PENENTUAN TINGKAT DAYA SUARA DI RUANG SEMI KEDAP SUARA STUDI KASUS: ALAT PENYEDOT DEBU
Determination of the Sound Power Level in Hemi Anechoic Chamber Case Study: Vacuum Cleaner
Khoerul Anwar1, Malinda Sabrina2, F.Andree Yohanes3 dan Sahran4
1,2,3,4Balai Besar Teknologi Aerodinamika, Aeroelastika, dan Aeroakustika Kawasan PUSPIPTEK, Gd. 240, Tangerang Selatan, Banten
E-mail: [email protected]
Abstrak
Alat penyedot debu merupakan salah satu peralatan rumah tangga yang menimbulkan kebisingan. Untuk para pekerja kebersihan harian, paparan bising dari alat penyedot debu dapat mengakibatkan gangguan kesehatan.
Oleh karena itu, perlu aturan baku tentang nilai batas ambang bising dari alat penyedot debu. Nilai level bising dapat dikuantifikasi sebagai nilai tingkat daya suara dimana nilai tersebut dapat ditentukan dengan melakukan pengukuran nilai tingkat tekanan suara di sekitar model uji di dalam ruang kedap suara, mengacu pada standar ISO 3745:2012. Pada pengukuran ini, nilai tingkat daya suara dari alat penyedot debu pada kondisi maksimum mencapai 101.32 dB(A). Hal tersebut dikarenakan alat penyedot debu yang diukur sudah berusia lebih dari tiga tahun. Sementara itu, nilai tingkat daya suara dari alat penyedot debu dalam kondisi baru di pasaran berkisar antara 65 dB(A) sampai 90 dB(A). Namun, hal penting yang dapat diambil dari kasus ini adalah keharusan untuk mengetahui nilai level bising dari peralatan rumah tangga sebelum dipasarkan. Hal itu bertujuan untukmenjamin bahwa peralatan yang beredar tidak melebihi nilai ambang batas bising sehingga aman untuk dioperasikan.
Kata kunci: kebisingan, tingkat tekanan suara, tingkat daya suara, alat penyedot debu, kesehatan.
Abstract
Vacuum cleaners are one of the home appliances that produced noise. For the daily cleaning workers, the noise exposure from vacuum cleaners can cause health problems. Therefore, there is a need for standard rules to regulate the noise limit value of a vacuum cleaner. The noise limit known as sound power level value can be determined based on the sound pressure level measurement in the anechoic room based on ISO3745:2012. In this measurement, the sound power level of a vacuum cleaner reaches up to 101.32 dB(A). That is because the vacuum cleaner measured is more than three years old. Meanwhile, the sound power level of new vacuum cleaners on the market ranges from 65 dB(A) to 90 dB(A). However, the important thing that can be taken from this case is that it is necessary to know the noise level of household appliances before they are marketed. It aims to ensure that the circulating equipment does not exceed the threshold so that it is safe to operate.
Keywords: noise, sound pressure level, sound power level, vacuum cleaners, healthy.
1. PENDAHULUAN
Dewasa ini, telah banyak peralatan atau produk rumah tangga yang digunakan di dalam rumah, baik itu yang bertujuan untuk meningkatkan kenyamanan ataupun untuk mempermudah berbagai pekerjaan rumah. Produk tersebut diantaranya adalah AC (air conditioner), kipas angin (fan), kulkas, alat penyedot debu (vacuum cleaner), pengering rambut (hair dryer), blender dan lain sebagainya. Namun, di sisi lain, hampir semua peralatan tersebut akan menghasilkan emisi suara pada saat dioperasikan. Emisi suara yang dihasilkan ada yang bersifat tidak mengganggu tetapi ada juga yang bersifat mengganggu bahkan dapat berbahaya bagi
kesehatan jika terpapar secara terus menerus dalam jangka waktu yang lama. Emisi suara yang mengganggu lebih dikenal dengan istilah kebisingan (noise).
