PENGERTIAN GETARAN
Getaran yang terjadi pada
mesin-mesin biasanya menimbulkan efek yang tidak dikehendaki seperti
ketidaknyamanan, ketidak tepatan dalam pengukuran atau rusaknya struktur mesin.
Getaran terjadi karena adanya eksitasi baik yang berasal dari dalam maupun dari
luar sistem akan tetapi efek getaran yang ditimbulkannya sangat tergantung dari
frekuensi eksitasi tersebut dan elemen-elemen dari sistem getaran itu sendiri.
Untuk meredam getaran yang terjadi dapat dilakukan dengan cara memasang sistem
peredam dinamik pada sistem yang bergetar atau memasang sistem tersebut pada
tumpuan yang baik sesuai dengan frekuensi eksitasinya.
Getaran
merupakan gerakan yang teratur dari benda atau media dengan arah bolak-balik
dari kedudukan keseimbangannya(Kepmenaker1999). Pada umumnya, getaran terjadi
akibat efek-efek dinamis dan toleransi-toleransi pembuatan, keregangan,
kontak-kontak berputar dan bergesek antara elemen-elemen mesin serta gaya-gaya
yang menimbulkan suatu momen yang tidak seimbang pada bagian-bagianyang
berputar. Dalam keadaan beresonansi, benda yang bergetar pada frekuensi yang
sama dapat saling mempengaruhi. Osilasi kecil dapat memicu frekuensi resonansi
dari beberapa bagian struktur dan diperkuat menjadi sumber-sumber kebisingan (noise)
dan getaran yang utama (James 1994).
Mesin yang ideal akan
menimbulkan getaran dengan amplitudo yang kecil karena energi yang dihasilkan
seluruhnya diubah menjadi kerja. Kerusakan dan deformasi pada elemen-elemen
mesin akan mengubah karakteristik dinamis sistem dan cenderung meningkatkan
getaran. Getaran yang terjadi pada benda yang bergerak dapat terjadi karena
gaya akibat tumbukan, gaya yang tidak konstan, gaya gesek yang tidak konstan,
gaya cairan dan gaya mekanis yang tidak stabil, dan gaya magnetik yang berfluktuasi.Getaran
sinusoidal berupa gerakan harmonis sederhana
GETARAN MEKANIK BEBAS DAN PAKSA
Getaran adalah gerakan bolak-balik dalam
suatu interval waktu tertentu. Getaran berhubungan dengan gerak osilasi benda
dan gaya yang berhubungan dengan gerak tersebut. Semua benda yang mempunyai
massa dan elastisitas mampu bergetar, jadi kebanyakan mesin dan struktur
rekayasa (engineering) mengalami getaran sampai derajat tertentu dan
rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya.
Ada dua kelompok getaran yang umum yaitu :
(1). Getaran Bebas
Getaran bebas terjadi jika sistem
berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent),
dan jika ada gaya luar yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergerak
pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika
yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki
massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi
tanpa rangsangan luar.
(2). Getaran Paksa.
Getaran paksa adalah getaran
yang terjadi karena rangsangan gaya luar, jika rangsangan tersebut berosilasi
maka sistem dipaksa untuk bergetar pada frekuensi rangsangan. Jika frekuensi
rangsangan sama dengan salah satu frekuensi natural sistem, maka akan didapat
keadaan resonansi dan osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi. Kerusakan pada
struktur besar seperti jembatan, gedung ataupun sayap pesawat terbang,
merupakan kejadian menakutkan yang disebabkan oleh resonansi. Jadi perhitungan
frekuensi natural merupakan hal yang utama.
GETARAN MEKANIK TEREDAM DAN TAK TEREDAM
(Damping)
Dalam system dynamic bekerja dissipative forces – friction,
structural resistances.
Umumnya, damping dalam structural systems adalah kecil dan
mempunyai efek yang kecil terhadap natural frekuensi. Tetapi, damping mempunyai
pengaruh yang besar dalam mengurangi resonant pada structural sistem.
GETARAN DETERMINISTIC DAN RANDOM
Ø Getaran Deterministic
Sinyal disebut deterministic, selama
harga dari sinyal dapat diprediksi.
Getaran Deterministik
Getaran Deterministik dan Harmonik
Ø Getaran Random
– Tidak memiliki sinyal yang periodik
maupun harmonik
– Harga
dari getaran random tidak dapat di prediksi
– Tetapi getaran random bisa di
gambarkan secara statistik
Getaran Random
GETARAN MEKANIK
Menurut
Zander (1972), lahan dan permukaan jalan yang tidak rata, profil roda, serta
bekerjanya motor dan bagian mesin lainnya dapat menimbulkan getaran mekanis
pada operator. Getaran pada dasarnya dibedakan menjadi dua tipe yaitu getaran sinusoidal dan getaran random.
