~ JURNAL TENTANG GETARAN MEKANIS ~
Pengaruh Getaran
Mekanik Dan Kebisingan Terhadap Tekanan Darah Pada Laki-Laki Dan Perempuan
Dea Meita Wulandari1, Lovely Lady 2, Ani Umyati3.
JurusanTeknikIndustri, Fakultas Teknik Untirta
Jl.Jend.Sudirman Km.3Cilegon, Banten 42435
ABSTRAK
Alat-alat bermesin
berdampak terhadap tubuh manusia.Mesin yang bergerak menghasilkan lingkungan kerja
fisik yang kurang baik seperti getaran dan kebisingan.Hasil penelitian Mustar
Rusli, (2008) menjelaskan pengaruh getaran dan kebisingan kereta apidan
hasilnyakebisingan berpengaruh terhadap tekanan darah sistole, sementara
getaran mempengaruhi tekanan darah diastole.Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui besar getaran dan kebisingan pada percobaan alat simulator getaran
dan mengetahui pengaruh getaran dan kebisingan terhadap tekanan darah 10
responden laki-laki dan 10 responden perempuan serta membandingkan perbedaan
tekanan darah laki-laki dan perempuan setelah percobaan. Penelitian ini
dilakukan di Laboratorium RSK&E menggunakan alat simulator getaran.Hasil
pengukuran rata-rata besar getaran pada laki-laki dan perempuan 2 m/s2.Besar
intensitas kebisingan laki-laki 96 dB dan perempuan 97 dB. Hasil uji statistik
paired sample t-test ada pengaruh getaran dan kebisingan terhadap tekanan darah
sistole perempuan, sig 2 tailed<0.05 yaitu 0.009, tapi tidak ada pengaruh
pada sistole laki-laki, sig 2 tailed>0.05 yaitu 0,886, diastole perempuan
yaitu 0,589 dan diastole laki-laki yaitu 0,752. Hasil uji independent sample
t-testada perbedaan pada tekanan darah sistole laki-laki dan perempuan, sig 2
tailed<0.05 yaitu 0,005 dan tidak ada perbedaan tekanan darah diastole
laki-laki dan perempuan, sig 2 tailed>0.05 yaitu 0,425.
METODE PENELITIAN
a. Rancangan Penelitian
Penelitian ini adalah
penelitian eksperimental.Penelitian ini ingin menegtahui pengaruh getaran
mekanik dan kebisingan terhadap tekanan darah sistole dan diastole pada
laki-laki dan perempuan melalui percobaan atau eksperiment dengan alat
simulator getaran. Responden akan naik diatas simulator getaran selama 10
menit. sebelum diberi getaran dan kebisingan, responden diukur terlebih dahulu
tekanan darahnya dan setelah diberi getaran dan kebisingan responden akan
diukur kembali tekanan darahnya.
b. Subjek
Percobaan menggunakan responden
mahasiswa Fakultas Teknik berjumlah 10 orang laki-laki dan 10 orang
perempuan.Responden memiliki indeks massa tubuh normal, tidak merokok dan tidak
meminum alkohol. Responden tidak memiliki riwayat penyakit kronis khususnya
hipertensi.
c. Peralatan
Alat-alat yang digunakan dalam
penelitian ini adalah alat simulator getaran, alat pengukur tingkat kebisingan
(Sound Level Meter), alat pengukur tingkat getaran (Vibration Meter),
alat pengukur tekanan darah, alat pengukur berat badan, dan alat pengukur
tinggi badan
d.
Prosedur Pengukuran
1.
Pengukuran Kebisingan
-
Ukur luas ruangan yang akan diambil data kebisingannya
-
Tentukan titik pengukuran
-
Nyalakan alat Sound Level Meter
-
Ketinggian microphone adalah 1,2 meter – 1,5 meter dari permukaan lantai
-
Setiap titik pengukuran dilakukan pengamatan selama 1 menit dengan 5 kali
pembacaan sesuai SNI 7231:2009 tentangpengukuran intensitas kebisinganditempat
kerja.
-
Hasil pengukuranadalah angka yang ditunjukkan pada monitor.
- Masukkan ke rumus:
Leq = 10 Log ( π,10ππ=1πΏπ10 ) dB (1) Dimana : Leq = tingkat kebisingan ekivalen
Fi =fraksi waktu terjadinya tingkat kebisingan pada interval waktu pengukuran
tertentu Li = nilai kebisingan terukur Bandingkan intensitas masing-masing area
dengan NAB kebisingan yaitu85 dBA (Keputusan Mennaker Nomor : KEP–51/MEN/I999).
2.
