Pengaruh Knalpot Particulate Trap Berbahan Dasar
Kuningan Terhadap Tingkat Kebisingan Pada Mesin
Diesel Stasioner
Muhammad Fakhrurozi
1, Askan
2Teknik Mesin, Universitas Darul Ulum Jombang
1,2rozilibra65@gmail.com
1, askanzamzam@gmail.com
2Abstract—The development of technology and industry has also affected the level of pollution. Side effects that are very influential on human health include the level of noise that comes out of the exhaust gas (exhaust). Sound pollution comes from either gasoline-fueled or diesel-fueled engine vehicles, especially in diesel engines. To reduce noise levels there are several ways that can be done; (1) Giving a silencer to the engine, (2) Designing a muffler on the exhaust gas line, (3) Placing the sound source in the correct position, and (4) Setting the engine operation and maintenance schedule. One way to reduce the noise level in a diesel engine is to trap a particulate trap installed in the exhaust gas (exhaust). This method can reduce the gas particles from combustion to the disposal process, so that the noise level can be reduced. The purpose of this study was to determine how much influence the installation of particulate trap made of brass metal in the exhaust of a diesel engine to the level of noise caused. This study uses a factorial type random design by varying the weight of the active ingredient of metal particulate trap 200gr, 300gr, 400g at engine speed between 900-1700rpm. The results of this study indicate that the lowest noise level is obtained from a 300 gr particulate trap ranging from 79.3 dB - 79.4 dB.
Keywords— muffler, particularte trap, brass, noise level Intisari—Seiring dengan berkembangnya teknologi dan industry
maka tingkat pencemaran juga semakin meningkat. Teknologi dan industry selain member manfaat bagi manusia juga memberikan efek sampingan yang dapat menganggu kesehatan manusia dan merusak ekosistem. Efek sampingan dari teknologi dan industri yang sangat berpengaruh pada kesehatan manusia adalah tingkat kebisingan suara yang keluar dari saluran gas buang (knalpot), baik dari kendaraan mesin berbahan bakar bensin atau berbahan bakar solar terutama pada jenis mesin diesel. Untuk mengurangi tingkat kebisingan ada beberapa cara yang bisa dilakukan (1) Memberi peredam pada mesin (2) Merancang muffler pada saluran gas buang (3) Menempatkan sumber bunyi pada posisi yang benar dan (4) Mengatur jadwal operasi mesin serta melakukan perawatan berkala. Salah satu cara untuk mengurangi tingkat kebisingan pada mesin diesel adalah meberi penjebak particulate trap yang di pasang pada saluran gas buang (knalpot) yang dapat mengurangi partikel gas hasil pembakaran menuju proses pembuangan sehingga tingkat kebisingan bisa dikurangi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh pemasangan particulate trap berbahan metal kuningan di knalpot mesin diesel terhadap tingkat kebisingan yang ditimbulkan, Penelitian ini menggunakan desain factorial tipe acak dengan melakukan variasi berat kandungan bahan aktif metal katalis kuningan (particulate trap) 200gr, 300gr, 400 gr pada putaran mesin antara 900- 1700 rpm Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa tingkat kebisingan
suara paling rendah didapat pada particulate trap berbahan kuningan 300 gr yang berkisar antara 79.3 dB – 79.4 dB.
Kata Kunci—Knalpot, particularte trap, kuningan, tingkat
kebisingan.
I. PENDAHULUAN
Seiring dengan berkembangnya teknologi, pencemaran suara pun semakin meningkat, dengan perkembangan teknologi dan industri selain memberikan manfaat bagi manusia, juga menibulkan efek sampingan yang dapat merusak ketenangan dan emosional manusia[1]. Dampak
Pencemaran suara terhadap kesehatan manusia adalah
gangguan fisiologis, komunikasi, efek pendengaran[2][3]. Pada mesin yang berbahan bakar solar (diesel) kapasitas mesin dan perbandingan kompresi yang tinggi dapat menimbulkan kebisingan. melebihi batas frekuensi yang dapat didengar oleh telinga normal manusia.Telinga normal manusia hanya mampu mendengar bunyi sampai batas frekuensi 120 dB.
