VIBRATION AND NOICE

Vibrasi atau getaran adalah gerak bolak balik suatu benda terhadap

posisi stationernya. Vibrasi dapat terjadi karena adanya massa, kekakuan,

dan gaya yang berasal dari dalam (gaya yang dihasilkan oleh mesin

tersebut), serta gaya yang berasal dari luar mesin. Pada suatu permesinan

kapal, vibrasi yang berlebih disebabkan oleh gaya yang berubah baik besar

maupun arahnya. Kondisi mesin dan masalah mekanikal yang terjadi pada

mesin-mesin dapat ditentukan dengan pengukuran karasteristik vibrasi.

Adanya perubahan getaran menimbulkan perubahan terhadap suara yang di-

emisikan mesin. Metode yang sering digunakan dalam proses ini adalah

analisis getaran. Dengan kata lain, perubahan suara merupakan manifestasi

adanya perubahan pola getaran mesin.

1. Analisis getaran menganalisa pola getaran berdasarkan parameter-

parameter getaran seperti frekuensi, amplitudo dan phasa. Perubahan

terhadap parameter tersebut menunjukkan adanya kelainan pada mesin

yang dapat diidentifikasi sebagai kerusakan mesin

2. Analisa getaran ini akan dibandingkan dengan analisa akustik.

Karena fungsinya sebagai penggerak utama kapal maka sangat penting

dilakukan perbandingan antara suara dan vibrasi dari mesin kapal untuk

mendeteksi kerusakan pada mesin penggerak utama. Sehingga perlu

adanya monitoring pada mesin penggerak utama supaya mencegah

terjadinya kegagalan pada saat beroperasi. Bunyi pada mesin terdiri dari

2 yaitu: bunyi mesin pada kondisi stasioner dan kondisi berlayar.

Maksud dari stasioner adalah mesin sudah menyala namun belum

dioperasikan untuk menggerakkan kapal, biasanya dilakukan pada saat

pemanasan kapal dan berlayar artinya kapal telah beroperasi dalam.

Pada proses pengambilan data dilakukan dengan dua cara yaitu pertama

pada proses perekaman suaranya dilakukan dengan cara single channel

untuk memperoleh sinyal baseline.

Vibrotest 60 merupakan suatu alat ukur yang berfungsi untuk

mengukur suatu getaran vibrasi yang ada pada mesin. Vibrotest 60 ini dapat

digunakan untuk menentukan jenis kerusakan yang ada pada mesin kapal.

Getaran yang terjadi pada badan kapal mengakibatkan antara lain:

- menciptakan gangguan hingga mengurangi kemampuan operasi atau

bahkan menimbulkan kerusakan pada komponen kapal

- objek dari kapal yang bergerak dengan frekwensi tinggi dapat menimbulkan

kebisingan

- menjadi gangguan kenyamanan anggota crew di atas kapal.

Sesuai dengan hukum II newton:

“percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada

sebuah benda, sebanding dan searah dengan resultan gaya, dan

berbanding terbalik dengan massa benda”

Elemen getaran antara lain:

- massa

- pegas

- gaya eksitasi

- peredam

Free vibration (getaran bebas)

Yaitu jika getaran berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam

sistem itu sendiri tanpa ada pengaruh gaya dari luar.

Forced vibration (getaran paksa)

Yaitu getaran yang terjadi karena rangsangan gaya dari luar (exciting

force). Bila rangsangan gaya luar berosilasi, maka sistem tersebut

bergetar pada frekwensi rangsangan itu. Jika salah satu dari frekwensi

natural tersebut sama dengan frekwensi rangsangan, maka akan

terjadi resonansi (bunyi).

Macam-macam getaran:

Getaran vertikal (getaran lentur): getaran ini menimbulkan getaran 2

node dan mempunyai frekuensi natural yang sangat rendah (±100 rpm),

mendekati frekwensi putaran mesin utama sehingga menyebabkan resonansi

yang menimbulkan kebisingan dan rasa tidak nyaman bagi abk maupun

penumpang yang berada di atas kapal.

Getaran horizontal: frekwensi getaran ini pada umumnya 2 s/d 3 kali

frekwensi getaran vertikal sehingga tidak menimbulkan masalah pada kapal.

