung impedansi (impedance tube) yang dapat mengukur koefisien absorbsi suara normal, serta pengukuran dengan ruang dengung (reverberation room) yang dapat mengukur koefisien absorbsi suara sabine. Tabel 2.4 berikut merupakan nilai koefisien absorpsi dari beberapa material.

Tabel 2.4 Koefisien penyerapan bunyi dari beberapa material

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi nilai serap bunyi. Faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan bunyi pada material adalah:

1. Ukuran serat.

Meningkatnya koefisien serap bunyi diikuti dengan menurunnya diameter serat. Ini disebabkan ukuran serat yang kecil akan lebih mudah untuk berpropagasi dibandingkan dengan serat yang lebih besar pada gelombang suara. 2. Resistensi Aliran Udara.

(59)

tebal material. Karakteristik impedansi dan propagasi konstan, yang mana menggambarkan sifat akustik material berpori.

3. Porositas (rongga pori)

Jumlah, ukuran, dan tipe rongga pori adalah faktor yang penting ketika mempelajari mekanisme penyerapan suara pada material berpori. Untuk memungkinkan disipasi suara dengan gesekan, gelombang suara harus dimasukkan ke material dengan rongga (berpori). Ini berarti haru ada pori yang cukup pada permukaan material untuk dilewati oleh gelombang suara dan diredam. Porositas pada material berporos didefinisikan sebagai rasio volume berpori didalam material kepada jumlah total volume.

4. Ketebalan

Beberapa studi yang berhubungan dengan penyerapan bunyi pada material berpori menghasilkan kesimpulan bahwa absorbsi suara frekuensi rendah memiliki hubungan langsung dengan ketebalan. Namun, pada frekuensi tinggi ketebalan material tidak terlalu berpengaruh pada penyerapan bunyi.

5. Densitas

Densitas material sering dianggap menjadi faktor yang penting yang mengatur perilaku absorbs suara pada material.

6. Permukaan impedansi

(60)

2.5 Tabung Impedansi

Ada dua metode standar yang digunakan untuk mengukur koefisien serap bunyi untuk sampel berukuran kecil yaitu menggunakan metode rasio gelombang tegak (ISO 105432-1) dan metode transfer fungsi (ISO 105432-2). Kedua metode dirancang untuk pengukuran pada sampel kecil. Metode rasio gelombang tegak mapan, tapi lambat sehingga diganti dengan metode transfer fungsi karena kecepatan dan akurasinya dalam pengukuran.

2.5.1 Metode Pengukuran Koefisien Absorpsi Menggunakan Tabung Impedansi

2.5.1.1 Metode Perbandingan Gelombang Tegak (ISO 10534-1:1996)

Metode ini berdasarkan pada fakta bahwa hanya ada gelombang datar yang datang dan dipantulkan sepanjang sumbu axis dalam tabung. Gelombang bunyi sinusoidal yang datang dibangkitkan oleh loudspeaker pada salah satu ujung tabung. Pada ujung lainnya dibatasi oleh lapisan material yang memiliki reflektifitas tinggi. Pengukuran dapat dilakukan dalam satu oktaf atau 1/3 oktaf frekuensi. Dengan menggunakan definisi dari rasio gelombang tegak:

(61)

Faktor refleksi dan koefisien serap bunyi didefinisikan oleh:

... (2.10)

α 1

-|r|

2_{... (2.11)} [image:61.595.113.515.417.641.2]

Tabung impedansi yang menggunakan metode ini diilustrasikan pada gambar 2.5.

(62)

2.5.1.2 Metode Transfer Fungsi (ISO 10534-2:1998)

Metode ini menggunakan dua buah mikropon yaitu pada posisi

x

1 dan

x

2.