Salah satu contoh peralatan rumah tangga yang menimbulkan kebisingan tinggi adalah alat penyedot debu (Noise Control of Vacuum Cleaners, n.d.) (Brungart & Lauchle, 2001). Di pasaran, nilai bising yang dihasilkan dari alat penyedot debu tertulis berbeda-beda pada setiap merk, tetapi umumnya berada di rentang antara 65 dB(A) sampai 90 dB(A). Nilai paparan bising tersebut banyak tidak disadari oleh sisi pengguna.
Padahal nilai bising di atas 80 dB(A) akan sangat berbahaya bagi kesehatan jika terpapar secara terus menerus. Misalnya akan mengakibatkan
stress, gangguan pendengaran (hearing loss), tekanan darah tinggi, gangguan tidur dan lain sebagainya (Jensen et al., n.d.) (Kumar et al., n.d.). Efek bahaya tersebut memang tidak akan terasa jika digunakan hanya sesekali untuk kebutuhan rumah tangga dan dalam jangka waktu penggunaan yang tidak lama. Akan tetapi, efek tersebut akan sangat berpengaruh bagi pekerja kebersihan harian di kantor atau di hotel yang mana akan lebih sering terpapar bising dalam jangka waktu yang lama.
Di negara maju, khususnya di Eropa, telah ada petunjuk (guidelines) yang menjelaskan mengenai besaran bising pada sebuah produk, dalam hal ini alat penyedot debu. Nilai batas bising maksimum yang diijinkan untuk dipasarkan sebesar 80 dB(A) (Ecodesign and Energy Labelling - Vacuum Cleaners _ Internal Market, Industry, Entrepreneurship and SMEs.Html, n.d.).
Meskipun di pasaran masih banyak ditemui alat penyedot debu dengan nilai bising di atas batas tersebut, namun paling tidak sudah ada upaya regulasi untuk memperhatikan paparan bising yang dihasilkan oleh alat penyedot debu.
Nilai bising dapat dikuantifikasi dengan nilai tingkat daya suara (Sound Power Level, SWL).
Penentuan nilai tersebut dapat ditentukan dengan melakukan pengukuran tingkat tekanan suara (Sound Pressure Level, SPL) di beberapa titik pengukuran di sekitar sumber suara, seperti yang dijelaskan pada standard ISO-3745:2012 (ISO - ISO 3745_2012 - Acoustics — Determination of Sound Power Levels and Sound Energy Levels of Noise Sources Using Sound Pressure — Precision Methods for Anechoic Rooms and Hemi-Anechoic Rooms.Html, n.d.). Pengukuran tingkat tekanan suara dilakukan dengan kondisi lingkungan bidang bebas (free field) yaitu kondisi dimana tidak adanya komponen suara lain yang akan berkontribusi, bisa akibat pantulan suara atau sumber suara lain (Russo et al., n.d.). Pada praktiknya, daerah bidang bebas dapat diciptakan di dalam ruang bebas gema (anechoic chamber).
Terdapat dua jenis ruang bebas gema, yaitu full anechoic chamber dan hemi anechoic chamber (Kuttruff, 2000). Pada full anechoic chamber, seluruh permukaan lantai, dinding dan atap dilapisi dengan material penyerap suara dengan nilai koefisien serap suara di atas 0.9. Sedangkan pada hemi-anechoic chamber hanya permukaan lantai yang tidak dilapisi oleh material penyerap suara. Permukaan lantai pada hemi anechoic chamber berupa permukaan keras yang digunakan untuk menempatkan model uji seperti komponen/mesin kendaraan, generator, dan berbagai peralatan rumah tangga (Cox &
D’Antonio, 2009).
Pada makalah ini, dipaparkan sebuah studi eksperimental untuk menentukan nilai daya suara
dari sebuah alat penyedot debu. Studi dilakukan dengan melakukan pengukuran secara langsung di ruang kedap suara, Laboratorium Akustik, Balai Besar Teknologi Aerodinamika, Aeroelastika dan Aeroakustika (BBTA3-BPPT). Hasil dari studi ini diharapkan dapat dijadikan sebagai langkah dasar dalam merumuskan sebuah standar atau regulasi yang mengatur tentang batas nilai bising yang diijinkan dari sebuah produk, dalam hal ini peralatan rumah tangga.