Di Indonesia belum ada baku mutu tentang tingkat kebisingan yang dikeluarkan oleh pemerintah secara resmi. Namun berdasarkan keputusan Menteri Tenaga Kerja No.51/Men/1999 tentang kebisingan, ditetapkan bahwa batas tingkat kebisingan maksimal adalah sebesar 80 dB untuk pemaparan 8 jam sehari atau 40 jam seminggu yang berdasarkan podoman baku mutu yang dikeluarkan oleh
International Standar Organization (ISO).
TABEL I
BAKU MUTU KEBISINGAN BERDASARKAN ISO RECOMMENDATION-RI996
Salah satu cara untuk mengurangi tingkat kebisingan pada mesin diesel adalah adanya teknologi penjebak particulate yang di pasang pada saluran gas buang (knalpot) sehingga di harapkan bisa mengurangi tingkat kebisingan yang rendah
Daerah/Lokasi Nilai (dBA)
Daerah Pemukiman (out door) Pedesaan, Rumah Sakit Pinggiran Kota Daerah Kota Daerah Kota Dengan Daerah Industri
Daerah Pemukiman (Indoor) Kantor, Ruang Seminar Restoran,Ruang Sekretariat Bengkel 34-45 40-45 45-55 55-65 60-70 35 45 45-35
dan mencegah penghentian particulate pada media penyaringan[4][5].
Dari penelitian yang dilakukan oleh Didi Kusaeri, ”Angka emisi kebisingan pada knalpot
bermaterial besi, kuningan dan aluminium pada sepeda
motor jenis Honda Revo Tahun 2008’’, menjelaskan pada
kecepatan mesin stasioner (1000 rpm) penggunaan bahan aluminium pada knalpot dapat mengurangi angka kebisingan dan 0,43 dB dan pada rpm rendah (1200 rpm) dapat mengurangi kebisingan mencapai 1,05 dB. dan pada putaran mesin (3000 - 5000rpm) dengan penggunaan bahan aluminium lebih tinggi menghasilkan tingkat kebisingan 4.29 dB. Moch. Slamet,’’Rancang bangun knalpot diesel
particulate trap berbahan dasar kuningan untuk mengurangi tingkat kepekatan asap pada mesin diesel stasioner’’. menjelaskan bahwa knalpot diesel particulate
trap berbahan dasar kuningan mampu menurunkan kepekatan asap (opasitas) gas buang mesin diesel stasioner secara signifikan di setiap putaran mesin. Retno Eka Pramitasari, ”pengaruh penggunaan diesel particulate trap
berbahan kuninganterhadap performa mesin isuzu panther Tahun 1997’’ Menjelaskan dari pengujian diesel
particulate trap berbahan kuningan terhadap performa mesin isuzu panther tahun 1997, dihasilkan penurunan tingkat kebisingan tertinggi yang dihasilkan mesin sebesar 10 % pada putaran 1500 rpm
II. METODOLOGI
Penelitian ini menggunakan jenis penelitian eksperimen di Laboratorium yang bertujuan untuk mengetahui seberapa besar tingkat penurunan kebisingan yang ditimbulkan, dengan pemasangan particulate trap berbahan metal katalis kuningan di knalpot mesin diesel empat langkah[6][7][8]. Penelitian ini berusaha untuk membandingkan hasil penelitian antara kelompok standar dengan kelompok eksperimen.
1. Dimensi Knalpot Standar Diesel Stasioner
Pengukuran dimensi knalpot standar diesel stasioner dilakukan dengan cara melepas knalpot tersebut sehingga tampak penampang membujur dari knalpot secara keseluruhan. Proses pelepasan knalpot dilakukan dengan cara melepas ketiga mur bautnya menggunakan kunci pas, kunci ring atau kunci “ T ” ukuran 10 mm
.