Pengukuran Getaran
-
Posisi responden duduk di kursi dan dibutuhkan alat bantu berupa lempengan besi
-
Nyalakan alat Vibration Meter
-
Tempelkan sensor magnet di lempengan besi sesuai arah getaran yaitu yaitu arah
x (depan ke belakang), arah y (kiri ke kanan) dan arah z (atas ke bawah)
-
Catat angka yang muncul di display
- Masukkan ke dalam rumus
πΌπ
ππ= πΌπ₯ 2+ πΌπ¦ 2+ πΌπ§ 2(2)
Keterangan: πΌπ₯ = Percepatan pada arah fore-aft sumbu X πΌπ = Percepatan pada arah lateral sumbu Y πΌπ = Percepatan pada arah vertikal sumbu Z Nilai Amabang
Batas atau NAB getaran berdasarkan peraturan Menteri Tenaga Kerja dan
Transmigrasi PER/13/MEN/10/2011 tentang nilai ambang batas faktor fisika dan
faktor kimia ditempat kerja pasal 6 tentang nilai ambang batas getaran alat
kerja yang kontak langsung maupun tidak langsung terhadap tenaga kerja pada
lengan dan tangan ditetapkan sebesar 4 m/s2 dan menjelaskan tentang ambang
batas getaran kontak langsung maupun tidak langsung pada seluruh tubuh
ditetapkan sebesar 1,15 m/s2.
3.
Pengukuran Tekanan Darah
-
Responden diposisikan duduk dengan tegak
-
Manset tensimeter dililitkan dilengan atas sebelah kiri responden dan
lilitannya diatur sejajar dengan jantung
- Setelah respponden siap maka
tekan tombol start pada alat tensimeter. Manset akan langsung bekerja menekan
lengan responden atau mengkerut. Setelah
beberapa
setik manset akan melonggar dan pembuluh darah akan normal kembali.
-
Pada layar tesnimeter akan muncul angka ukuran tekanan darah sistole dan
diastole
4. Pengukuran Berat Badan
Penggunaan timbangan digital camry
EB9003 adalah denganmenempatkan objek diatas timbangan tersebut hingga angka
tertera dilayar timbangan.
5. Pengukuran Tinggi Badan
Penggunaan alatini adalah
dengan cara memasangkannya pada dinding atau tembokdengan ketinggian 200 cm
atau 2 m yang kemudian ditarik kebawahsecara horizontal dan berhenti di kepala
objek pengukuran tersebut.
e. Analisis Data
Data yang diperoleh dari
penelitian ini diolah dengan menggunakan program SPSS (Statistical Product
and Service Solutions) edisi 16.Analisis ststistik digunakan untuk melihat
pengaruh kebisingan dan getaran terhadap tekanan darah sebelum dan sesudah
percobaan digunakan uji Paired Sample T-test pada tingkat kepercayaan 95
% (Ξ± = 0,05). Uji statisik untuk membandingkan setiap variabel dari populasi
yang berbeda yaitu laki-laki dan perempuan digunakan ujiIndependent Sample
T-test.
HASIL DAN PEMBAHASAN
a.
Karakteristik Data Responden
1. Usia
Pada penelitian ini, peneliti
menggunakan responden dengan range usia 20-23 tahun dengan pekerjaan sebagai
mahasiswa. Usia termuda adalah 19 tahun, dan usia tertua adalah 23 tahun.
Rata—rata usia responden adalah 21 tahun dengan standar deviasi 1,06. Usia 21
tahun termasuk kedalam usia produktif dimana rentang usia produktif adalah
18-45 tahun. Pada usia produktif, kekuatan organ-organ tubuh masih sangat baik,
termasuk tekanan darah. Tekanan darah untuk usia produktif masih normal dan
tidak mudah naik.
Hastuti (2005) mengatakan bahwa
tekanan darah akan naik terus perlahan-lahan seiring dengan bertambahnya usia
dan akan naik tajam sesudah usia 40 tahun sedangkan untuk tekanan darah
diastolik akan tetap naik perlahan-lahan sampai usia 60 tahun kemudian
cenderung turun setelah itu. Bertambahnya usia menyebabkan kelenturan atau
elastisitas pembuluh darah semakin berkurang artinya ketika denyut jantung
meningkat akibat sistem saraf yang dirangsang oleh lingkungan luar yaitu
kebisingan, maka pembuluh darah kurang bisa melebar karena berkurangnya
keelastisitasannya sehingga kenaikan tekanan darah akan semakin tinggi. Pada
penelitian Heryudarini Harahap (2008) terdapat hubungan yang bermakna antara
usiadengan tekanan darah sistole dan diastole. Setiap peningkatan
usia 1 tahun akan meningkatkan tekanan darah sistole sebanyak 0,493
mm/Hg dan tekanan darahdiastole sebanyak 0,189 mm/Hg.