Tekanan bunyi pada posisi ini masing-masing adalah:

p

1

=

Ae

-jkx1

+ Be

jkx1... (2.12)

p

2

=

Ae

-jkx2

+ Be

jkx2... (2.13) [image:62.595.129.482.307.426.2]

Tabung impedansi yang menggunakan metode ini diilustrasikan pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Tabung impedansi untuk pengukuran koefisien serap bunyi

dimana: A dan B adalahtegangan amplitudo (Volt) k adalah nomor gelombang (m-1)

x

1 adalah jarak antara sampel dan mikropon terjauh (m)

x

2 adalah jarak antara sampel dan mikropon terdekat (m)

sehingga transfer fungsi akustik kompleks anatara kedua mikropon ini yaitu:

1

... (2.14)

(63)

_{... (2.15)}

dimana: HI=

e

-jks

HR =

e

jks

s =

x

1

-

x

2 ( jarak kedua mikropon)

maka koefisien serap bunyi dapat ditentukan melalui persamaan berikut:

α 1

-|r|

2_{... (2.16)}

2.5.2 Konstruksi Tabung Impedansi Untuk Metode Transfer Fungsi (ISO 10543-2 : 1998)

Permukaan tabung harus rata, tidak berpori-pori dan tidak berlubang (kecuali pada posisi mikropon yang akan dipasang). Dinding tabung harus kuat dan cukup tebal untuk mencegah vibrasi yang muncul akibat pemancaran sinyal bunyi. Ketebalan yang di rekomendasikan pada tabung impedansi yaitu 5% dari diameter tabung.

Tabung harus cukup panjang untuk menjamin perkembangan gelombang bunyi yang terbentuk diantara sumber bunyi dan bahan uji. Mikropon di letakkan pada area gelombang bunyi dengan jarak minimum sebesar diameter tabung dari sumber bunyi.

(64)

d

< 0,58 λu

... (2.17) Batas bawah frekuensi ditentukan pada jarak antara mikropon s0 dengan

kondisi berikut:

s

0

> 0,05 ∙ λ

1 ... (2.18)

Sehingga batas atas frekuensi untuk s0 ditentukan dengan kondisi berikut:

fu

∙

s

0

<0,45 c

... (2.19) [image:64.595.132.498.349.436.2]

Dimensi pada tabung impedansi dapat terlihat jelas pada gambar 2.7.

Gambar 2.7_{Dimensi tabung impedansi}

Jarak antara sumber bunyi dengan mikropon x dan jarak antara bahan uji dengan mikropon terdekat

x

2 ditentukan dengan kondisi berikut:

x

> 3 ∙

d ... (2.20)

x

2

≥ 2 ∙

d... (2.21)

Maka panjang tabung impedansi untuk pengukuran koefisien serap bunyi yaitu:

(65)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring pesatnya perkembangan teknologi saat ini, penelitian tentang koefisien serap bunyi suatu material semakin banyak pula dilakukan. Metode yang digunakan juga beragam, salah satunya adalah metode tabung impedansi atau impedance tube.

Metode tabung impedansi atau impedance tube merupakan sebuah metode yang memanfaatkan gelombang suara yang dibangkitkan melalui tone generator dan diperkuat oleh amplifier yang selanjutnya di teruskan melalui loudspeaker. Gelombang tersebut dimanfaatkan untuk mendapatkan nilai koefisien serap bunyi dari material pengujian dengan bantuan mikrofon.

Rancangan tabung sangat berpengaruh pada hasil pengujian, dimana semakin kecil diameter tabung yang yang digunakan makan semakin tinggi frekuensi yang dapat diberikan pada saat pengujian. Sehingga diperlukan hasil rancangan yang mengacu pada standar-standar tertentu.

(66)

[image:66.595.108.519.243.757.2]

Di Departemen Teknik Mesin USU juga telah beberapa kali dilakukan penelitian dengan metode tabung impedansi. Kegiatan penelitian tentang metode tabung impedansi yang dilakukan di Departemen Teknik Mesin USU seperti terlihat pada tabel 1.1.