Gambar 2. Potongan knalpot standar diesel stasioner Rancangan Aktif Metal Katalis Kuningan (CuZn)
Cara pembuatan bahan aktif metal katalis yaitu dilakukan dengan cara plat kuningan (CuZn) ukuran panjang 1200 mm, lebar 365 mm, dan tebalnya 0,1 mm dipotong kecil-kecil hingga membentuk seperti serabut. Serabut kuningan (CuZn) ini dimasukkan ke dalam cassing knalpot. Perancangan bahan aktif metal katalis kuningan (CuZn) yang berbentuk serabut yang disusun dalam casing knalpot bertujuan agar didapatkan luas permukaan efektif katalis yang bersentuhan langsung dengan gas buang dan memperkuat kontruksi susunan bahan aktif metal katalisnya.
Proses perancangan bentuk bahan aktif metal katalis dapat dilihat pada berikut.
Gambar 1. Serabut plat kuningan (CuZn)
2. Rancangan Penempatan Bahan Katalis Pada Knalpot Modifikasi Mesin Diesel Stasioner
Knalpot Diesel paticulate trap didesain dengan sistem
bongkar pasang secara praktis. Bertujuan untuk mempermudah dalam penggantian apabila aktif metal katalis sudah menurun aktifitasnya[9]. Pada casing knalpot modifikasi ini dibuat berbeda dengan knalpot standar nya diesel stasioner yaitu casing-nya dibuat lebih panjang, lebih besar, dan ujung samping atasnya ditambahkan tail pipe sepanjang 70 mm. Selain itu particulate trap-nya dibuat dari plat besi yang memiliki ketebalan 0,3 mm dengan panjang 230 mm, dan berdiameter 30 mm. Pada particulate trap didesain dengan banyak lubang (perforated tube) dengan diameter lubang 0,5 mm dan jarak antar 10 mm
.
Gambar 4. Bagian-bagian knalpot diesel particulate trap
Langkah–langkah pengujian: (1) Posisikan mesin pada posisi normal (2) Mesin dalam keadaan free running
acceleration, dan mulai dihidupkan (3) Setting Sound Level Meter (SLM) pada posisi A-weighting network dan slow dynamic respon (4)Tes dilakukan pada sisi exhaust outlet (5)
Microphone SLM ditempatkan 0,5 m ± 0.01 m dari exhaust
outlet dengan tinggi yang sama (± 0.01 m) dari exhaust
outlet dan 45o ± 10o dari garis normal mesin (6) Kecepatan
angin selama tes dijaga selalu lebih rendah dari 9 m/s. (7) Tim penguji berada pada jarak 3 m lurus membelakangi mesin uji atau microphone.(8)Suhu mesin selalu dijaga pada kondisi normal selama tes dilakukan. (9) Percobaan dilakukan untuk kelompok standar dan kelompok eksperimen. (10) Pengujian dan pengambilan data dilakukan sebanyak tiga kali dari masing-masing berat kuningan 200gr, 300gr, 400 gr dan kecepatan mesin.
III. HASILDANPEBAHASAN
Setelah dilakukan percobaan, maka didapatkan hasil rata-rata dari tiga kali replikasi seperti dalam tabel berikut ini
TABEL. II DATA HASIL PEROBAAN
Berat (gr) kuningan Putaran ( Rpm ) Bentuk Standar 200 300 400 900 95.2 86.7 79.3 91.3 95.1 86.6 79.4 91.3 95.2 86.7 79.4 91.3 1200 95.3 88.3 80.3 92.6 95.2 88.3 80.2 92.5 95.2 88.3 80.2 92.5 1500 95.5 89.0 81.5 94.3 95.6 88.8 81.5 94.3 95.5 88.6 81.6 93.8 1700 96.4 90.5 82.0 94.4 96.3 90.5 82.4 94.4 96.3 90.6 82.2 94.4 2000 97.1 91.0 85.0 95.0 97.3 91.1 84.8 95.2 97.1 91.1 84.8 95.2
Dari data hasil penelitian tersebut selanjutnya dianalisa dengan menggunakan metode Desain Faktorial model acak dan hasil analisa varian seperti dala table ANOVA berikut:
TABEL III
DAFTAR ANOVA DESAIN FAKTORIAL ACAK
Dari table ANOVA diatas bisa diartikan bahwa[10][11] : 1. Pada perlakuan A, dimana berat kuningan di variasi, F
hitung lebih besar dari F tabel, sehingga hipotesa nol ditolak. Dengan demikian berat kuningan mempengaruhi tingkat kebisingan suara pada mesin diesel.