2. Jenis Kelamin
Pada penelitian ini ada 10
orang responden laki-laki dan 10 orang reponden perempuan. Dalam penelitian
ini, ingin melihat perbedaan jenis kelamin mempengaruhi tekanan darah atau
tidak. Hasil pengolahan data yaitu rata-rata tekanan darah sistole laki-laki
114,2 mm/Hg lebih besar dari rata-rata tekanan darah sistole perempuan
yaitu 104,9 mm/Hg, setelah di analisis dengan statistik uji independent sample
t-test didapatkan hasil bahwa nilai sig 2 tailed < 0,05 yaitu sebesar
0,005 sehingga tolak Ho yang artinya bahwa ada perbedaan tekanan darah sistole
pada laki-laki dan perempuan setelah percobaan alat simulator getaran. Pada
tekanan darah diastole, rata-rata tekanan darah diastole laki-laki
74 mm/Hg lebih besar dari rata-rata tekanan darah diastole perempuan
yaitu 71,2 mm/Hg setelah di analisis dengan statistik uji independent sample
t-test didapatkan hasil bahwa nilai sig 2 tailed > 0,05 yaitu sebesar 0,425
sehingga terima Ho yang artinya bahwa tidak ada perbedaan tekanan darah diastole
pada laki-laki dan perempuan setelah percobaan alat simulator getaran.
Secara fisiologis, pria mempunyai darah yang kurang lebih satu liter lebih
banyak dari pada wanita. Selain itu dimensi jantung pada pria lebih besar
sehingga volume sedenyut lebih besar, volume paru-paru pria lebih besar 10 %.
Menurut Soni (2007) pada masa remaja, tekanan darah pria cenderung lebih tinggi
daripada wanita. Perbedaan ini terlihat paling jelas pada usia dewasa muda dan
usia pertengahan. Semakin tua, perbedaan tersebut makin menyempit bahkan
cenderung menjadi terbalik.Pria diduga memiliki gaya hidup yang cenderung dapat
meningkatkan tekanan darah dibandingkan dengan wanita. Namun, setelah memasuki
menopause, prevalensi hipertensi pada wanita tinggi. Bahkan setelah umur 65
tahun, terjadinya hipertensi pada wanita lebih tinggi dibandingkan dengan pria
yang diakibatkan oleh faktor hormonal. Faktor gender berpengaruh pada
terjadinya hipertensi, dimana pria lebih banyak menderita hipertensi
dibandingkan dengan wanita, dengan rasio sekitar 2,29untuk kenaikan tekanan
darah sistole dan 3,76 untuk kenaikan tekanan darah diastolik.
Penelitian ini tidak sejalan
dengan penelitian Heryudarini Harahap (2008) yang hasil peneitiannya
menunjukkan bahwa terdapat hubungan antara jenis kelamin dengan tekanan darah
diastole. Tekanan darah diastole perempuan lebih rendah 3,4 mm/Hg dibandingkan
laki-laki. Hormon-hormon wanita disebutkan sebagai salah satu faktor yang
mempengaruhi tekanan darah perempuan sehingga lebih rendah dibandingkan tekanan
darah laki-laki.
3. Indeks Massa Tubuh
Dalam penelitian ini,.
rata-rata berat badan responden adalah 53,60 kg dan rata-rata tinggi badan
adalah 163 cm. Setelah dimasukkan ke dalam rumus IMT hasilnya adalah semua
responden memiliki nilai IMT normal. Kaitan erat antara kelebihan berat badan
dan kenaikan tekanan darah telah dilaporkan dalam beberapa studi.Berat badan
dan IMT berkolerasi langsung dengan tekanan darah, terutama tekanan darah
sistolik.Dalam penelitian Heryudarini Harahap (2008) menyebutkan bahwa terdapat
hubungan anatar IMT atau Indeks Massa Tubuh dengan tekanan darah sistole.
Setiap peningkatan 1 poin IMT akan meningkat tekanan darah sistole sebanyak
0,362 mm/Hg.
4. Merokok
Responden pada penelitian ini
tidak ada yang merokok, sehingga tekanan darah semua responden dalam keadaan
normal tidak dipengaruhi oleh zat-zat berbahaya seperti nikotin dalam rokok
yang dapat mempengaruhi tekanan darah. . Menurut Khosla dan Lowe dalam Lilyana
(2008) menjelaskan fakta bahwa berat badan perokok lebih ringan 10 sampai 20
pon dibandingkan dengan non perokok dengan jenis kelamin, usia dan tinggi badan
yang sama.
5. Alkohol
Pada penelitian ini, data
responden yang didapat tidak ditemukan responden yang mengkonsumsi atau meminum
alkohol.Beberapa studimenunjukkan hubungan langsung antara tekanan darah dan
asupan alkohol, dan diantaranya melaporkan bahwa efek terhadap tekanan darah
baru nampak apabilamengkonsumsi alkohol sekitar 2 - 3 gelas ukuran standar
setiap harinya.