Getaran torsi : getaran ini terjadi pada saat bagian tengah dianggap

tetap sedangkan bagian haluan dan buritan bergetar berlawanan yang

mengakibatkan terjadinya moment torsi.

Getaran lokal: getaran ini terjadi pada bagian-bagian kapal seperti;

geladak, anjungan, frame di ruang mesin, poros propeller, bulkhead, stern

frame dll.

Getaran resonansi : getaran yang terjadi apabila frekwensi dari exiting

force mendekati frekwensi massa sistem tersebut.

Penyebab terjadinya getaran

Dari dalam kapal itu sendiri

a) Pembuatan propeller sempurna baik titik berat maupun pitch-nya

tetapi alignment/pemasangannya tidak sempurna sehingga terjadi

moment torsi.

b) pembuatan daun propeller yang tidak sempurna yang mengakibatkan

titik berat dari propeller tersebut tidak tepat pada garis centernya

sehingga timbul unbalance force (gaya dorong yang tidak merata)

pada putaran propeller.

c) pembuatan daun propeller sudah sempurna dengan titik berat berada

pada centernya tetapi pitch pada masing-masing daunnya tidak sama

sehingga gaya dorong terhadap air pada tiap-tiap daun tidak merata.

d) Pada kapal yang memakai twin screw terjadi getaran apabila aliran

fluida pada masing-masing propeller dan hull tidak sama.

e) terjadi aliran vortex (pusaran air) baik pada dau propeller maupun

pada kemudi.

f) besarnya daun propeller yang tidak seimbang dengan bentuk hull pada

bagian buritan yang mengakibatkan tekanan air terlalu besar.

Metode pengukuran getaran.

Metode impact

Teknik pengukuran jenis ini digunakan untuk menentukan frekuensi alami

dari materi struktur dan peralatan tertentu. Biasanya digunakan untuk

melakukan pengecekan pada perancangan plat, panel dan penegar pada

bagunan atas dan dinding tangki di area kamar mesin sebelum kapal selesai

dikerjakan secara total. Jika terdapat indikasi adanya frekuensi natural yang

berbahaya dari propeller dan main engine, perubahan pada waktu ini masih

murah untuk galangan kapal.

Struktur alat biasanya di bagian atasnya terdapat dua sampai delapan

accelerometer yang telah di pasang sebelum di beri magnet dengan tangan.

Di pukul secara tidak berirama dengan palu, palu tersebut dipasangi bantalan

karet pada permukaan pukulnya dan terdapat peralatan tambahan berupa

accelerometers untuk pengukuran benturan paksa (berat palu telah

diketahui). Sebagai hasilnya, komponen mendapatkan local deflect dan

bergetar pada frekuensi naturalnya. Melekat dengan transfer function, dan

secara terus menerus dimonitor pada fft anlyser, menandai ketika

pengukuran bisa dihentikan.

Electronic system

Pada umumnya, pengukuran getaran terutama lebih disukai menggunakan

suatu sistem electronik yang menghasilkan suatu rekaman yang bersifat

permanen. Alat transducers memungkinkan untuk menghasilkan sinyal yang

proporsional atau sebanding untuk akselerasi, percepatan atau pergantian

jarak (displacement). Perekam pada sistem elektronik ini dapat di buat baik

dari magnetic tape, kertas osilograf, atau di dalam format digital (computer).

Penggunaan kertas osilograf selema pengetesan getaran dimaksudkan agar

jejak getaran bisa diperiksa secara langsung dan hal tersebut akan sangat

menolong dalam mengevaluasi getaran yang ada. Ketika displacement dari

pada percepatan dan akselerasi direkam, sinyal frekuensi rendah yang

diinginkan berhubungan dengan gerakan suatu getaran yang penting adalah

komponen utama yang harus direkam. Lalu, rekaman siap di evaluasi sejak

dibawah kemungkinan frekuensi tinggi dengan amplitudo displacement yang

rendah. Perlengkapan harus tersedia untuk pengendalian sistem yang sesuai

guna mengakomodasi range amplitudo yang lebar.

Transducers dapat digunakan sesuai dengan media yang diukur getarannya.

Adapun berbagai macam tipe dari transducers itu sendiri adalah sebagai

berikut :

1) transducer dengan ikatan baut pada permukaan uji dengan menggunakan

ulir.