Tabel 1.1. Roadmap Penelitian

No. Nama Peneliti Judul Penelitian Proses

1. Khairul Suhada Kajian koefisien absorpsi bunyi dari material komposit serat gergajian batang

sawit dan gypsum sebagai material penyerap suara menggunakan metode

impedance tube.

Selesai Juli 2010

2. Raja Naposo Harahap

Kajian eksperimental karakteristik material akustik dari campuran serat batang kelapa sawit dan polyurethane

dengan metode impedance tube.

Selesai Mei 2010

3. Felix Asade Perancangan tabung impedansi dan kajian eksperimental koefisien serap bunyi paduan aluminium- magnesium.

Selesai April 2013

4. Fakhrul Rozzy Kajian eksperimental pengukuran transmission loss dari paduan

aluminium-magnesium menggunakan metode impedance tube.

(67)

5. Martua H. Sinaga Rancang bangun rekayasa tabung impedansi untuk perhitungan nilai koefisien serap bunyi buah kelapa sawit.

Proses

Namun penelitian tentang perancangan tabung impedansi untuk mendapatkan nilai koefisien serap bunyi buah kelapa sawit belum pernah dilakukan.

1.2 Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan menjadi pokok bahasan dalam penelitian ini adalah menentukan dimensi tabung agar dapat digunakan untuk buah kelapa sawit.

1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan umum

Tujuan umum dari penelitian ini adalah rancang bangun tabung impedansi untuk mengukur koefisien serap bunyi buah kelapa sawit.

1.3.2 Tujuan khusus

Tujuan khusus penelitian ini adalah :

1. Mengetahui dimensi-dimensi tabung impedansi yang sesuai dengan ISO 10534-2.1998 untuk pengukuran koefisien serap bunyi kelapa sawit.

(68)

dengan tabung impedansi hasil rancangan.

3. Mengetahui nilai koefisien serap bunyi tertinggi buah kelapa sawit. 4. Mengetahui frekuensi terbaik yang dapat diserap masing-masing

buah.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah :

1. Mengembangkan penelitian tentang metode tabung impedansi di Departemen Teknik Mesin USU.

2. Penelitian dapat dilanjutkan untuk mendapatkan perbandingan kandungan minyak dari jenis buah yang berbeda dengan membandingkan nilai koefisien serap bunyi buah.

1.5 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini penulis membatasi masalah mulai dari jenis tabung serta ukurannya, spesimen uji yang digunakan hingga melakukan tahapan pengujian dan kemudian menganalisa karakteristik akustiknya. Pembatasan masalah tersebut meliputi:

1. Tabung yang digunakan adalah pipa PVC dengan diameter tabung 40 mm panjang tabung 500 mm dan tebal 3 mm.

(69)

1.6 Sistematika Penulisan

(70)

ABSTRAK

Metode tabung impedansi merupakan sebuah metode yang digunakan untuk mengukur koefisien serap bunyi suatu material. Tujuan utama penelitian ini untuk merancang sebuah alat uji berupa tabung impedansi yang digunakan untuk mendapatkan nilai serap bunyi buah kelapa sawit. Metode penelitian yang digunakan adalah metode transfer fungsi yang mengacu pada standar ISO 10534-2. Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa, diameter tabung (d) 40 mm, panjang tabung (l) 500 mm dan batas frekuensi pengujian yang di ijinkan 173 Hz sampai 5 kHz. Nilai koefisien serap bunyi yang paling tinggi terdapat pada buah kelapa sawit jenis Tenera pada frekuensi 2000 Hz yaitu α = 0.6276. Frekuensi terbaik yang dapat diserap adalah 2000 Hz, karena pada harga tersebut didapat nilai koefisien serap maksimum dari masing-masing buah.

.