Getaran mekanik dapat didefinisikan
sebagai gerak osilasi dari sistem mekanik di sekitar titik/posisi seimbang.
Getaran terjadi karena adanya gaya eksitasi. Hampir semua mesin yang bergerak
akan bergetar meskipun mungkin intensitasnya sangat kecil. Karena secara
praktis tidak mungkin menghilangkan eksitasi getaran sama sekali. Eksitasi
dapat terjadi karena adanya ketidakseimbangan pada mesin itu sendiri atau dari
sumber di luar mesin. Pada banyak hal biasanya terjadinya getaran sangat tidak
diinginkan karena getaran dapat mengganggu kenyamanan, menimbulkan ketidak
presisian atau menurunkan kwalitas kerja mesin-mesin perkakas. Bahkan getaran
juga dapat merusak konstruksi mesin.
Untuk itu banyak upaya dilakukan
untuk meredam getaran. Meredam getaran pada dasarnya dapat dilakukan dengan
meminimalkan gaya gaya eksitasi akan tetapi juga dapat dilakukan dengan
memasang sistem peredam. Tulisan ini membahas bagaimana getaran yang terjadi
karena gaya-gaya tersebut dapat diredam tanpa mengubah besarnya gaya eksitasi
yang diberikan. Getaran yang dibahas dimodelkan sebagai sistem massa diskret
dan dinyatakan sebagai persamaan gerak (simpangan) dari massa tersebut. Untuk
itu meredam getaran berarti menurunkan simpangan massa yang terjadi karena gaya
eksitasi getaran.
KLASIFIKASI GETARAN
Getaran dapat diklasifikasikan
menurut ada tidaknya eksitasi yang bekerja secara kontinyu, menurut derajat
kebebasannya atau menurut sistem massanya. Menurut klasifikasi yang pertama
getaran dibedakan sebagai getaran bebas atau getaran paksa. Disebut sebagai
getaran paksa jika pada sistem getaran terdapat gaya eksitasi periodik yang
bekerja kuntinyu sebagai fungsi waktu. Pada sistem getaran bebas getaran
terjadi karena adanya eksitasi sesaat seperti gaya impulsif atau adanya
simpangan awal. Menurut derajat kebebasannya getaran dapat dibedakan sebagai
getaran derajat satu, dua, atau n derajat sesuai dengan banyakya koordinat
bebas (Independence) yang diperlukan untuk mendefinisikan persamaan gerak
sistem tersebut. Pada sistem getaran massa diskret setiap massa dianggap sebagai
bodi kaku dan tidak mempunyai elastisitas. Sebaliknya pada sistem massa
kontinu, massa yang bergetar tidak dianggap sebagai bodi kaku tetapi mempunyai
elastisitas sehingga dimungkinkan adanya gerak relatif di antara titik-titik
pada massa tersebut. Sistem massa kontinyu memiliki n derajat kebebasan yang
tak berhingga.
ISOLASI GETARAN
Gaya-gaya penggetar yang ditimbulkan
oleh mesin-mesin seringkali tidak dapat dihindari. Akan tetapi pengaruhnya
dalam sistem dinamik dapat dikurangi dengan cara memasang mesin - mesin
tersebut di atas sistem tumpuan yang baik. Sistem tumpuan yang baik akan
berfungsi sebagai isolator sehingga getaran yang ditimbulkan mesin tidak akan
diteruskan pada dasar atau alas mesin.
SISTEM GETARAN DUA DERAJAT
KEBEBASAN
Sistem getaran dengan dua derajat
kebebasan memiliki dua frekuensi natural dan memerlukan dua koordinat untuk
menyatakan persamaan geraknya. Bila getaran terjadi pada salah frekuensi
tersebut maka terdapat hubungan yang pasti antara amplitudo - amplitudo kedua
koordinat dan konfigurasinya dinyatakan sebagai ragam normal. Sehingga sistem
getaran ini akan memiliki dua bentuk ragam normal sebagaimana frekuensi
naturalnya.