6. Riwayat Penyakit
Riwayat penyakit terutama
hipertensi akan mempengaruhi kondisi tekanan darah responden, sehingga dalam
penelitian ini respondennya tidak memiliki riwayat penyakit hipertensi.
Seseorang yang pernah memiliki penyakit hipertensi akan cepat mudah naik
tekanan darahnya. Pembuluh darah yang elastis akan mudah sekali membesar untuk
orang yang pernah memiliki penyakit hipertensi.
Pada penelitian Hayyu (2012),
seseorang berusia 18-44 tahun yang memiliki riwayat penyakit hipertensi pada
salah satu atau kedua orang tuanya beresiko 2,15 kali lebih tinggi untuk
menderita hipertensi dibandingkan dengan yang tidak memiliki riwayat
hipertensi. Penelitian Heryudarini Harahap (2008) menyebutkan bahwa terdapat
hubungan yang bermakna antara riwayat keturunan hipertensi dengan tekanan darah
sistole dan diastole. Subjek dengan riwayat keturunan hipertensi
mempunyai tekanan darah sistole lebih tinggi 4,8 mm/Hg, dan diastole lebih
tinggi 3,5 mm/Hg dibandingkan dengan subjek yang tidak mempunyai riwayat
keturunan hipertensi.
b. Hasil Pengukuran Getaran
Berdasarkan hasil pengukuran
besar percepatan getaran pada percobaan alat simulator getaran, rata-rata besar
percepatan pada responden laki-laki adalah 1,82 ≈ 2 m/s2. Untuk responden
perempuan rata-rata besar percepatan getaran adalah 2,12 ≈ 2 m/s2. Nilai Ambang
Batas atau NAB untuk percepatan getaran seluruh tubuh atau Whole Body
Vibration berdasarkan European Union Phsycal Agent (vibration) Directive
(2001) adalah 1,15 m/s2. Besarnya kedua percepatan responden laki-laki
maupun perempuan melebihi nilai ambang batas dan cukup berbahaya untuk
kesehatan.
c. Hasil Pengukuran
Kebisingan
Berdasarkan hasil pengukuran
besar intensitas kebisingan pada percobaan alat simulator getaran, rata-rata
besar intensitas kebisingan pada responden laki-laki adalah 96,47 ≈ 96 dB.
Untuk responden perempuan rata-rata besar intensitas kebisingan adalah 97,01 ≈
97 dB. Nilai Ambang Batas atau NAB untuk intensitas kebisingan menurut
Peraturan Menteri Tenaga Kerja Nomor Per.13/Men/X/2011 Tahun 2011 adalah 85
dB.Besarnya kedua intensitas responden laki-laki maupun perempuan melebihi
nilai ambang batas dan masuk kedalam kategori sangat kuat dan cukup berbahaya
untuk kesehatan. Menurut Suma’mur (1994) menyebutkan bahwa faktor-faktor
kebisingan yang menyebabkan ketulian diantaranya intensitas kebisingan atau
besarnya kebisingan yang terpapar, lamanya paparan yang diterima, dan kerentanan
setiap individu terhadap kebisingan.
d. Tekanan Darah Sistole
Pada responden laki-laki, hasil
pengukuran rata-rata sebelum percobaan alat simulator getaran tekanan darah sistole
adalah 113,8 mm/Hg. Setelah percobaan alat simulator getaran rata-ratanya
adalah 114,2 mm/Hg.Pada responden perempuan, hasil pengukuran rata-rata sebelum
percobaan alat simulator getaran tekanan darah sistole adalah 111,7
mm/Hg. Setelah percobaan alat simulator getaran rata-ratanya adalah 104,9
mm/Hg.
e. Tekanan Darah Diastole
Pada responden laki-laki, hasil
pengukuran rata-rata sebelum percobaan alat simulator getaran tekanan darah diastole
adalah 74,3 mm/Hg. Setelah percobaan alat simulator getaran rata-ratanya
adalah 74 mm/Hg. Untuk responden perempuan, hasil pengukuran rata-rata sebelum
percobaan alat simulator getaran tekanan darah diastole adalah 72,5
mm/Hg. Setelah percobaan alat simulator getaran rata-ratanya adalah 71,2 mm/Hg.