(71)

ABSTRACT

Impedance tube method is a method used to measure the sound absorption coefficient of a material. The main objective of this research to design an impedance tube test equipment that used to get the sound absorption of palm oil fruit. Transfer function method is the used method to solve the problem that refers to ISO 10534-2.1998 From the research has been done, can be concluded, which is the tube diameter (d) 40 mm, tube length (l) 500 mm and a frequency limit testing allowed 173 Hz to 5 kHz. Sound absorption coefficient value which is highest on the type of palm oil fruit at a frequency of 2000 Hz Tenera is α = 0.6276. Maximum frequency can absorbed is 2000 Hz, because the obtained maximum absorption coefficient of each fruit.

(72)

RANCANG BANGUN TABUNG IMPEDANSI DAN KAJIAN

EKSPERIMENTAL UNTUK MENDAPATKAN NILAI

KOEFISIEN SERAP BUNYI BUAH KELAPA SAWIT

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

MARTUA HALOMOAN SINAGA

100401093

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(73)

ABSTRAK

Metode tabung impedansi merupakan sebuah metode yang digunakan untuk mengukur koefisien serap bunyi suatu material. Tujuan utama penelitian ini untuk merancang sebuah alat uji berupa tabung impedansi yang digunakan untuk mendapatkan nilai serap bunyi buah kelapa sawit. Metode penelitian yang digunakan adalah metode transfer fungsi yang mengacu pada standar ISO 10534-2. Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa, diameter tabung (d) 40 mm, panjang tabung (l) 500 mm dan batas frekuensi pengujian yang di ijinkan 173 Hz sampai 5 kHz. Nilai koefisien serap bunyi yang paling tinggi terdapat pada buah kelapa sawit jenis Tenera pada frekuensi 2000 Hz yaitu α = 0.6276. Frekuensi terbaik yang dapat diserap adalah 2000 Hz, karena pada harga tersebut didapat nilai koefisien serap maksimum dari masing-masing buah.

.

(74)

ABSTRACT

Impedance tube method is a method used to measure the sound absorption coefficient of a material. The main objective of this research to design an impedance tube test equipment that used to get the sound absorption of palm oil fruit. Transfer function method is the used method to solve the problem that refers to ISO 10534-2.1998 From the research has been done, can be concluded, which is the tube diameter (d) 40 mm, tube length (l) 500 mm and a frequency limit testing allowed 173 Hz to 5 kHz. Sound absorption coefficient value which is highest on the type of palm oil fruit at a frequency of 2000 Hz Tenera is α = 0.6276. Maximum frequency can absorbed is 2000 Hz, because the obtained maximum absorption coefficient of each fruit.

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala karunia dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.

Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memenuhi syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Skripsi ini adalah “Rancang Bangun Rekayasa Tabung Impedansi Untuk Analisa Perbandingan Kandungan Minyak Buah Kelapa Sawit”.

Selama penulisan laporan ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada :

1. Kedua Orang tua saya yang telah memberikan segala sesuatunya dengan penuh ikhlas.

2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku dosen pembimbing yang telah sabar dan banyak memberikan arahan, bimbingan, nasehat, dan pelajaran berharga hingga Skripsi ini dapat terselesaikan.

3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

(84)

penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin.

5. Saudara Samarpal Limbong dan teman-teman mahasiswa Mesin USU khususnya untuk stambuk 2010, kemudian bapak Mhd. Alfis, bapak Yusuf Siahaan,dan abangda Fadly yang telah banyak memberikan support dan sharing dalam penyelesaian skripsi ini.

Akhir kata semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan dapat dilanjutkan oleh rekan-rekan mahasiswa lain.