2) transducer dengan ikatan semen pada permukaan uji

3) transducer dengan ikatan lapisan lilin

4) transducer dengan magnet permanen dilekatkan pada permukaan

ferromagnetic.

5) transducer dipasang pada keranjang pada permukaan yang diuji

6) transducer di pegang langsung dengan tangan terhadap permukaan uji.

Vibration analyzer

Suatu alternatif dengan biaya yang cukup murah dalam pemantauan secara

kontinu sinyal getaran adalah dengan mengambil data getaran dari mesin

pada interval waktu rutin melalui alat vibration analyzer genggam yang dapat

menampilkan output analisa getaran langsung ditempat seperti (nilai puncak,

filter, rms dan lainnya) dan spektrum fft. Alat genggam ini dilengkapi dengan

sebuah accelerometer vibration pick-up, sehingga teknisi pemeliharaan dapat

secara aman menyentuh bagian yang akan dipantau pada tiap mesin dalam

pemeriksaan rutin.

Teknik pengukuran kebisingan di kapal

Di dalam kapal selain getaran, tingkat kebisingan juga di ukur. Hal ini

merupakan salah satu cara untuk meminimalisir kebisingan yang terjadi di

dalam kapal terutama ruang kerja dan ruang akomodasi. Sumber kebisingan

adalah tempat utama yang harus dilakukan pengukuran kebisingan. Dari

sumber kebisingan kemudian menuju ke tempat yang paling dekat dengan

sumber kebisingan. Kemudian di lanjutkan ke tempat dengan tingkat

kebisingan minimal. Sleeping area merupakan tempat yang harus

mempunyai tingkat kebisingan tidak boleh lebih dari 60 db menurut aturan

dari imo. Hal ini disebabkan karena di sleeping area awak kapal tidak boleh

mendengarkan suara bising yang dapat mengganggu waktu istirahat mereka.

Jika kebisingan merambat ke dalam sleeping area maka di perlukan sebuah

redaman suara untuk mengurangi tingkat kebisingan didalam sleeping area

tersebut. Jika tidak dilakukan maka keselamatan kesehatan awak kapal akan

terganggu dan dapat merusak kesehatan mereka atau cacat permanen

seperti tuli.

Metode pengukuran tingkat kebisingan cukup sederhana yaitu menggunakan

sound level meter. Penggunaan alat ini cukup mudah karena alat ini cukup

peka terhadap suara yang ada disekitarnya. Satuan yang digunakan untuk

mengukur tingkat kebisingan adalah desibel (db). Bentuknya yang simple

bisa dipergunakan kapan saja dan dimana saja. Jadi ketika kita memakai alat

ini untuk mengukur kebisingan dapat kita lihat hasilnya di monitor dari alat

tersebut.

Seiring dengan pengoperasian kapal, tingkat getaran yang dihasilkan

akan berubah terkait dengan perubahan tingkat keausan, titik berat atau

munculnya ketidak seimbangan pada permesinan, gesekan berlebih yang

muncul, kemunduran performance dari permesinan. Apabila permesinan

mendapatkan perbaikan baik di motor induk, reduction gear, sistem

perporosan dan propeller maupun peralatanperalatan lainnya, maka tingkat

getaran yang dihasilkan juga akan berubah.

Pengertian 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 merubah karakteristik dinamik sistem dan

cenderung meningkatkan energi getaran. Sedangkan gaya yang

menyebabkan getaran ini dapat ditimbulkan oleh beberapa sumber

kontak/benturan antara komponen yang bergerak/berputar, putaran dari

massa yang tidak seimbang (unballance mass), missalignment dan juga

karena kerusakan bantalan (bearing fault).

Jenis getaran

Secara umum ada 2 kelompok getaran yaitu getaran bebas dan getaran

paksa. Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya

yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent) dan jika tidak ada gaya luar yang

bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergetar pada satu atau lebih

frekuensi naturalnya yang merupakan sifat sistem dinamika yang dibentuk

oleh distribusi massa dan kekakuannya. Sedangkan getaran paksa adalah

getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar artinya rangsangan dari

luar berisolasi dengan system sehingga sistem dipaksa untuk bergetar pada

frekuensi rangsangan. Bila sebuah system dipengaruhi oleh eksitasi

harmonik paksa, maka respon getarannya akan berlangsung pada frekuensi

yang sama dengan frekuensi eksitasinya. Sumber-sumber eksitasi harmonik

adalah ketidak seimbangan pada mesin-mesin yang berputar, gaya-gaya

yang dihasilkan oleh mesin torak atau gerak mesin itu sendiri. Eksitasi ini

mungkin tidak digunakan oleh mesin karena dapat mengganggu operasinya

atau menggangu struktur mesin itu apabila amplitudo getaran yang besar.

Dalam banyak hal resonansi harus dihindari dan untuk mencegah

berkembangnya amplitudo yang besar maka sering kali digunakan peredam

(damper) dan penyerap (absorbers). Getaran paksa biasanya terjadi pada

getaran pondasi karena mesin yang bertumpu di atasnya bergetar. Apabila

frekuensi rangsangan sama dengan frekuensi natural sistem, akan

menimbulkan resonansi, dan osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi.

Sistem propulsi.

Getaran longitudinal

Getaran longitudinal pada sistem propulsi kapal merupakan salah satu

getaran dengan koordinat gerak sejajar dengan sumbu poros propeller.

Getaran ini timbul akibat putaran propeller serta adanya gaya radial yang

ditimbulkan main engine. Gaya aksial propeller (thrust) ditahan oleh thrust

block yang kemudian diteruskan ke konstruksi kapal. Karena gaya aksial ini,

maka thrust block dan pondasinya akan mengalami pergeseran secara

longitudinal. Untuk analisa getaran longitudinal, sistem propulsi kapal dapat

dimodelkan sebagai suatu sistem pegas massa, seperti ditunjukkan pada

gambar. Sistem propulsi ini akan bergetar longitudinal pada posisi thrust

block. Jika seluruh sistem dari propeller sampai mesin dianggap sebagai satu

kesatuan massa tegar, maka semua titik pada sistem tersebut akan bergetar

dengan displasemen aksial yang sama sebesar x(t). Anggapan ini berlaku

untuk sistem dengan poros pendek, yang mana model sistem dengan satu

derajat kebebasan dapat dilihat pada gambar. Dari gambar 1 tersebut, m

adalah massa total dari sistem, termasuk added mass (penambahan massa

akibat massa air laut yang ikut dengan sistem ). Added mass (m) sangat

tergantung dari type dan dimensi propeller. Sedangkan k adalah kekakuan

thrust bearing. Harga ini merupakan kombinasi antara kekakuan thrust block

(kb) dan kekakuan pondasi / thrust block seating ((ks). Hubungan tersebut

diberikan dengan persamaan : kb tergantung dari tipe bearing dan dapat

dibagi ke dalam beberapa komponen seperti, thrust collar, oil film, thrust pad

dan kekakuan housing. Ks ditentukan oleh kekuatan dari seating dan struktur

bagian tengahnya terutama pada panjang, ketebalan, tinggi dan jumlah

elemen struktur longitudinal. Ks juga dapat dipengaruhi dari kekakuan geser

dari housing dan seating, terutama untuk kasus dimana jarak antara poros

dan double bottom perlu diperhitungkan. Untuk penempatan thrust block

yang menyatu dengan engine, estimasi terbaik untuk harga k ditentukan

secara langsung dengan instalasi mesin tersebut.

Getaran pada permesinan dan komponenkomponen

Level getaran pada permesinan merupakan indikator mounting, balancing

dan alignment yang baik pada instalasi baru dan merupakan indicator bagi

performance kerja dari permesinan pada saat bekerja. Kriteria diaplikasikan

pada semua putaran kerja dan beban pada kondisi operasi yang stabil.

Standart iso

Aturan iso untuk getaran pada permesinan ada dua macam, yaitu

pengukuran pada permesinan pada bagian poros yang bergerak yaitu iso

7919, “mechanical vibration evaluation of machine vibration by

measurements on rotating shafts” dan untuk pengukuran pada bagian yang

tidak bergerak yaitu iso 18016:1995, “mechanical vibration- evaluation of

machine vibration by measurements on non rotating parts”

Alat ukur getaran

Alat-alat utama yang dipakai untuk mengukur dan menganalisa getaran-

getaran mencakup alat pengukur tingkat getaran, perekam tingkat, perekam

audio dan alat analisa frekuensi. Suatu frekuensi yang memenuhi sebagai

polusi getaran adalah frekuensi tengah pada gelombang 1/3 oktaf dalam

Lingkup 1 ~ 80 hz, sehingga suatu pencatat data yang dapat mencatat mulai

dari frekuensi-frekuensi rendah (dc) lebih disebut sebagai perekam suara.

Sebelum dilakukan pengukuran getaran terlebih dahulu ditentukan daerah

yang mengalami getaran dan perambatan getaran tersebut. Daerah inilah

yang nantinya akan dilakukan pengukuran getaran dengan menggunakan

suatu alat ukur getaran. Sebagai contoh tipe alat untuk mengukur suatu

getaran adalah sebagai berikut : a. Accelerometer accelerometer ini akan

memproduksi semacam sinyal. Ukuran sinyal tersebut sangatlah proporsional

untuk diaplikasikan di dalam mengukur perlajuan daripada getaran. B.

Frequency analyzer pada alat ini akan didapatkan distribusi daripada

perlajuan getaran frekuensi yang berbeda. C. Frequency weighting network

alat ini menirukan sensitif pada manusia terhadap getaran pada frekuensi

yang berbeda. Dengan menggunakan alat ini dalam mengukur dan

mengekspresikan paparan getaran akan diberikan angka tunggal yang

dinyatakan dalam m/s2 (satuan perlajuan)

Pengurangan tingkat getaran

Setelah melakukan pengukuran dan menganalisa tingkat getaran di kapal

maka salah satu langkah untuk mengurangi tingkat getaran yang ada yaitu:

1. Melakukan balancing propeller terutama pada propeller 1 karena telah

mengalami pembengkokan. -sebelum melakukan balancing propeller

maka diperlukan beberapa perbaikan pada propeller kapal yaitu:

a. Pengelasan dengan electrode khusus baik las listrik maupun las

acetylene. Keretakan, keausan ujung daun propeller, cacat kavitasi

dan penyambungan daun propeller yang patah dapat dilaksanakan

dengan pngelasan.

b. Pengepresan dengan mesin press hidrolis dalam keadaan dingin dapat

meluruskan daun propeller yang bengkok.

c. Pengepresan lubang konis propeller dengan konis poros propeller

dapat dilakukan dengan penyekrapan dengan pisau sekrap.

Efisensi kapal juga erat hubungannya dengan mesin utama. Mesin

kapal utama adalah jantung dari suatu kapal yang dapat memanfaatkan lebih

dari satu mesin. Mesin mempunyai peranan yang penting dalam sistem

propulsi. Pada dasarnya parameter suatu mesin adalah kekuatan dan

putaran. Kekuatan dan putaran tersebut tergantung dengan kecepatan kapal

yang diinginkan dan hampatan yang timbul pada pergerakan kapal. Dengan

kata lain suatu mesin ditentukan untuk menciptakan kecepatan sesuai

keinginan dengan melawan hambatan – hambatan yang terjadi.

Dalam sistem transmisi mesin tidak semua daya yang dihasilkan mesin

diserap semua menjadi gerak, banyak energi yang terbuang dalam bentuk

panas dan getaran. Energi mesin didapat dari panas ledakan di dalam

silinder sehingga menggerakkan piston. Panas dari mesin utama memang

sesuatu yang pasti terjadi. Para arsitek mengunggunakan sistem pelumas,

pendingin air tawar dan pendingin air laut, agar tidak terjadi over heat yang

melebihi batasan material.

Masalah lain yang mempengaruhi efisiensi dari mesin adalah getaran

yang terjadi saat operasional kapal tersebut. Getaran kapal adalah sesuatu

yang dapat diperhitungkan, namun yang jadi masalah adalah saat instalasi

mesin dan perlengkapan mesin untuk menunjang gerakan seperti poros, dan

propeller. Salah satu penyebab besar kecilnya suatu getaran yaitu dari

kelurusan poros terhadap crank shaft mesin. Bagian ini sangat sensitif karena

perbedaan sedikitpun akan mempengaruhi kinerja mesin. Selain mengurangi

efisiensi mesin, getaran juga merusak komponen-komponen mesin dan dapat

mengganggu kenyamanan para penumpang.

Banyak prosedur yang harus dilakukan untuk mencapai pemasangan yang

optimum. Untuk itu diperlukan standart operasional yang telah disetujui dan

diawasi oleh pihak class untuk pemasangan mesin utama.