Banyak faktor yang dapat menyebabkan penurunan tekanan darah salah satunya
yaitu seperti lamanya pemaparan getaran karena seperti yang disebutkan dalam
disertasi Lovely Lady 2013 dibutuhkan waktu selama 5 detik untuk periode
penyesuaian pada operator yang terpapar getaran, karena lamanya percobaan dalam
penelitian ini adalah 10 menit maka tubuh responden sudah beradaptasi dengan
getaran sehingga tidak terlihat kenaikan pada tekanan darah sistole maupun
tekanan darah diastole responden.
f. Pengaruh Getaran dan
Kebisingan Terhadap Tekanan Darah Sistole
Setelah dilakukan pengolahan
data dengan SPSS 16 melalui uji Paired Sample T-test hasilnya adalah
pada responden laki-laki diperoleh bahwa nilai sig. 2-tailed> 0.05
yaitu 0,886sehingga H0 diterima yaitu tidak ada perbedaan pada tekanan darah sistole
sebelum dan sesudah percobaan alat simulator getaran pada responden
laki-laki. Tidak adanya perbedaan ini menunjukkan bahwa tekanan darah sistole
tidak dipengaruhi oleh getaran dan kebisingan sehingga tidak berbeda
keadaan sebelum dan sesudah percobaan. Pada responden perempuan, diperoleh
bahwa nilai sig. 2-tailed< 0.05 yaitu 0,009 sehingga H0 ditolak yaitu
ada perbedaan tekanan darah sistole sebelum dan sesudah pada responden
perempuan.Adanya perbedaan ini menunjukkan bahwa tekanan darah sistole dipengaruhi
oleh getaran dan kebisingan sehingga berbeda tekanan darah sistole keadaan
sebelum dan sesudah percobaan.Penelitian ini sejalan dengan penelitian Rian
Ardiansyah (2012) berdasarkan uji chi-square menunjukan bahwa ada
hubungan antarapengaruh intensitas kebisingan dengan tekanan darah sistole dengan
Sig nilaiprobabilitas chi-square adalah 0.005 lebih kecil dari 0.05
artinya kesimpulan H1yangditerima.
g. Pengaruh Tekanan Darah
Pada tekanan darah diastole hasil
uji Paired Sample T-test adalah pada responden laki-laki diperoleh bahwa
nilai sig. 2-tailed> 0.05 yaitu 0,752sehingga H0 diterima yaitu tidak
ada perbedaan pada tekanan darah diastole sebelum dan sesudah percobaan
alat simulator getaran pada responden laki-laki. Tidak adanya perbedaan ini
menunjukkan bahwa tekanan darah diastole tidak dipengaruhi oleh getaran
dan kebisingan sehingga tidak berbeda keadaan sebelum dan sesudah percobaan.
Pada responden perempuan,
diperoleh bahwa nilai sig. 2-tailed< 0.05 yaitu 0,589 sehingga H0
diterima yaitu tidak ada perbedaan pada tekanan darah diastole sebelum
dan sesudah percobaan alat simulator getaran pada responden perempuan. Tidak
adanya perbedaan ini menunjukkan bahwa tekanan darah diastole tidak
dipengaruhi oleh getaran dan kebisingan sehingga tidak berbeda keadaan sebelum
dan sesudah percobaan. Banyak faktor yang dapat menyebabkan penurunan tekanan
darah salah satunya yaitu seperti lamanya pemaparan getaran karena seperti yang
disebutkan dalam disertasi Lovely Lady 2013 dibutuhkan waktu selama 5 detik
untuk periode penyesuaian pada operator yang terpapar getaran, karena lamanya
percobaan dalam penelitian ini adalah 10 menit maka tubuh responden sudah
beradaptasi dengan getaran sehingga tidak terlihat kenaikan pada tekanan darah sistole
maupun tekanan darah diastole responden.
h. Perbedaan Tekanan Darah
Laki-laki dan Perempuan
Setelah di analisis dengan
statistik uji independent sample t-testdidapatkan hasil bahwa nilai sig
2 tailed < 0,05 yaitu sebesar 0,005 sehingga tolak Ho yang artinya bahwa ada
perbedaan tekanan darah sistole pada laki-laki dan perempuan setelah
percobaan alat simulator getaran. Pada tekanan darah diastole, rata-rata
tekanan darah diastole laki-laki 74 mm/Hg lebih besar dari rata-rata
tekanan darah diastole perempuan yaitu 71,2 mm/Hg setelah di analisis
dengan statistik uji independent sample t-testdidapatkan hasil bahwa
nilai sig 2 tailed > 0,05 yaitu sebesar 0,425 sehingga terima Ho yang
artinya bahwa tidak ada perbedaan tekanan darah diastole pada laki-laki
dan perempuan setelah percobaan alat simulator getaran. Secara fisiologis, pria
mempunyai darah yang kurang lebih satu liter lebih banyak dari pada wanita.