2. Pada perlakuan B dimana kecepatan putar (rpm) di variasi, F hitung lebih besar dari F tabel, sehingga hipotesa di tolak. Dengan demikian kecepatan putar (rpm) mempengaruhi tingkat kebisingan suara pada mesin diesel.
3. Pada kobinasi perlakuan A dan B, dimana berat kuningan dan kecepatan putaran di variasi F hitung lebih besar dari F tabel , sehingga hipotesa di tolak. Dengan demikian kombinasi berat kuningan dan kecepatan putaran mempengaruhi tingkat kebisingan suara
Selanjutnya untuk mengetahui factor perlakukan berat kuningan yang paling berpengaruh terhadap tingkat kebisingan dibandingkan dengan kondisi standar bisa dilihat dari table dan gambar berikut
TABEL IV
RATA-RATA HASIL PERCOBAAN PUTARAN MESIN dan BERAT KUNINGAN TERHADAP TINGKAT KEBISINGAN
N0 PUTARAN MESIN (Rpm) TINGKAT KEBISINGAN (dB) Standar 200 grm 300 grm 400 grm 1 900 95.1 86.67 79.37 91.30 2 1200 95.3 88.30 80.23 92.53 3 1500 95.5 88.80 81.53 94.13 4 1700 96.4 90.53 82.20 94.40 5 2000 97.1 91.07 84.87 95.13 Daftar ANOVA Sumber
Variasi dk JK KT EKT Fhitung FTabel (1%) rata-rata 1 486270.04 486270.04 perlakuan A 3 112.27 37.42 26.778 4.31 B 4 1764.73 441.18 315.675 3.83 AB 12 16.77 1.40 116.465 2.66 Kekeliruan 40 0.48 0.01 Jumlah 60 488164.29 - - - -
Tail pipe Pipa gas buang Cassing bawah
Lubang
exhaust manifold
Katalis kuningan (CuZn)
Gambar 5 Grafik hubungan putaran mesin terhadap tingkat kebisingan
Dari tabel 4. dan gambar 5. di atas ditunjukkan bahwa semakin besar putaran mesin, tingkat kebisingan yang dihasilkan cenderung meningkat dan dapat disimpulkan juga bahwa perubahan desain knalpot dengan particulate trap berbahan kuningan dapat menurunkan tingkat kebisingan secara signifikan. Hal ini dikarenakan desain knalpot yang menggunakan particulate trap kuningan dapat menyerap gelombang tekanan, sedangkan pada knalpot standar di dalamnya tidak dilengkapi particulate trap untuk merefleksikan gelombang suara. Ukuran panjang ruangan knalpot eksperimen telah dirancang secara maksimal, maka gelombang tekanan hasil refleksi dapat menutup gelombang tekanan asalnya, sehingga amplitudonya mengecil dan suara yang diakibatkan menjadi pelan. Tingkat kebisingan knalpot standar berkisar antara 95.1 dB – 97.1 dB. Sedangkan knalpot eksperimen dengan particulate trap bahan kuningan seberat 200 gr berkisar antara 86.6 dB – 86.7 dB, knalpot eksperimen dengan particulate trap berbahan kuningan seberat 300 gr berkisar antara 79.3 dB – 79.4 dB, dan knalpot eksperimen dengan particulate trap berbahan kuningan seberat 400 gr berkisar antara 91.3 dB – 95.0 dB.Tingkat kebisingan pada knalpot eksperimen akan mengalami penurunan seiring dengan penambahan massa kuningan pada particulate trap sampai massa tertentu. Berat kuningan terbaik pada particulate trap yang dapat menurunkan tingkat kebisingan adalah 300 gr. Jika massa kuningan dinaikkan menjadi 400 gr, maka aliran gas buang tidak dapat diserap secara merata sehingga tingkat kebisingan yang dihasilkan cenderung naik.