Medan, Januari 2016

Penulis

(85)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ...i

DAFTAR ISI ...iii

DAFTAR TABEL...vi

DAFTAR GAMBAR ...vii

DAFTAR NOTASI ...ix

BAB I PENDAHULUAN ...1

1.1. Latar Belakang ...1

1.2. Perumusan Masalah ...2

1.3. Tujuan Penelitian ...2

1.3.1 Tujuan Umum ...2

1.3.2 Tujuan Khusus ...3

1.4. Manfaat Penulisan ...3

1.5. Batasan Masalah...3

1.6. Sistematika Penulisan...3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...5

2.1 Teori Gelombang dan Bunyi ...5

(86)

2.1.3 Pengertian Bunyi ...6

2.1.4 Sifat–Sifat Bunyi ...7

2.1.4.1 Frekuensi ...7

2.1.4.2 Kecepatan Perambatan ...8

2.1.4.3 Panjang Gelombang ... 9

2.1.4.4 Intensitas Bunyi ... 10

2.1.4.5 Kecepatan Partikel ... 10

2.2 Metode Desain ( Design Methode) ...10

2.3 Kelapa Sawit ...12

2.3.1. Sejarah Kelapa Sawit ...12

2.3.2. Jenis - jenis Kelapa Sawit ...13

2.3.3 Tandan Buah Segar (TBS) ...14

2.3.3.1 Fraksi TBS dan Mutu Panen ...15

2.4 Sifat Akustik ...16

2.4.1 Koefisien Absorpsi ...17

2.5 Tabung Impedansi ...19

(87)

(ISO 10534-1:1996) ...19

2.5.1.2 Metode Transfer Fungsi (ISO 10534-2:1998) ...20

2.5.2 Konstruksi Tabung Impedansi Untuk Metode Transfer Fungsi (ISO 10543-2 : 1998) ...22

BAB III METODE PENELITIAN ...24

3.1. Tempat Penelitian...24

3.2. Alat dan Bahan ...26

3.2.1 Alat ...26

3.2.2 Bahan ...28

3.3. Prosedur Pengujian...33

3.4. Teknik Pengukuran, Pengolahan dan Analisa Data ...34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN ...33

4.1. Perancangan Tabung Impedansi ...33

4.2. Hasil Analisa Perancangan Tabung Impedansi (ISO 10534-2 ; 1998) ...34

4.3. Experimental Set Up ...37

4.4. Hasil Pengujian Buah Kelapa Sawit Jenis Dura ...39

(88)

4.4.2. Pengukuran pada Frekuensi 500 Hz ...43

4.5. Hasil Pengujian Buah Kelapa Sawit Jenis Tenera ...45

4.6. Hasil Pengujian Buah Kelapa Sawit Jenis Pisifera ...49

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...54

5.1. Kesimpulan ...54

(89)

DAFTAR PUSTAKA ...55

(90)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1. Roadmap Penelitian ... 2

Tabel 2.2. Jenis Kelapa Sawit Berdasarkan Warna Kulit Buah ... 14

Tabel 2.3. Hasil Rendemen dan ALB Akibat Lamanya TBS Diangkut Ke Pabrik ... 15

Tabel 2.4. Beberapa Tingkat Fraksi TBS ... 16

Tabel 2.4. Koefisien penyerapan bunyi dari beberapa material ... 18

Tabel 3.1. Tabel Pengamatan ... 31

Tabel 4.1. Tabel koefisien serap bunyi buah Dura... 44

Tabel 4.2. Tabel koefisien serap bunyi buah Tenera ... 48

Tabel 4.3. Tabel koefisien serap bunyi buah Pisifera ... 51

(91)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Gelombang Transversal... 6

Gambar 2.2. Gelombang Longitudinal... 6

Gambar 2.3. Jenis-Jenis Buah Kelapa Sawit ... 14

Gambar 2.4. Fenomena Absorpsi Suara oleh Suatu Permukaan Bahan ... 16

Gambar 2.5. Pandangan Skematis Metode Rasio Gelombang Tegak ... 20

Gambar 2.6. Tabung Impedansi Untuk Pengukuran Koefisien Serap Bunyi ... 21

Gambar 2.7. Dimensi Tabung Impedansi ... 22

Gambar 3.1. Laptop Acer Aspire E1-471 ... 24

Gambar 3.2. Lab-Jack U3-LV ... 25

Gambar 3.3. Amplifier ... 26