Selain itu dimensi jantung pada pria lebih besar sehingga volume sedenyut lebih
besar, volume paru-paru pria lebih besar 10 %. Pada masa remaja, tekanan darah
pria cenderung lebih tinggi daripada wanita. Perbedaan ini terlihat paling
jelas pada usia dewasa muda dan usia pertengahan. Semakin tua, perbedaan
tersebut makin menyempit bahkan cenderung menjadi terbalik.Pria diduga memiliki
gaya hidup yang cenderung dapat meningkatkan tekanan darah dibandingkan dengan
wanita. Namun, setelah memasuki menopause, prevalensi hipertensi pada wanita
tinggi. Bahkan setelah umur 65 tahun, terjadinya hipertensi pada wanita lebih
tinggi dibandingkan dengan pria yang diakibatkan oleh faktor hormonal. Faktor
gender berpengaruh pada terjadinya hipertensi, dimana pria lebih banyak
menderita hipertensi dibandingkan dengan wanita, dengan rasio sekitar 2,29
untuk kenaikan tekanan darah sistole dan 3,76 untuk kenaikan tekanan
darah diastolik.
KESIMPULAN
Setelah
dilakukannya pengumpulan data dari percobaan alat simulator getaran dan
pengolahan data maka berikut adalah hasil yang dapat disimpulkan dari
penelitian ini adalah berdasarkan hasil pengukuran rata-rata besar getaran pada
laki-laki dan perempuan adalah 2 m/s2.Besar intensitas kebisingan pada
laki-laki adalah 96 dB dan pada perempuan adalah 97 dB. Analisis data
menggunakan uji paired sample t-test dan independent sample t-test. Hasil
uji statistik bahwa ada pengaruh getaran dan kebisingan terhadap tekanan darah sistole
perempuan dengan sig 2 tailed<0.05 yaitu 0.009, tapi tidak ada pengaruh
pada sistole laki-laki sig 2 tailed>0.05 yaitu 0,886, diastole perempuan
sig 2 tailed>0.05 yaitu 0,589 dan diastole laki-laki sig 2
tailed>0.05 yaitu 0,752. Ada perbedaan pada tekanan darah sistole laki-laki
dan perempuan nilai sig 2 tailed<0.05 yaitu 0,005 dan tidak ada perbedaan
tekanan darah diastole laki-laki dan perempuan nilai sig 2 tailed>0.05
yaitu 0,425.
Analisis Sinyal Getaran untuk Menentukan Jenis dan
Tingkat Kerusakan Bantalan Bola (Ball Bearing)
Suhardjono Dosen
Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin,
Institut
Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kampus ITS Keputih, Sukolilo, Surabaya
60111.
Abstrak
Abstrak Seorang
Insinyur (Engineer) mesin dapat mendeteksi jenis dan tingkat kerusakan mesin
dengan sinyal getarannya bak seorang dokter mendeteksi penyakit pasiennya
dengan menganalisa denyut/detak jantungnya. Getaran merupakan respon dari
sebuah sistem mekanik baik yang diakibatkan oleh gaya eksitasi yang diberikan
maupun perubahan kondisi operasi sebagai fungsi waktu. Gaya yang menyebabkan
getaran ini dapat ditimbulkan oleh beberapa sumber misalnya kontak/benturan
antar komponen yang bergerak/berputar, putaran dari massa yang tidak seimbang
(unbalance mass), misalignment dan juga karena kerusakan bantalan (bearing
fault) yang akan menjadi topik penelitian ini. Jenis kerusakan bantalan bola
baik akibat kerusakan lokal maupun yang terdistribusi ditunjukkan oleh adanya
getaran dengan frekuensi tertentu yang muncul, sedangkan tingkat kerusakan pada
umumnya diketahui dari besarnya amplitude getarannya. Metode yang paling
mutakhir untuk mendeteksi kerusakan pada bantalan bola adalah dengan mengukur
karakteristik getarannya baik dalam domain waktu maupun domain frekuensi yang
terjadi pada arah radial. Percobaan untuk mengetahui dan mempelajari spektrum
getaran akibat kerusakan bantalan bola ini dilakukan pada mesin gerinda bangku
dengan mengganti beberapa jenis bantalan yang sengaja dirusak. Analisis
perbandingan sinyal getaran antara bantalan bola yang berkondisi baik (normal)
dan yang dibuat cacat pada komponennya secara bertingkat sedemikian rupa
sehingga dapat ditentukan jenis dan tingkat kerusakan bantalan bola tersebut.
Secara umum hasil dari percobaan ini dapat disimpulkan bahwa sinyal getaran
untuk bantalan yang baik mendekati harmonik (sinusoidal), sedangkan yang rusak
sinyal getarannya berbentuk stokastik (random). Untuk menentukan jenis
kerusakan lintasan dalam, luar atau kerusakan bola harus disinkronkan antara
frekuensi getaran dan perhitungan yang berdasarkan data dari parameter bantalannya,
yaitu diameter lintasan dalam atau luar, jumlah bola dan putaran poros.
Aplikasi hasil penelitian ini adalah monitoring getaran (vibration monitoring)
untuk “predictive maintenance”. Kata kunci: kerusakan bantalan, sinyal getaran,
vibration monitoring, predictive maintenance.