2. DASAR TEORI
Parameter yang biasa digunakan untuk mengidentifikasi sebuah sumber suara adalah tingkat tekanan suara (sound pressure) dan tingkat daya suara (sound power) (Bies et al., 2018a).
2.1. Tingkat tekanan suara
Tingkat tekanan suara (𝐿𝑝) merupakan nilai logaritmik dari tekanan suara (𝑝) terhadap tekanan referensi (𝑝𝑟𝑒𝑓), seperti ditunjukkan pada formula (1) berikut:
𝐿𝑝 = 10 log𝑝2
𝑝02 𝑑𝐵 (1) Dimana 𝑝 tekanan suara pada posisi tertentu dari sumber bunyi dan 𝑝𝑟𝑒𝑓 tekanan suara referensi, 𝑝𝑟𝑒𝑓 = 20µPa (Bies et al., 2018b).
2.2. Tingkat daya suara
Tingkat daya suara (𝐿𝑤) merupakan nilai energi suara yang dimiliki oleh sebuah sumber suara atau dapat dikatakan nilai tersebut merupakan identitas dari sumber suara (Bies et al., 2018c).
Nilai tingkat daya suara tidak bergantung oleh jarak. Artinya, nilai tersebut akan bernilai sama pada setiap kondisi jarak dari sumber suara. Nilai ini yang biasa dipakai untuk pemberian label kebisingan sebuah sumber suara atau perangkat.
Sama seperti tingkat tekanan suara, tingkat daya suara dapat diformulasikan sebagai nilai logaritmik dari daya suara (𝑃) seperti ditunjukkan pada formula (2) berikut:
𝐿𝑤 = 10 log𝑃
𝑃0 𝑑𝐵 (2)
Dimana 𝑃 adalah daya suara yang dimiliki oleh sumber suara dan 𝑃0adalah daya suara referensi, 1 pW (Bies et al., 2018b).
3. METODE PENELITIAN
Penentuan tingkat daya suara dengan melakukan pengukuran tingkat tekanan suara dilakukan di ruang kedap suara (hemi anechoic chamber), Laboratorium Akustik BBTA3, BPPT. Ruangan ini
memiliki dimensi PxLxT (5.2mx5mx3m) dengan keempat sisi dan bagian atap terpasang peredam suara. Sedangkan pada sisi lantai berupa material keras dan di bagian tengah terdapat sebuah dasar (base) terbuat dari besi pejal yang digunakan untuk meletakkan model uji. Dengan kondisi tersebut, ruangan ini mampu menghasilkan nilai bising latar (background noise) mencapai sekitar 18 dB(A) dengan frekuensi kerja paling bawah mencapai 100Hz.
Penentuan tingkat daya suara pada kasus alat penyedot debu dilakukan dengan menggunakan standard ISO-3745:2012.
3.1. Penentuan titik ukur
Berdasarkan ISO-3745:2012, titik pengukuran atau titik penempatan mikropon ditentukan sebanyak 20 titik dalam koordinat kartesius seperti ditunjukkan pada Tabel 1 dan membentuk setengah bola dengan jari-jari r = 1m seperti ditunjukkan pada Error! Reference source not found., jika dilihat dari bagian samping.
Sedangkan titik pengukuran dilihat dari atas ditunjukkan pada Gambar 2.