PEREDAM GETARAN DINAMIK
Getaran didefinisikan sebagai gerak
osilasi dari sistem mekanik di sekitar titik atau posisi seimbang. Getaran
terjadi karena adanya gaya yang berulang. Getaran sangat tidak diinginkan
karena mengangu kenyamanan bahkan merusak kualitas kontruksi alat. Meredam
getaran pada dasarnya dapat dilakukan dengan meminimalkan gaya-gaya eksistansi
akan tetapi dapat juga dilakukan dengan memasang sistem peredam.
Pada sebuah
mesin yang memiliki rotor yang eksentris atau mesin torak yang kecepatan
geraknya berubah-ubah. akan timbul gaya inersia yang berubah-ubah pula sehingga
dapat menimbulkan getaran yang eksitasinya berasal dari dalam mesin itu
sendiri. Antara torak dengan poros dihubungkan dengan batang penghubung
sehingga ketika mesin bekerja akan tibul gaya inersia yang berubah terhadap
waktu secara harmonis. Untuk meredam getaran yang terjadi dapat dilakukan denga
memasang sistem massa-pegas yang lain yang berfungsi sebagai penyerap getaran.
TENAGA OMBAK
Indonesia, negara kepulauan yang 2/3
wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ±
80.791,42 Km merupakan wilayah potensial untuk pengembangan pembanglit listrik
tenaga ombak, namun sayang potensi ini nampaknya belum dilirik oleh pemerintah.
Sungguh ironis, disaat Indonesia menjadi tuan rumah konfrensi dunia mengenai
pemanasan global di Nusa Dua, Bali pada akhir tahun 2007, pemerintah justru
akan membangun pembangkit listrik berbahan bakar batubara yang merupakan
penyebab nomor 1 pemanasan global.
Mengacu pada kebijakan energi nasional,
maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt
(MW) pada tahun 2025.
Generator mengubah energi gerak menjadi energi listrik dengan
teori medan elektromagnetik, yaitu poros pada generator dipasang dengan
material ferromagnetik permanen. Setelah itu di sekeliling poros terdapat
stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop.
Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada
stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan
tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan
ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh
masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa
AC (alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih
sinusoidal. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum
dapat dimanfaatkan.
FUNGSI GETARAN MEKANIK PADA OMBAK AIR LAUT
Sistem
getaran mekanik ombak yang dibangkitkan oleh gaya gerak horizontal ombak dan
sifat elstisitas pegas, merupakan penelitian untuk mendapatkan parameter
besaran-besaran fisika. Penentuan besaran energi ombak dapat diperoleh dari
alat sistem getaran mekanik ombak, selanjutnya digunakan untuk menganalisa
peralatan. Dalam penelitian yang dilakukan, daya ombak yang dihasilkan
berdasarkan perhitungan energy mekanik ombak, P = 99,2 Watt dengan asumsi massa
air yang digunakan 1026 kg dalam 1 meter kubik. Metode yang dipakai dalam
penelitian ini yakni metode getaran mekanik tak teredam adalah ayunan sederhana
yang dilengkapi pegas. Metode ini menghasilkan daya ombak, P = 8,1 Watt dengan
massa benda yang digunakan 1,04 kg.
Target
khusus dalam penelitian sistem getaran mekanik ombak yaitu mendapatkan daya dan
energi ombak, untuk menemukan putaran rotasi yang teratur. Dari hasil data
penelitian kecepatan linear mendekati sama dan kecepatan rotasi berbeda, maka
putaran rotasi dapat diperoleh dengan menggunakan variable jari-jari rotasi
yang berubah. Hal ini sesuai dengan perumusan bahwa kecepatan linear sama
dengan keceparan rotasi kali jari-jari rotasi. Tujuan jangka panjang, jika
putaran poros rotasi dapat diperoleh dari getaran ombak, maka dapat digunakan
untuk mendapatkan energi listrik, energi gerak. Dari hasil penelitian ini,
selanjutnya dapat dikembangkan rekayasa teknologi mekanik ombak untuk tujuan
yang bermanfaat terhadap kebutuhan manusia.
PENGARUH
AKSELERASI GETARAN TERHADAP MANUSIA
Pengaruh
getaran terhadap manusia sudah banyak diteliti. Penelitian pada umumnya
mengkaji getaran dilihat dari frekuensi getaran dan pengaruhnya terhadap
manusia. ISO (International Standard Organization) menyatakan kondisi getaran
yang memberikan pengaruh tidak nyaman dan gangguan lebih besar terhadap manusia
terjadi pada frekuensi antara 4 sampai 8 Hz pada getaran arah vertikal dan pada
frekuensi 1 sampai 2 Hz pada getaran arah horizontal (pada arah x dan y).
Sehingga untuk mempertimbangkan semua kondisi getaran dan perbedaan efeknya
digunakan factor frequency weighted. Namun disisi lain pengaruh getaran
tidak hanya ditentukan oleh nilai frekuensinya tetapi juga dipengaruhi oleh
intensitas (dalam hal ini akselarasi) dan arah getaran. Oborne 42 (1983)
didalam Oborne (1987) menyatakan bahwa pada level intensitas yang sama respon
manusia terhadap getaran relatif stabil. Pengamatan efek getaran dalam
penelitian ini didasarkan atas perubahan nilai akselarasi. Sementara frekuensi
getaran bervariasi antara 9 sampai 30 Hz, level akselarasi tertentu tidak
didominasi oleh frekuensi tertentu.
PENGARUH
GETARAN BENANG LUSI TERHADAP KELELAHAN MATA OPERATOR LOOM WEAVING DENIM
Pada
getaran mekanis dengan intensitas sampai dengan 4m/det2 (maksimal getaran yang
dianjurkan) mata masih dapat mengikuti getaran antara kepala dan sasaran,
sedangkan untuk intensitas selanjutnya mata tidak dapat lagi mengikutinya.
Getaran yang melebihi nilai ambang batas dapat menyebabkan kelelahan mata
ditandai dengan gejala penurunan ketajaman mata, penglihatan rangkap atau
kabur, sakit atau pegal di sekitar mata dan terjadinya kesalahan atau bahkan
kecelakaan kerja. Masalah dalam penelitian ini adalah bagaimanakah pengaruh
getaran benang lusi pada mesin loom terhadap kelelahan mata operator bagian
loom weaving.
WHOLE BODY
VIBRATION
Whole
body vibration merupakan getaran pada seluruh tubuh manusia secara
signifikan dapat terjadi pada pengemudi traktor, alat berat, kendaraan off-road,
truk, dan bus. Getaran dengan frekuensi 1 –80 Hz memiliki efek yang kuat pada
keseluruhan tubuh manusia. Jenis getaran ini memiliki lebih banyak perluasan
variasi dan dampak. Dampak dari getaran ini memberikan efek yang lebih kompleks
mulai dari jantung, peredaran darah hingga penurunan daya penglihatan serta
konsentrasi. Ketentuan dampak ini tidak jelas, dimanatubuh tidak memiliki satu
reseptor pun untuk tenaga ini.
Getaran
seluruh tubuh ditimbulkan dari permukaan lahan tempat kendaraan beroperasi dan kurangnya
absorpsi shockpada suspensi. Getaran dan shockpada kendaraan
tersebut bertransmisi pada pengemudinya melalui tempat duduk dan lantai. Hal
ini dapat membahayakan sistem rangka (punggung) dan tubuh bagian dalam (sistem
pencernaan dan organ reproduksi wanita).
Menurut Budiono
(2003), pengendalian getaran seluruh tubuh secara teknis dapat dilakukan
dengan:
- Menggunakan peralatan kerja dengan intensitas getarannya rendah
(dilengkapi dengan damping atau peredam).
- Memelihara atau merawat peralatan dengan baik dengan mengganti
bagian-bagian yang aus atau memberikan pelumasan.
- Meletakkan peralatan dengan teratur.
- Menggunakan remote
control sehingga operator tidak terkena paparan getaran karena pengendalian
jarak jauh.
Standar
internasional ISO 2631-1, 1997 mengenai getaran mesindan guncangan evaluasi
terkait pemaparan getaran seluruh tubuh terhadap manusia. Standar ini
menggunakan caution zone untuk mengklasifikasikan letak pemaparan
getaran antara penetapan batasan tergantung pada lamanya pemaparan. Standar ini
juga memberikan panduan terhadap kenyamanan dan gerakan kesakitan.
KESIMPULAN
· Getaran
dapat diredam dengan memasang sistem peredam getaran dinamik pada sistem yang
bergetar atau merencanakan sistem tumpuannya yang baik
· Pada sistem
peredam dinamik (non viscous), getaran sistem utama dapat diredam ketika
frekuensi sistem utama sama dengan frekuensi resonansi sistem peredam.
· Amplitudo
maksimum pada frekuensi resonansi dapat dibatasi dengan sistem tumpuan dengan
ratio redaman yang besar. Dan sebaliknya pada daerah frekuensi yang lebih besar
dari frekuensi resonansi ( ω / ω n > V2 ) efek redaman terbesar ( TR < 1
) dapat dicapai bila sistem tumpuan redaman memiliki rasio redaman yang kecil.
DAFTAR PUSTAKA
