Jan 18
0

Structure borne Noise: The way it is propagate and how we can control this particular vibration.

By | blog, Kebisingan, News, Uncategorized, Vibration | No Comments

Suara bertransmisi melalui dua cara. Pertama, suara merambat melalui udara (airborne sound). Ketika noise yang ditimbulkan berasal dari rambatannya melalui udara maka perlu dikembangkan sebuah transmission loss dari ruang sumber ke ruang penerima untuk mengurangi noise yang merambat. Transmission loss adalah parameter penting dari sebuah partisi seperti pada dinding dan slab. Cara transmisi kedua adalah suara yang merambat melalui struktur (structure borne sound). Structure borne sound adalah suara yang ditimbukan dari sumber getaran dan impact sound. Sumber tersebut bertransmisi melalui bagian struktur yang solid pada bangunan seperti, lantai, column, dinding, pipa dan duct.

Lalu bagaimana structure borne sound dapat merambat?

Pada mesin beroperasi dan menimbulkan getaran yang berosilasi (tahap Generation) kemudian mentransfer energi osilasi tersebut ke struktur pasif (tahap Transmission), kemudia energi didistribusikan melalui system structural (Propagationi) terakhir energi tersebut menggetarkan udara dan menjadi suara (Radiation). Berikut adalah proses dari proses structure borne sound.

Seperti kita ketahui bahwa cepat rambat suara di benda solid lebih cepat dibandingkan dengan suara di udara. Sumber dari structure borne sound dalam bangunan antara lain:

1. Pumps: reciprocrating and centrifugal
2. Compressor: AHU, cooling tower
3. Electrical: Motor, generator, transformaers, UP
4. Mesin lainnya.


Structure borne ini akan menimbulkan efek di antaranya efeknya terhadap struktur dan efek akustiknya. Pada struktur akan terjadi kerusakan pada pondasi, terdapatnya retakan pada bagian bangunan, dan masalah yang akan mempersulit dalam menanganinya. Untuk efek dari akustiknya adalah noise yang ditimbulkan akan mengganggu penghuni bangunan, noise mungkin akan berinterferensi dengan instrument lain, suara getaran menyebabkan tekanan darah inggi, sakit kepala, dan tuli.


Lalu bagaimana mengurangi getaran atau suara yang ditimbulkan dari struktur?


Hal yang paling utama untuk dilakukan adalah getarannya harus diisolaasi. Terdapat beberapa Teknik berbeda dalam mengisolasinya untuk mengurangi noise dan getaran yang diklasifikasikan ke dalam 2 hal.
1. Active vibration isolation
Cara ini dilakukan dengan modifikasi pada mesin getaran untuk mengontrol amplitude getarannya. Dengan itu efek getaran akan terminimalisasi. Sehingga cara ini adalah dengan menangani mesin itu sendiri
2. Passive vibration isolation.
Jika active vibration isolation adalah modifikasi pada mesin untuk mengontrol getaran maka pada passive vibration isolation adalah dengan mengontrol amplitude selama propagasinya dengan mengisolasi getaran dari mesin yang bergetar. Jadi yang dilakukan adlaah dengan meminimalkan propagasi suara dari ruang sumber ke ruang penerima dengan mengubah konfigurasi bangunan, dan element bangunan lainnya.
Dalam menangani masalah getaran dan structure borne sound maka perlu diketahui berdasarkan sumber, jalur transmisinya dan penerima.


a. Sumber: sumber ini biasanya berasal dari getaran mekanis atau gangguan aliran fluida yang dihasilkan secara internal oleh mesin. Sebagai contoh adlaah pipa yang mengalirkan air atau udara. Apabila alirannya berupa aliran laminar maka akan lebih mudah dalam mengontrolnya namun apabila alirannya turbulensi makan akan lebih sulit menanganinya.
b. Jalur Transmisi: jalur transmisi adalah jalur struktural atau udara yang digunakan untuk mentransmisikan noise ke penerima. Terkadang melalui struktur, terkadang melalui udara dan terkadang melalui struktur dan udara. Jalur ini perlu dikaji untuk mengetahui caranya menjalar dari sumber ke penerima dan bagaimana penangannya.
c. Penerima: sistem yang merespons kebisingan atau dapat disebut sebagai area sensitive terhadap kebisngan sumber


Solusi yang dapat dilakukan untuk menangani getarannya berdasarkan bagiannya adalah


1. Solusi yang dilakukan pada sumber:
a. Memindahkan mesin di atas pondasi yang kokoh dan sejauh mungkin dari area sensitive. Setiap mesin yang menimbulkan getaran harus diletakkan pada lantai yang paling bawah (ground floor). Hal ini dikarenakan terdapat semacam solid base yang menambah stiffness pada lantai dasar. Jadi secara otomatis getarannya akan terhenti atau getaran tidak merambat dari mesin ke komponen lain. Meskipun akan tetap merambat, akan tetapi rambatannya tidak sebesar jika diletakkan di lantai atas yang bisa menyebar ke bawah. Jika mesin yang menimbulkan getaran ini diletakkan di lantai atas, maka transmisi yang akan ditanggung struktur sangat tinggi karana seluruh support dan stiffness-nya akan hilang sehingga dapat berdampak pada lantai di bagian bawah.
Apabila dalam kasus tertentu, mesin tidak dapat diletakkan di lantai paling bawah, mesinnya harus diletakkan di sudut ruangan tidak boleh di tengah slab. Mesin yang diletakkan di tengah akan memproduksi suara dari struktur yang tinggi karena stiffness dibawahnya relative rendah apalagi jika berada di lantai atas. Mesin setidaknya harus dikeliling dua sisi column atau balok karena hal ini akan menambahkan stiffness dan akan memberikan semacam pengurangan dalam perambatan getaran.
b. Jika diperlukan ganti mesin dengan kualitas yang lebih tinggi dan tipe mesin yang lebih sedikit menimbulkan getaran dan kebisingan. Selain itu, dengan mengubah kecepatan operasi mesin dan frekuensi operasinya untuk menghindari resonansi pada struktur.
c. Menggunakan active vibration control dan absorber untuk mereduksi noise yang terjadi sesuai dengan perhitungan yang belaku.

2. Solusi yang dilakukan pada jalur transmisi
a. Meminimalkan transmisi getaran dengan memasang isolator berupa spring dan atau inertia block yang dipasang pada bagian mesin. Mesin tetap mengeluaran getarannya sendiri namun ketika getarannya merambat ke elemen bagian dari bangunan sejumlah energinya akan diserap oleh spring atau inertia block.
b. Structural discontinuity: memutuskan rambatanannya dari struktur dalam benuk sambungan konstruksi untuk menghentikan penyebaran suara yang ditanggung struktur.

c. Mounting operation: cara ini paling sering digunakan untuk menghentikan atau mengurangi isolasi getaran. Hal ini bisa dilakukan dengan menambahkan spring atau beberapa jenis bantalan logam (Inertia block) di bawah mesin seperti gambar di bawah ini.

3. Solusi yang dilakukan pada ruang penerima
a. Menambahkan redaman structural di area penerima untuk meminimalkankan efek getaran
b. Mengisolasi area penerima dari jalur perambatan getaran.

Pada pembahasan selanjutnya, kita akan membahas bagaimana perhitungan yang tepat dalam mengisolasi getaran dan structure borne noise untuk mereduksi dampak yang diterima.

Ditulis oleh :

Adetia Alfadenata (Acoustic Engineer) | GEONOISE INDONESIA | email: support.id@geonoise.asia

Nov 19
3

Evaluasi Getaran Pada Tubuh Manusia

By | Articles, Environmental Noise, Kebisingan, Uncategorized, Vibration | 30 Comments

Getaran adalah bentuk gelombang mekanik dengan gerakan bolak-balik yang mentransmisikan energi yang sama di sekitar kesetimbangan di mana benda berada posisi yang diam. 

Biasanya getaran yang dirasakan pada jalan raya akibat aktifitas kendaraan dapat ditoleransi yang tinggi dari manusia. Akan tetapi, apabila getaran tersebut berada pada bangunan maka manusia akan cenderung lebih sensitive dan merasa terganggu dengan getaran sedikit saja. Getaran pada bangunan dapat dideteksi oleh penghuni dan dapat memberikan dampak bagi meraka seperti kualitas hidupnya dapat berkurang dan juga efisiensi mereka dalam bekerja.

Devinisi getaran, mengapa penting mengaji getaran

Terdapat dua jenis getaran yang di analisis pada tubuh manusia:

1.Hand arm vibration

Pemaparan getaran hanya di bagian tubuh tertentu, yaitu lengan dan bahu.

2.Whole body vibration

Whole body vibration adalah pemaparan getaran ke seluruh tubuh. Hal ini dapat dirasakan ketika seseorang sedang berdiri, duduk atau telentang. Pembahasan kali ini akan berfokus pada whole body vibration atau getaran pada seluruh tubuh. Umumnya, toleransi tubuh terhadap getaran yang terjadi pada lalu lintas akibat kendaraan lebih tinggi dibandingkan dengan getaran yang dirasakan di dalam Gedung. Getaran yang secara sensitive dapat dirasakan oleh penghuni gedung atau bangunan dapat mengurangi kualitas kerja, kenyamanan dan juga kesehatan.

Nilai getaran yang disebabkan oleh mesin berada pada frekuensi rendah. Umumnya, getaran diemisikan melalui airborne dan merambat ke bagian gedung. Dalam mengevaluasi getaran maka perlu diketahui tipe getaran yang terjadi. Evaluasi ini sangat diperlukan untuk mereduksi getaran yang bisa terjadi atau mitigasi untuk kondisi eksisting dalam rencana penggunaan lahan akibat getaran oleh konstruksi yang baru beroperasi.

Tipe gataran berdasarkan durasi rambatannya:

Pengukuran getaran dilakukan pada 3 sumbu axis, yaitu x, y, dan z dengan seluruh frequency–weighted. Getaran ini diukur dan ditentukan berdasarkan tipe getarannya untuk evaluasi dan langkah mitigasi selanjutnya. Tipe getaran tersebut adalah:

1.Continuous vibration

Countinous vibration memiliki sinyal getaran dengan magnitude yang bervariasi atau konstan terhadap waktu (daytime/night-time) dalam suatu periode. Tipe getaran ini biasanya dinilai berdasarkan pembobotan percepatan rms ( . Tabel 1 menunjukkan nilai yang diizinkan dan nilai maksimalnya dengan frekuensi 1-80 Hz. Nilai  ditentukan bedasarkan fungsi ruangnya seperti yang diperlihatkan pada Tabel 1.

Efek getaran akan memiliki efek yang berbeda untuk setiap frekuensi. Maka dari itu, perlu dilakukan evaluasi untuk setiap frekuensi.

Tabel 1. Preferred and maximum weighted rms values for continuous and impulsive

 

 

 

*daytime (7 am-10pm), night-time (10 pm-7 am)

2.Impulsive vibration

Getaran yang bersifat impulsive atau seperti guncangan dengan durasi getaran kurang dari 2 detik dan tidak lebih dari 3 kali per periode waktu (daytime/night-time). Nilai getaran juga ditentukan seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.

3.Intermitten vibration

Getaran yang terjadi sesekali dan memiliki magnitude yang juga bervariasi atau konstan terhadap waktu. Getaran ini dinilai dengan menggunakan Vibration Dose Value (VDV)

Di mana    T= total periode (s)

                  VDV= (m/s1,75) pada weighted

Perlu diperhatikan bahwa nilai VDV lebih sensitive terhadap puncak (peak) dalam gelombang akselerasi. VDV mengakumulasi nilai getaran selama periode siang dan malam hari. Nilai VDV yang dapat diterima diperlihatkan pada Tabel 2

Tabel 2. Acceptable vibration dose values for intermittent vibration (m/s1.75)

 

 

 

*daytime (7 am-10pm), night-time (10 pm-7 am)

Jika terdapat getaran yang berulang maka total vibration untuk tiap periode adalah

VDVi= Individual Dose Value

Target desain harus ditentukan pada preffered value. Nilai maksimum hanya diizinkan untuk beberapa kasus tertentu seperti, getaran yang terjadi berlangsung singkat atau dalam jangka waktu yang tidak lama dan atau segala langkah untuk desain mengurangi getaran dilakukan semaksimal mungkin.Apabila nilai getaran melebih preffered value maka perlu dilakukan langkah mitigasi. Pada pembahasan selanjutnya, kita akan membahas bagaimana menentukan langkah mitigasi.

Reference

[1]      Assessing Vibration : a technical guideline. Department of Environment and Conservation, 2006.

 

[2]      The British Standards Institution, “Evaluation Of Human Exposure To Vibration In Buildings (1 Hz to 80 Hz) – Guide For The Evaluation Of Human Exposure To Whole-Body Vibration,” p., 1992.

 

[3]      ISO 2631-1, “Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole-body Vibration-Part 1.” 1997.

Jan 16
1

Warna Suara Kebisingan

By | Articles, Kebisingan, News | No Comments

Bunyi/suara merupakan kumpulan sinyal acak yang memiliki karakteristik fisis tertentu yang bergantung pada sumber bunyi. Salah satu karakter fisis bunyi dapat dilihat dari spektrum yang terbentuk. Ada banyak kebisingan yang dapat dibedakan berdasarkan karakter spektrumnya, seperti White Noise, Pink Nopise, Brownian Noise, Blue Noise, Violet Noise, Grey Noise, dan lainnya. Pada umumnya yang sering digunakan adalah White Noise, Pink Noise, dan Brownian Noise baik dalam pengukuran ataupun pengetesan audio.

Banyak orang sangat familiar dengan White Noise, biasanya suara static dari Air Conditioner yang menghantarkan kita untuk terlelap dengan menyamarkan background noise selalu dianggap White Noise padahal secara teknis apa yang kita dengar dari putaran kipas Air Conditioner bukanlah White Noise. Banyak suara yang kita kaitkan dengan White Noise sebenarnya adalah Pink Noise, Brownian Noise, Green Noise, ataupun Blue Noise. Dalam dunia audio engineering ada berbagai macam jenis warna noise dengan keunikan spektrumnya tersendiri, hal ini diproduce untuk memberikan kesan kaya pada aransemen music, relaxasi, dan lain sebagainya. Jadi sudah mengerti ya bahwa suara static tidak selalu White Noise. Berikut beberapa warna suara yang cukup familiar dan sering dibahas dalam dunia audio engineering:

  1. White Noise

Warna bising yang paling sering disebut dalam kehidupan sehari-hari adalah White Noise. White Noise dinamai “White” atau putih sebagai pengibaratan cahaya putih yang mengandung semua frekuensi secara merata atau flat dalam kalkulasi matematis. Dikatakan matematis karena pada kenyataannya tidak flat sempurna. Pola hitung White Noise merata jika dihitung menggunakan persamaan berikut:

Jadi pada kasus White Noise, maka power sinyalnya menjadi:

Spektrum yang dihasilkan berupa garis lurus konstan seperti grafik berikut,

Perlu diingat bahwa grafik yang terlihat adalah fungsi logaritmik dan bukan fungsi linear dimana range frekuensi pada frekuensi-frekuensi tinggi semakin luas daripada range frekuensi pada frekuensi rendah. Berkut merupakan White Noise yang dapat didengarkan:

  1. Pink Noise

Secara proporsional spektrum pink noise terlihat menurun, namun jika direntangkan tanpa melihat band frekuensi akan bernilai merata atau flat pada setiap frekuensi. Dikarenakan pendengaran manusia memiliki space yang proporsional, dimana penggandaan frekuensi (1/1 oktaf) akan dirasakan sama terlepas dari frekuensi aktualnya (40-60 Hz terdengar sama secara interval dan jarak dengan 4000-6000 Hz), setiap oktaf mengandung jumlah energi yang sama dan karenanya Pink Noise sering digunakan sebagai sinyal referensi dalam audio engineering. Kerapatan spectral power dari Pink Noise dibandingkan dengan White Noise memiliki perbedaan 3 dB per-oktaf lebih rendah (Proporsional density hingga 1/f) sehingga karena alasan inilah Pink Noise seringkali disebut dengan Noise 1/f. Beberapa orang mengaitkan warna pink dengan merah dan putih dimana pink lebih cerah dari merah dan lebih redup dari putih sehingga dijabarkan sebagai spektrum menurun dengan nilai mendekati a ~ 1. Secara matematis, Pink Noise dapat dikalkulasikan menggunakan formulasi dibawah ini.

Penggambaran kurva yang dihasilkan oleh Pink Noise adalah sebagai berikut:

Secara audial, Pink Noise akan terdengar seperti rekaman audio berikut ini,

  1. Brownian Noise (Red Noise)

Warna kebisingan satu ini memiliki beberapa istilah, beberapa orang menyebutnya Brown Noise, Brownian Noise, ataupun Red Noise. Brownian ditemukan oleh Robert Brown, penemu Brownian Motion (Random Walk or Drunkard’s Walk) dimana Noise yang dihasilkan oleh Brownian Motion ini sama dengan Red Noise/Brown Noise. Diibaratkan sebagai cahaya merah yang lebih pekat dari Pink dan White, spektrum yang dibentuk memiliki ciri khas penurunan tajam yang melebihi penurunan Pink Noise (1/f2 atau penurunan 6 dB per-oktaf). Secara visual nilai Red Noise adalah sebagai batas Pink Noise bersamaan dengan White Noise, sehingga kurva spektrum yang terbentuk adalah sebagai berikut:

Secara audial, Brownian Noise akan terdengar seperti rekaman audio berikut ini,

  1. Blue Noise (Azure Noise)

Jika Red Noise atau Brownian Noise dan juga Pink Noise memiliki karakter menurun, maka Blue Noise adalah kebalikannya. Blue Noise memiliki ciri kurva spektrum menanjak yang berbanding terbalik dengan Pink Noise. Kerapatan proporsional Blue Noise dapat disederhanakan senilai dengan f (density proportional f) melebihi range dari finite frekuensi. Blue Noise memiliki noise dengan komponen frekuensi rendah yang minimal dan tidak ada lonjakan energi yang terkonsentrasi, atau dapat juga disebut sebagai suara untuk dithering yang baik. Dalam beberapa literasi dikatakan bahwa Radiasi Cherenkov adalah contoh alami dari Blue Noise yang hamper sempurna, dengan pertumbuhan kepadatan daya yang linear dengan fekuensi diatas area spektrum dimana permeabilitas indeks refraksi medium mendekati konstan. Spektrum densitas secara jelas dipaparkan dalam formulasi Frank-Tamm. Dalam hal ini, keterbatasan rentang frekuensi berasal dari keterbatasan kisaran dimana suatu bahan dapat memiliki indeks refraksi lebih besar dari satu. Radiasi Cherenkov juga muncul sevagai warna biru cerah untuk alasan ini.

Penggambaran kurva yang dihasilkan oleh Blue Noise adalah sebagai berikut:

Secara audial, Blue Noise akan terdengar seperti rekaman audio berikut ini,

  1. Violet Noise (Purple Noise)

Jika Blue Noise adalah kebalikan dari Pink Noise, maka Violet dapat dikategorikan sebagai kebalikan dari Red atau Brownian Noise. Hal ini dapat dilihat dari penambahan power density dari Violet Noise yang bernilai 6 dB peroktaf dengan meningkatnya niilai frekuensi. Kerapatan proporsional dari Violet Noise atau sering juga disebut Purple Noise adalah f2 pada rentang frekuensi tertentu. Violet Noise kadang juga dikatakan sebagai diferensiasi dari White Noise karena nilainya berkisar pada hasil diferensiasi nilai pada sinyal White Noise.

Penggambaran kurva yang dihasilkan oleh Violet Noise adalah sebagai berikut:

Secara audial, Violet Noise akan terdengar seperti rekaman audio berikut ini,

  1. Grey Noise

Grey Noise adalah White Noise yang diacak yang dikorelasikan dengan kurva kebisingan suara yang sama secara psychoacoustic atau dapat dikatakan juga sebagai kurva A-weighting terbalik, dengan rentang frekuesni tertentu yang memberikan kesan atau persepsi bahwa ini terdengar sama kerasnya pada semua frekuensi. Hal ini berbeda dengan White Noise pada umumnya yang memiliki nilai kekuatan yang sama pada skala frekuensi linear tetapi tidak dianggap sama kerasnya karena tidak disesuaikan dengan kurva kenyaringan suara pada manusia.

Penggambaran kurva yang dihasilkan oleh Grey Noise adalah sebagai berikut:

Secara audial, Grey Noise akan terdengar seperti rekaman audio berikut ini:

Written by:

Betabayu Santika

Acoustic Design Engineer

Geonoise Indonesia

Beta@geonoise.asia

Sources:

Pics: Noise Curves By Warrakkk – Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19274696

Hartmann, William M. Signals, sound, and sensation. Springer Science & Business Media, 2004.

“Federal Standard 1037C”. Institute for Telecommunication Sciences. Institute for Telecommunication Sciences, National Telecommunications and Information Administration (ITS-NTIA). Retrieved 16 January 2018.

Lau, Daniel Leo; Arce, Gonzalo R.; Gallagher, Neal C. (1998), “Green-noise digital halftoning”, Proceedings of the IEEE, 86 (12): 2424–42, doi:10.1109/5.735449

Joseph S. Wisniewski (7 October 1996). “Colors of noise pseudo FAQ, version 1.3”. Newsgroup: comp.dsp. Archived from the original on 30 April 2011. Retrieved 1 March 2011.