Tabel 1. Posisi titik pengukuran
Titik No. x/r (m) y/r (m) z/r (m)
1 -1 0 0,025
2 0,50 -0,86 0,075
3 0,50 0,86 0,125
4 -0,49 0,85 0,175
5 -0,49 -0,84 0,225
6 0,96 0 0,275
7 0,47 0,82 0,325
8 -0,93 0 0,375
9 0,45 -0,78 0,425
10 0,88 0 0,475
11 -0,43 0,74 0,525
12 -0,41 -0,71 0,575
13 0,39 -0,88 0,625
14 0,37 0,64 0,675
15 -0,69 0 0,725
16 -0,32 -0,55 0,775
17 0,57 0 0,825
18 -0,24 0,42 0,875
19 -0,38 0 0,925
20 0,11 -0,19 0,975
Gambar 1. Skema pengukuran dari samping
Gambar 2. Skema pengukuran dari atas
3.2. Perhitungan tingkat tekanan suara permukaan (𝑳𝒑)
Tingkat tekanan suara permukaan merupakan tingkat tekanan suara pada area setengah bola yang terbentuk dari posisi mikropon pada Gambar 2 sebelumnya. Secara matematis tingkat tekanan suara permukaan rata-rata (𝐿̅̅̅) untuk setiap 𝑝
frekuensi dinyatakan oleh persamaan (3) berikut:
𝐿𝑝
̅̅̅ = 10 log ⌊1
𝑆 ∑𝑁𝑖−1𝑀𝑆𝑖 𝑥 100.1𝐿𝑝𝑖⌋ 𝑑𝐵 (3) Dimana, 𝐿̅̅̅ adalah tingkat tekanan suara 𝑝 permukaan rata-rata, 𝑆𝑖 adalah luas area permukaan pada posisi mikropon ke-i, 𝑆 adalah total luas area permukaan pengukuran.
3.3. Penentuan tingkat daya suara
Tingkat daya suara dapat dihitung dari hasil pengukuran tingkat tekanan suara yang dihasilkan. Perhitungan tingkat daya suara 𝐿𝑤 dapat dihitung dari tingkat tekanan suara rata-rata di permukaan hemisphere Lpf dengan persamaan berikut:
𝐿𝑊 = 𝐿̅̅̅ + 10 log (𝑝 𝑆1
𝑆0) 𝑑𝐵 − 𝐾 − 𝐵 (4)
dimana 𝑆1 merupakan luasan kulit setengah bola / permukaan pengukuran hemisphere (2𝜋𝑟2), 𝑆0 sebesar 1 𝑚2,dan 𝐿̅̅̅ merupakan tingkat tekanan 𝑝
suara rata-rata pada permukaan hemisphere (dB), 𝐾 adalah faktor koreksi lingkungan (dB), umumnya 0.5 dB dan 𝐵 adalah koreksi tekanan dan temperatur yang digunakan jika tekanan dan temperatur atmosfer berbeda secara signifikan.
3.4. Setup Pengukuran
Daftar peralatan dan instrumen pengukuran yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 2. Sedangkan setup pengukuran dapat dilihat pada Gambar 3.
Tabel 2. Daftar alat ukur
No Peralatan/instrumen Tipe Qty
1 Mikropon 1/2" mic 1
2 Data analyzer LAN XI B&K 1 3 Sound calibration B&K 1
4 LabShop software - 1
5 Pemegang mikropon - 1
Gambar 3. Setup pengukuran
Kondisi pada saat pengukuran tingkat tekanan suara dari alat penyedot debu di ruang kedap suara ditunjukkan pada Gambar 4. Sedangkan pemasangan mikropon pada pemegang yang membentuk permukaan setengah bola ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 4. Penempatan alat penyedot debu pada saat pengujian
Gambar 5. Pemasangan mikropon pada pemegang yang membentuk permukaan setengah bola
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran akhir, yaitu nilai tingkat daya suara pada frekuensi 1/3 oktav ditampilkan pada Gambar 6. Nilai tingkat daya suara alat penyedot debu pada kondisi maksimum mencapai 𝐿𝑤 = 101.32 dB(A). Hal tersebut berbeda jauh dengan nilai daya suara alat penyedot debu yang ada di pasaran, yaitu berada di sekitar 65 dB(A) sampai 90 dB(A). Hal itu dikarenakan, dalam studi eksperimental ini, alat penyedot debu yang dijadikan model uji sudah berusia di atas tiga tahun dengan pengoperasian hampir setiap hari.
Gambar 6. Spektrum frekuensi tingkat daya suara alat penyedot debu
Berdasarkan peraturan Kepmenaker No KEP-51-MEN-1999 (Jdih.Kemnaker.Go.Id- Data_wirata-1999-2-6.Pdf, n.d.), dengan nilai bising 𝐿𝑤 lebih dari 100dB(A), maka alat penyedot debu ini sebaiknya dioperasikan tidak lebih dari 15 menit jika pekerja tidak memakai pelindung telinga (ear plug). Namun, untuk menghindari efek buruk pada kesehatan, sebaiknya pekerja tetap menggunakan pelindung telinga serta membatasi penggunaan alat penyedot debu ini secara terus -menerus. Selain itu, pekerja dapat beristirahat sejenak untuk menetralisir energi suara yang masuk ke pendengaran.
Di luar hasil tersebut, hal penting yang dapat diambil dari studi eksperimen ini adalah keharusan untuk mengetahui nilai kebisingan dari peralatan rumah tangga sebelum dipasarkan. Hal ini bertujuan untuk mengetahui peralatan rumah tangga apa saja yang memiliki efek pada kesehatan manusia terutama pendengaran sehingga dapat dilakukan pencegahan ataupun solusi yang tepat.
5. KESIMPULAN
Berikut ini adalah kesimpulan dan saran dari hasil studi eksperimental yang telah dilakukan:
• Dari hasil pengukuran, diperoleh bahwa tingkat daya suara alat penyedot debu mencapai 101.32dB(A). Hal tersebut dikarenakan alat penyedot debu sudah dioperasikan selama lebih dari tiga tahun.
• Perlu adanya pemberian label kebisingan untuk setiap peralatan rumah tangga yang memancarkan kebisingan. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan kualitas produk serta menjamin bahwa peralatan yang beredar di pasaran memiliki tingkat daya suara yang aman dan tidak melebihi nilai ambang batas kebisingan.
• Perlu adanya studi lanjutan untuk menemukan sumber bising, serta metode untuk mengurangi kebisingan yang ditimbulkan apakah dengan cara merubah disain atau mengganti dan menambahkan komponen dengan material peredam suara.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kepada Balai Besar Teknologi Aerodinamika, Aeroelastika dan Aeroakustika yang telah memberikan kesempatan dan menyediakan fasilitas uji sehingga pengukuran ini dapat terlaksana.
DAFTAR PUSTAKA
Bies, D. A., Hansen, C. H., & Howard, C. Q.
(2018a). Engineering noise control (Fifth edition). CRC Press, Taylor & Francis Group.
Brungart, T. A., & Lauchle, G. C. (2001).
Modifications of a handheld vacuum cleaner for noise control. Noise Control Engineering Journal, 49(2), 73.
https://doi.org/10.3397/1.2839642
Cox, T. J., & D’Antonio, P. (2009). Acoustic absorbers and diffusers: Theory, design and application (2nd ed). Taylor & Francis.
Ecodesign and energy labelling—Vacuum cleaners _ Internal Market, Industry, Entrepreneurship and SMEs.html. (n.d.).
ISO - ISO 3745_2012—Acoustics—
Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure—Precision methods for anechoic rooms and hemi-anechoic rooms.html. (n.d.).
Jdih.kemnaker.go.id-data_wirata-1999-2-6.pdf.
(n.d.).
Jensen, K., Hahn, N. E., Palme, R., Saxton, K., &
Francis, D. D. (n.d.). Vacuum-Cleaner Noise and Acute Stress Responses in Female C57BL/6 Mice. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science, 8.
Kumar, S., Wing, W. S., Mingbang, T., & Lee, H.
P. (n.d.). Experimental investigations of psychoacoustic characteristics of household vacuum cleaners. 17.
Kuttruff, H. (2000). Room acoustics (4th ed). Spon Press.
Noise Control of Vacuum Cleaners. (n.d.). 15.
Russo, M., Kraljević, L., Stella, M., & Sikora, M.
(n.d.). Acoustic performance analysis of anechoic chambers based on ISO 3745 and ISO 26101: Standards comparison and
performance analysis of the anechoic chamber at the University of Split. 6.