1.
Pendahuluan
Sebuah mesin yang ideal sempurna pada
prinsipnya tidak menimbulkan getaran sama sekali, karena seluruh energi yang
dihasilkan diubah menjadi kerja. Namun di dunia ini tidak ada yang sempurna,
sehingga sebagian energi salah satunya terbuang menjadi getaran. Getaran timbul
akibat transfer gaya siklik melalui elemen-elemen mesin yang ada, dimana
elemen-elemen tersebut saling beraksi satu sama lain dan energi didesipasi
melalui struktur dalam bentuk getaran. Kerusakan atau keausan serta deformasi
akan mengubah karakteristik dinamik sistem dan cenderung meningkatkan energi
getaran. Metode masa lalu dengan cara mendengarkan suara mesin dan
menyentuh/meraba (hearing and touching) dikembangkan untuk menentukan apakah mesin
bekerja baik atau tidak, tetapi metode klasik tersebut tidak lagi andal untuk
saat ini, karena dua faktor berikut ini :
1. Mesin-mesin modern dirancang untuk berjalan secara otomatis, sehingga
interaksi antara manusia (operator) dan mesin tidak lagi efektif dan ekonomis
2. Kebanyakan mesin-mesin modern
beroperasi pada putaran/kecepatan tinggi, dimana getaran yang timbul banyak
yang berfrekuensi tinggi dan tidak lagi dapat dibedakan oleh indra manusia,
sehingga dibutuhkan alat untuk mendeteksi dan mengukurnya. Oleh karena itu
untuk mengatasi salah satu permasalahan di atas dikembangkan metode untuk
mendeteksi jenis kerusakan dan tingkat kerusakan bantalan bola dari
karakteristik sinyal getarannya. Selanjutnya metode ini banyak diaplikasikan
pada condition based maintenance yang ekonomis.
2.
Tinjauan
Penelitian
ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik sinyal getaran akibat kerusakan
bantalan dengan beberapa jenis cacat lokal dan tingkat kerusakannya.
3.
Dasar Teori
Beberapa
penyebab kerusakan bantalan diantaranya adalah keretakan bantalan, keausan,
pemasangan yang tidak sesuai, pelumasan yang tidak cocok, kerusakan dalam
pembuatan komponen, diameter bola yang tidak sama. Getaran yang timbul tentu
saja disebabkan oleh adanya gaya kontak pada kerusakan tersebut. Pada bantalan
ideal, besarnya gaya kontak akan sama pada setiap bola dan pada setiap posisi
bola. Bila pada bantalan bola terdapat kerusakan maka besarnya gaya kontak
tidak lagi seragam. Hal inilah yang menimbulkan getaran yang tidak beraturan.
Gambar 1 di bawah ini menunjukkan komponen yang terdapat pada bantalan.
3.1
Jenis Kerusakan Bantalan Bola
Cacat
pada bantalan bola dapat dikelompokkan dalam dua kategori yaitu: 1. Cacat Lokal
Jenis cacat yang termasuk dalam cacat lokal adalah adanya goresan ataupun
lubang pada lintasan dalam, lintasan luar dan bola. Sinyal yang dibangkitkan
akibat cacat lokal ini berupa impuls, yaitu pada saat elemen rotasi bersentuhan
dengan cacat lokal tersebut. 2. Cacat Terdistribusi Bila pada bantalan bola
terdapat cacat terdistribusi, maka gaya kontaknya akan berubah secara periodik.
Jenis cacat yang termasuk dalam kategori cacat terdistribusi ini adalah
ketidakbulatan lintasan luar dan lintasan dalam, ketidaksamaan sumbu
(misalignment) antara sumbu lintasan luar dan lintasan dalam, serta
ketidaksamaan dimensi bola. Karena pada bantalan ini getaran yang dibangkitkan
berhubungan erat dengan kecepatan putar bola dan cage (pemisah), maka terlebih
dahulu perlu ditentukan kecepatan putar bola dan pemisah tadi.
3.2
Getaran Akibat Cacat Lokal pada Bantalan Bola
Mekanisme
terjadinya getaran akibat adanya cacat pada bantalan adalah adanya impuls pada
saat elemen rotasi mengalami tumbukan dengan cacat lokal. Untuk putaran poros
yang tetap maka tumbukan akan terjadi secara periodik.
3.3
Tingkat Kerusakan
Tingkat
kerusakan dapat dideteksi dengan adanya kenaikan amplitude getaran, dimana
frekuensi getaran tetap konstan sesuai dengan jenis kerusakan pada komponen
yang mana. Berdasarkan “Machine Condition Monitoring” gambar 6 terlihat bahwa
untuk mesin normal (kondisi baik) menunjukkan amplitudo getaran yang relatif
konstan selama kondisi normal, tetapi saat mulai terjadi kerusakan pada saat
itu juga mulai menunjukkan kenaikan amplitude getaran (vibration level) yang
cukup besar. Jika amplitudo getaran sampai pada batas repair level, maka mesin
harus direparasi (breakdown) atau komponen harus diganti.