IV. KESIMPULAN
Kesimpulan
Dari hasil pengujian dan analisa data terhadap knalpot particulate trap berbahan dasar kuningan, maka dapat disimpulkan bahwa:
1 . Dengan desain knalpot yang menggunakan particulate
trap kuningan, ternyata dapat mempengaruhi tingkat
kebisingan suara pada mesin diesel stasioner.
2 . Tingkat kebisingan suara paling rendah didapat pada
particulate trap berbahan kuningan 300 gr yang
berkisar antara 79.3 dB – 79.4 dB. Saran
Dari hasil penelitian ini, saran yang berguna dalam rangka untuk menyempunakan dan meningkatkan hasil penelitian adalah:
1. Penelitian ini menggunakan kuningan (CuZn) sebagai bahan knalpot diesel particulate trap, perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengetahui umur (life time) pemakaian knalpot diesel particulate trap tersebut. Penelitian lanjutan juga perlu dilakukan dengan menggunakan bahan lainya, agar dapat menurunkan tingkat kebisingan mesin diesel stasioner secara optimal.
2. Penelitian ini menggunakan desain knalpot sistem aliran langsung dengan dilengkapi diesel particulate
trap. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lanjutan
untuk variasi desain knalpot diesel particulate trap yang lain.
REFERENSI
[1] M. Fakhrurozi, “Pengaruh Variasi Diameter Filter Active Carbon Pada Muffler Terhadap Emisi Gas Buang Dan Unjuk Kerja Motor Bensin Empat Langkah,” Intake J. Penelit. Ilmu Tek. Dan Terap., vol. 3, no. 1, pp. 11–24, 2012.
[2] S. Agung and Muhaji, “Pengaruh Penggunaan Diesel Particulate Trap Berbahan Tembaga dan Glasswool Terhadap Performa Mesin Isuzu Panther Tahun 2000,” J. Tek. Mesin, vol. 2, no. 1, pp. 48–54, 2013.
[3] S. R. Ariyanto and Warju, “Rancang Bangun Diesel Particulate Trap (DPT) Untuk Mereduksi Opasitas, Konsumsi Bahan Bakar, dan Tingkat Kebisingan Mesin Isuzu C190,” J. Rekayasa Mesin, vol. 1, no. 3, pp. 19–28, 2014.
[4] M. R. Ardiansyah, J. Salim, and W. Susihono, “Pengaruh Intensitas Kebisingan Terhadap Tekanan Darah dan Tingkat Stres Kerja,” J. Tek. Ind., vol. 1, no. 1, pp. 7–12, 2013.
[5] M. Haqi, A. Askan, S. Sulistiono, and A. Kurniawan, Budi, “Analisa Kegagalan Pada Pipa Elbowa 234-WPB Akibat Korosi Di Bawah Insulasi,” Intake J.
Penelit. Ilmu Tek. Dan Terap., vol. 2, no. 2, pp. 87–
94, 2011.
[6] J. B. Heywood, Internal Combustion Engine
[7] D. F. Dolan, D. B. Kittelson, and D. Y. H. Pui, “Diesel exhaust particle size distribution measurement techniques,” Automot. Eng. Congr.
Expo., vol. 800187, 1980.
[8] W. Meng and C. T. Yu, “Advanced Metasearch Engine Technology,” Synth. Lect. Data Manag., vol. 2, no. 1, pp. 1–129, 2010.
[9] R. B. Irawan, Purwanto, and Hadiyanto, “Karakterisasi Katalis Tembaga Pada Catalytic Converter Untuk Mengurangi Emisi Gas Carbon Monoksida Motor Bensin,” TRAKSI, vol. 13, no. 2, pp. 52–62, 2013.
[10] E. Nahartyo, “Desain dan Implementasi Riset Eksperimen,” Work. Metod. Ris. Eksp., p. 38, 2016. [11] J. N. Rouder, C. R. Engelhardt, S. McCabe, and R.
D. Morey, “Model comparison in ANOVA,”
Psychon. Bull. Rev., vol. 23, no. 6, pp. 1779–1786,