4.
Peralatan dan Pelaksanaan Eksperimen
4.1
Peralatan Eksperimen
Eksperimen
dilakukan pada mesin gerinda bangku (bench grinding machine), karena mesin ini
tidak mempunyai komponen yang bergerak translasi, sehingga dapat diisolasi
bahwa getaran yang terjadi hanya karena kerusakan bantalan.
4.2
Pelaksanaan Percobaan
Pertama
kali mesin gerinda harus diukur frekuensi pribadinya dengan modal hammer dalam
arah vertikal dan horizontal. Setelah itu pengukuran sinyal getaran dalam kedua
arah di atas untuk mesin gerinda dengan bantalan baru (tanpa cacat) dan
selanjutnya pengukuran getaran mesin yang menggunakan berbagai jenis bantalan
cacat dan tingkat kecacatannya.
5.
Hasil Percobaan dan Analisis Data
Hasil pengukuran frekuensi pribadi mesin
gerinda dalam arah vertikal dan horizontal dengan rentang frekuensi antara 0 –
250 Hz dapat dilihat pada tabel 1.
Kerusakan
pada Pemisah (Cage)
Hasil
pengukuran getaran akibat cacat ini diperlihatkan pada gambar 23. Kerusakan
jenis ini tidak menimbulkan benturan sehingga tidak memperlihatkan getaran
seperti pada cacat-cacat lainnya. Dari domain waktu terlihat sinyalnya seperti
bantalan baru, hanya saja amplitudo getarannya lebih besar. Hasil Perhitungan
Fundamental Train Frequency (FTF) = 19.67 sedangkan aktualnya 20 Hz. Perubahan
amplitude getaran akibat kerusakan pada pemisah (cage) antara satu pemisah dan
dua pemisah yang rusak tidak terlalu signifikan, sehingga tidak dilakukan
pengukuran getaran lebih lanjut untuk tingkat kerusakan jenis ini.
Bantalan
Bekas
Bantalan
bekas hampir mempunyai segala jenis kerusakan baik lintasan dalam dan luar,
pada bola maupun pada pemisah. Selain itu terjadi keausan sehingga kelonggaran
antara lintasan dalam, bola dan lintasan luar cukup besar. Hal ini
diperlihatkan oleh amplitudo getaran yang lima kali lebih besar dibandingkan
bantalan baru yang diberi cacat lokal atau 20 kali lebih besar dari bantalan
normal (baik) seperti hasil percobaan sebelumnya. Hasil pengukuran getaran
ditunjukkan pada gambar 25. Frekuensi yang muncul sesuai tipe kerusakan
bantalan adalah FTF 18 Hz, BSF 114 Hz, BPFO 159 Hz dan BPFI 238 Hz. Pada
frekuensi tinggi memperlihatkan amplitudo yang cukup besar, hal ini disebabkan
benturan antara metal dan metal lainnya yang cukup besar akibat kelonggaran,
perhatikan skala ordinat 5 kali lebih besar.
Kesimpulan
Dari
hasil eksperimen dan analisis di atas, maka dapat disimpulkan beberapa hal
sebagai berikut:
1.
Getaran dari bantalan bola yang baru (baik) memperlihatkan getaran sinusoidal
murni, sedangkan yang ada cacat lokalnya akan terlihat acak (random) atau
benturan secara periodik.
2.
Kerusakan pada lintasan dalam akan muncul getaran pada frekuensi di sekitar
BPFI (Ball Pass Frequency Inner race).
3.
Kerusakan pada lintasan luar akan muncul getaran pada frekuensi di sekitar BPFO
(Ball Pass Frequency Outer race).
4.
Getaran yang muncul pada frekuensi di sekitar BSF (Ball Spin Frequency) berarti
terjadi kerusakan pada bola.
5.
Kerusakan pada pemisah memperlihatkan sinyal getaran dalam domain waktu yang
hampir sama seperti bantalan baru, tetapi akan muncul frekuensi FTF
(Fundamental Train Frequency) yang menunjukkan terjadi kerusakan pada pemisah
bola.
6.
Tren kenaikan amplitudo getaran terhadap tingkat kerusakan baik untuk lintasan
dalam, lintasan luar maupun pada bola menunjukkan fungsi eksponential.
7.
Untuk bantalan bola bekas yang semua komponennya aus/rusak memperlihatkan
munculnya getaran dengan frekuensi yang sesuai dengan semua jenis kerusakan
diatas.
SUMBER
:
