PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA BIDANG KEGIATAN: PKM PENELITIAN. Diusulkan Oleh

Transkripsi

1 PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA ANALISA KINERJA KOMPOSIT LIMBAH KULIT KACANG SEBAGAI SOUND ABSORBER BIDANG KEGIATAN: PKM PENELITIAN Diusulkan Oleh Teguh Prasetiyo M Viardi Kurniansyah M Arbaniati M UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

2

3 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii DAFTAR ISI... iii RINGKASAN... iv BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Judul Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Luaran Yang Diharapkan... BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Material akustik Microperforated Panel (MPP)... BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Alat dan Bahan metode pengambilan data prosedur kerja... BAB 4 BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN 4.1 Rancangan Biaya Jadwal Kegiatan... DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Lampiran 1. Biodata Ketua, Anggota, dan Dosen Pembimbing... Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan... Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Peneliti/Pelaksana iii

4 RINGKASAN Kebisingan yang ditimbulkan di perkantoran, perumahan dan perindustrian menjadi hal yang mendapat sorotan pada beberapa penilitian. Pengaruh kebisingan terhadap kesehatan ialah dapat menyebabkan kerusakan pada indera pendengaran, tekanan darah meningkat dan gangguan stress. Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengatasi kebisingan tersebut yaitu dengan cara pembuatan penyerap suara. Adapun jenis bahan penyerap suara yang telah ada yaitu bahan berpori, resonator dan panel. Dari ketiga jenis bahan tersebut, bahan berporilah yang sering dipakai untuk mengurangi kebisingan pada ruang yang sempit. Hal ini karena bahan berpori relatif lebih murah dan ringan dibanding jenis penyerap suara lainnya (stefanus,2015) Penelitian mengenai karakter akustik pada suatu material penyerap bunyi telah banyak dilakukan. Priyono (2003) melakukan penelitian karakteristik akustik berbahan serat enceng gondok dengan variasi ketebalan. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa bahan serat eceng gondok memiliki koefisien absorbsi suara yang cenderung mendekati koefisien absorbsi suara bahan glasswool. Pengukuran koefisien serapan bunyi pada bahan organik juga dilakukan pada bahan lain seperti serat kelapa dan rami (Sabri,2005), serta daun teh segar (Fukuhara, 2005). Sabri (2005) meneliti kinerja akustik dari serat kelapa dan rami untuk menggantikan serat síntesis seperti rockwool dan glasswool yang selama ini telah digunakan sebagai bahan penyerap suara secara meluas. Dalam penelitian ini digunakan serat kulit kacang tanah untuk bahan utama penyusun penyerap bunyi. Kacang tanah memiliki massa jenis sebesar 225 g/l. Berdasarkan badan pusat statistik produksi kacang tanah di Indonesia pada tahun 2012 sebanyak ton. Dilihat dari banyaknya produksi kacang tersebut dapat diperoleh banyak bahan baku pembuatan penyerap suara dari kulit kacang. Dari penelitian ini diharapkan dengan metode tertentu dapat diperoleh penyerap suara dari kulit kacang yang memiliki performa baik. iv

5 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Kebisingan yang ditimbulkan di perkantoran, perumahan dan perindustrian menjadi hal yang mendapat sorotan pada beberapa penilitian. Pengaruh kebisingan terhadap kesehatan ialah dapat menyebabkan kerusakan pada indera pendengaran, tekanan darah meningkat dan gangguan stress. Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengatasi kebisingan tersebut yaitu dengan cara pembuatan penyerap suara. Adapun jenis bahan penyerap suara yang telah ada yaitu bahan berpori, resonator dan panel. Dari ketiga jenis bahan tersebut, bahan berporilah yang sering dipakai untuk mengurangi kebisingan pada ruang yang sempit. Hal ini karena bahan berpori relatif lebih murah dan ringan dibanding jenis penyerap suara lainnya. (stefanus,2015) Penelitian mengenai karakter akustik pada suatu material penyerap bunyi telah banyak dilakukan. Priyono (2003) melakukan penelitian karakteristik akustik berbahan serat enceng gondok dengan variasi ketebalan. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa bahan serat eceng gondok memiliki koefisien absorbsi suara yang cenderung mendekati koefisien absorbsi suara bahan glasswool. Pengukuran koefisien serapan bunyi pada bahan organik juga dilakukan pada bahan lain seperti serat kelapa dan rami (Sabri,2005), serta daun teh segar (Fukuhara, 2005). Sabri (2005) meneliti kinerja akustik dari serat kelapa dan rami untuk menggantikan serat síntesis seperti rockwool dan glasswool yang selama ini telah digunakan sebagai bahan penyerap suara secara meluas. Fukuhara (2005) melakukan penelitian karakteristik akustik pada daun teh segar dengan variasi ketebalan. Dengan meningkatnya ketebalan, maka panjang gelombang dan kecepatan fasenya meningkat sedangkan rasio damping dan viskositas dinamikanya menurun. Penelitian karakteristik akustik dengan variasi ketebalan yang lainnya, khususnya untuk pengukuran koefisian serapan bunyi dilakukan pada busa aluminium (Jae-Eung et al, 1998) dan sampah industrial daun teh (Ersoy dan Kucuk, 2009). Hasil penelitian Jae-Eung dkk menunjukkan bahwa busa aluminium memiliki kemampuan menyerap bunyi yang terbaik pada frekuensi Hz pada ketebalan 4 mm. Sedangkan Ersoy dan Kucuk menambahkan lapisan backing plate pada sampel uji sehingga meningkatkan koefisien serapanbunyi antara 100% hingga 300% dibandingkan tanpa backing plate.

6 2 Hasil menunjukkan bahwa 10 mm sampah daun teh dangan backing plate memiliki koefisien serapan bunyi yang hampir sama dengan 6 lapisan kain tekstil tenun dan 20 mm sampah daun teh dengan backing plate dapat menyerap bunyi dengan baik pada rentang fekuensi Hz. Penelitian karakteristik akustik juga dilakukan dengan variasi lain yaitu dengan penambahan resonator Helmholtz dan kolom udara (air cavity) oleh Sriwigiyatno (2006) dan Sugie (2009). Hasil penelitian Sriwigiyatno (2006) menyatakan bahwa pengaruh kolom udara pada pengujian sampel dinding partisi adalah dapat meningkatkan nilai koefisien serapan bunyi pada sampel pada range frekuensi rendah (< 500 Hz). Dalam penelitian ini digunakan kulit kacang tanah untuk bahan utama penyusun penyerap bunyi. Kacang tanah memiliki massa jenis sebesar 225 g/l. Berdasarkan Badan Pusat Statistik produksi kacang tanah di Indonesia pada tahun 2012 sebanyak ton. Dilihat dari banyaknya produksi kacang tersebut dapat diperoleh banyak bahan baku pembuatan penyerap suara dari kulit kacang. Dalam proses pembuatan digunakan perekat alami yang telah diteliti oleh (Nurfika Ramdani) yang menemukan protein kedelai diubah menjadi perekat kayu yang kuat dan tahan air. Dengan komposisi Air Rebusan Kacang Kedelai (ARKK) yang terbaik sesuai dengan SNI adalah ARKK 60 ml, gelatin 20 g, gliserin 25 ml, asam asetat 12 ml, getah pinus 33 g, NaOH 8,5 ml dan SiO2 4,5 ml. Kualitas perekat berbahan dasar ARKK berdasarkan SNI adalah kenampakan berwarna kekuningan, ph sebesar 10, kadar padatan sebesar 44,70%, waktu gelatinasi selama 56 menit 29,71 detik, densitas sebesar 1,1656 g/cm3 dan viskositas sebesar 182,4387 cp Rumusan Masalah Kacang tanah merupakan salah satu hasil pertanian di Indonesia yang pemanfaatan limbah kulitnya belum maksimal. Dilihat dari struktur kulit kacang tanah, kulit kacang tanah berpotensi untuk dibuat bahan utama penyerap suara. Diharapkan dengan metode tertentu dapat diperoleh penyerap suara (sound absorber) dari kulit kacang yang memiliki performa baik.

7 Tujuan dan Manfaat Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkannya penyerap bunyi dengan bentuk dan komposisi serbuk kulit kacang dan perekat sehingga diperoleh nilai koefesien serapan bunyi yang tinggi. Sehingga kulit kacang dapat dimanfaatkan semaksimal mungkin Luaran Luaran dari penelitian ini adalah komposisi material baru dengan peluang mendapatkan hak paten yang dalam peluang pembuatan microperforated panel dari kulit kacang yang digunakan dalam pembuatan penyerap suara. Luaran lainnya dari penelitian ini adalah karya ilmiah yang dapat digunakan acuan dalam pemanfaatan kulit kacang di bidang akustik selanjutnya.

8 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Material akustik Material akustik dapat dibagi ke dalam tiga kategori dasar: (1) material penyerap atau absorbing material, (2) material penghalang atau barrier aterial, (3) material peredam atau damping material. Material penyerap bunyi mempunyai beberapa parameter akustik yang merupakan besaran yang dapat diukur sebagai sifat dan kinerja material tersebut. Besaran tersebut yaitu impedansi normal dan koefisien serapan bunyi. Penelitian mengenai karakter akustik pada suatu material penyerap bunyi telah banyak dilakukan (Doelle,1993). Secara umum bahan penyerap suara terdiri dari beberapa jenis diantaranya : a. Bahan berporous, b. Panel-panel penyerap bunyi, c. Resonator berongga. Pada bahan berpori, energi bunyi diubah menjadi energi panas melalui gesekan dengan molekul udara. Material berpori dapat memberikan penyerapan bunyi lebih banyak ketika berada pada posisi tertentu dimana kecepatan partikel dari gelombang bunyi akan mencapai nilai maksimum pada jarak ¼, ¾, dan seterusnya. Koefisien serapan mengalami sedikit penurunan pada jarak ½, dan seterusnya. Pada panel penyerap bunyi, energi bunyi diubah menjadi energi getaran. Material panel penyerap bunyi ini bekerja dengan baik pada frekuensi rendah. Resonator berongga mengurangi energi bunyi melalui gesekan (Sriwigiyatno, 2006) Microperforated Panel (MPP) Sintesis dan pengujian kinerja akustik komposit serbuk kulit kacang yang digunakan dalam penelitian ini mengacu pada konsep microperforated panel (MPP) sebagaimana diformulaisak oleh Maa(1998,2007), serta dipakai pula oleh peneliti lain termasuk sakagami et al (2008) dan Wang and Huang (2010,2011) Maa telah merumuskan formula untuk perhitungan koefesien serapan bunyi dan nisbah impedansi MPP + untuk gelombang datang dan normal terhadap permukaan MPP sebagai berikut : = + + [ cot ]

9 5 Dan = [ + / + ] Dimana dalam hal ini impedansi relatif merupakan nisbah impedansi akustik per unit area dibagi dengan impedansi karakteristik udara. Dalam hal ini merupakan rapat massa, adalah cepat rambat bunyi di udara, sementara,, berturut turut merupakan ketebalan panel, diameter orifice, porositas panel, dan kedalaman rongga udara. Adapun dan merupakan frekuensi. =, koefesien viskositas

10 6 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian Kegiatan penelitian ini akan dilaksananakan di Lab. iarg Jurusan Fisika FMIPA UNS dengan waktu penelitian sekitar 4 bulan dari mulai pencarian bahan baku, pembuatan sampel, pengujian lab, sampai penyusunan laporan akhir Alat dan Bahan Dalam penelitian ini kami menggunakan bahan seperti : serbuk kulit kacang sebagai bahan utama. Untuk perekat menggunakan bahan kacang kedelai, akuades, NaOH 40 %, gliserin, gelatin, larutan SiO2, CH3COOH 5 %, getah Pinus merkusii, tissue roll dan sabun cair Sedangkan alat yang digunakan : Peralatan uji sample Brüel & Kjær (B&K), cetakan sample dengan ukuran 10cm, Neraca Digital, Jangka Sorong, Kuas, Alat press, Mistar, Yellow Board Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam pengambilan data pada penelitian ini yaitu dengan cara eksperimen menggunakan sampel yang di uji dengan alat tabung impedansi B&K Prosedur Kerja Tahap persiapan Tahap persiapan ini meliputi : pencarian bahan baku, studi pustaka, pembuatan sampel. Pada tahap ini semua bahan dilist pada jurnal persiapan lapangan Pembuatan perekat Kacang kedelai ditimbang sebanyak 40 g, ditambahkan akuades hingga 300 ml, kemudian dididihkan selama 30 menit dan disaring. Air hasil saringan kacang kedelai diambil sebanyak 60 ml dan dipanaskan sampai mendidih. Kemudian ditambahkan gelatin sebanyak 20 g dan diaduk hingga larut. Kemudian ditambahkan gliserin sebanyak 25 ml sambil terus diaduk sampai mengental. Selanjutnya ditambahkan CH3COOH 5 % sebanyak 12 ml. Kemudian ditambahkan getah sebanyak 33 g. Kemudian ditambahkan NaOH 40 % sedikit demi sedikit sebanyak 8,5 ml sambil diaduk hingga mengental. Kemudian ditambahkan larutan SiO2 sebanyak 4,5 ml dan diaduk hingga homogen

11 Pengukuran koefesien serapan bahan. Dengan menggunakan metode yang sama dengan metode yang dilakukan oleh Mustika (2014) komposit yang telah dibuat melalui proses tekan panas pada temperatur 80o C dengan komposisi serbuk kulit kacang dan perekat tertentu. Dalam proses ini serbuk kacang dicampur dengan bahan perekat dan dibasahi secara cepat deengan teknik semprot lembut kemudian ditekan dengan mesin penekan berpemanas. Pengujian koefesien serapan Kinerja akustik komposit diuji dengan teknik dekomposisi spektral berbasis fungsi transfer menggunakan tabung impedansi dua mikrofon sesuai dengan standar ASTM E Dalam hal ini menggunakan tabung impedansi B&K Sampel uji berdiameter 100mm diletakkan di ujung tabung impedansi sementara loudspeaker diujung lainnya memancarkan bunyi random. Kedua mikrofon pada tabung impedansi digunakan untuk perhitungan mengekstraksi komponen gelombang datang dan komponen gelombang pantul pada sampel uji. Nilai koefesien serapan diberikan oleh persamaan berikut. =

12 8 BAB IV BIAYA DAN WAKTU PENELITIAN 4.1 Biaya No Jenis Peralatan Prosentase 1 Bahan Habis Pakai 2 Peralatan penunjang 3 Biaya perjalanan 4 Biaya lain lain Jumlah 18% 29% 19% 34% Sub Total (Rp) Waktu penelitian No Kegiatan Bimbingan dengan pembimbing Pengumpulan bahan baku Pembuatan sampel Pengujian sampel Pembuatan laporan Bulan Bulan Bulan Bulan dosen

13 9 BAB V DAFTAR PUSTAKA Badan Pusat Statistik Produksi Tanaman Pangan Badan Pusat Statistik Doelle, L. L. Lea Prasetyo Akustik Lingkungan. Erlangga. Jakarta. Ersoy, S. and H. Kucuk Investigation of industrial Tea-Leaf-fibre Waste Material for Its Sound Absorbtion Properties. Applied Acoustic. 70, Fukuhara, M., L. Okushima, K. Matsuo and T. Homma Acoustic Characteristic of Fresh Tea Leaves. JARQ Jae-Eung, O. Sang-Hun K. Jin-Tai C. and Kyung-Ryui C Sound Absorption Effect in a rectangular Enclosure with The Foamed Aluminum Sheet Absorber. KSME Internasional Journal Maa, D. Y., Practical single MPP absorber. International Journal of Acoustics and Vibration, Vol 12, No. 1, 3-6 Mustika C. Fistiani dkk Analisa Kinerja Akustik Komposit Limbah Serbuk Bambu dengan Bahan Perekat Tepung Sagu. Lab. Riset Akustik iarg Nurfika Ramdani dkk. Sintesis Perekat Kayu Berbasis Protein Bebas Emisi Formaldehid. Jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar Priyono, A Pengukuran Koefisien Absorbsi dan Impedansi Suara Bahan Serat Enceng Gondok Dengan Metode Tabung Impedansi Menggunakan Dua Mikropon. S1 Skripsi Fisika. UNS. Sabri Evaluasi Kinerja Akustik Serat Alam Sebagai Material Alternatif Pengendali Kebisingan, dari ITB Central Library. Sriwigiyatno, K Analisis Pengaruh Kolom Udara terhadap Nilai Koefisien Serapan Bunyi pada Dinding Partisi Menggunakan Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon. S1 Skripsi Fisika. UNS. Stefanus Laga Suban dkk Pengaruh Panjang Serat terhadap Nilai Koefesien Absorbsi Suara Dan Sifat Mekanik Komposit Serat Ampas Tebu dengan Matriks Gipsum.Jurnal Teknik ITS ASTM E , Standard Test Method for Impedance and Absorption of Acoustical Materials Using Tube, Two Microphones and A Digital Frequency Analysis System, American Society for Testing and Materials (1998).

14

15

16 NIM: M

17 MCNP untuk Pemodelan Teras Reaktor Workshop Nasional Inovasi Pendidikan dan Pembelajaran Pengembangan Model-model Pembelajaran Berbasis Student Center Learning Universitas Sebelas Maret (UNS) 1 hari LPP- Universitas Sebelas Maret (UNS) 2 hari PENGALAMAN MENGAJAR Institusi/Jurusan/Prog Mata Kuliah ram Studi Fisika Matematika II Fisika Fisika Statistik Fisika Fisika Dasar I Biologi Fisika Modern Kimia Tahun... s.d PENGALAMAN PENELITIAN 5 TAHUN TERAKHIR Ketua/anggota Sumber Tahun Judul Penelitian Tim Dana 2007 Fabrikasi dan Karakterisasi Sel Surya Ketua DP2M Organik Berbasis ITO/CuPc/PTCDI/Ag 2009 Meningkatkan Efisiensi Sel Surya Organik (SSO) Berbahan Klorofil-A (Bahan Alam) Dengan Heterojunction TiO2 Ketua DP2M

18 15 KARYA TULIS ILMIAH* 5 TAHUN TERAKHIR A. Buku/Bab Buku/Jurnal Tahun Judul Penerbit/Jurnal Pemodelan Spektrum Arus Foto Dioda Organik Lapisan 2008 Media Fisika, Vol. 7 No. 1, Mei Tunggal Berbasis Turunan 2008 Perylene Characterization of Damages Japanese Journal Applied Physics of Al2O3/Ge Gate Stacks 51, 01AJ01, 2012 Structure Induced with Light 2012 Radiation during Plasma Nitridation The Effect of Light Exposure Japanese Journal Applied Physics, 2013 on The Electrical Properties 52, 01AC04, 2013 of GeO2/Ge Gate Stack Broad Defect Depth Distribution in Germanium Appl. Phys. Lett. 103, , Substrates Induced by CF4 Plasma *termasuk karya ilmiah dalam bidang ilmu pengetahuan/teknologi/seni/desain/olahraga Co-author artinya sebagai penulis kedua, ketiga dan seterusnya (bukan penulis pertama). B. Makalah/Poster Tahun Judul Penyelenggara International Conference on Photovoltaic Effect of Organic Materials and Metallurgical Juni Solar Cells Devices of Technology 2009 (ICOMMET 2009 Heterojunction Chlorophyll-A 2009), Intistut Teknologi and TiO2 Sepuluh Nopember Influence of Light Radiation on International Workshop on Januari Electrical Properties of Dielectric Thin Film (IWDTF) 2011/ Al2O3/Ge and GeO2/Ge Gate Tokyo Stacks in Nitrogen Plasma 6-9 Maret Characterization of Damages 3rd International Symposium 2011/ of Al2O3/Ge Gate Stacks on Advanced Plasma Science Nagoya and its Application for Nitrides Structure Induced with Light Radiation during Plasma and Nano Materials (ISPlasma 2011) Nitridation 4 Juli Evaluation of Light Induced Silicon and Device Material 2011/Nag Damages in Plasma Process on conference oya Electrical Properties of Al2O3/Ge Gate Stack Structure 24 Effect of Light Exposure Surface and Science Meeting Desember during Plasma Process on (SDM) 2011/ Electrical Properties of Nagoya Au/Al2O3/Ge MOS Capacitor 8 Maret The Effect of Light Exposure 4th International Symposium on

19

20 17 Lampiran 2. Anggaran Biaya A. Bahan Habis Pakai Nama Bahan Kulit Kacang Kedelai Getah pinus SiO2 NaOH Asam Asetat 5% Gelatin Gliserin akuades Yellow board Tissue Gloves Masker Gas Justifikasi pemakaian Bahan yang di Uji Bahan perekat Bahan perekat Bahan perekat Bahan perekat Bahan perekat Kuantitas 50 kg Harga Satuan (Rp) 5000/kg 10 kg 1 kg 1 kg 1 kg 1 liter /kg /kg /kg /kg /liter Bahan perekat Bahan perekat Bahan perekat Pelapis Pembersih Pelindung 1 kg 1 kg 10 liter 10 5 roll 1 box /kg /kg 5000/liter /lembar /roll /box Pelindung Peebusan kedelai 1 box 4 buah /box /buah Jumlah Jumlah (Rp) B. Bahan Penunjang Nama Bahan Buku tulis Bolpoin Ember Cawan Gelas Ukur Penggiling Penyemprot Jangka sorong Neraca digital Kertas Justifikasi pemakaian Pencatat Alat tulis Wadah Wadah Wadah Menghancurkan kulit kacang Penyemprot Alat ukur Kuantitas Alat ukur Pembuatan proposal pengambil Alat ukur Pipet tetes Gelas ukur 25 ml Tabung reaksi Tempat reaksi 1 buah 1 lussin 2 buah 2 buah 1000ml 1 set Harga Satuan (Rp) /buah 1.500/buah /buah /buah /buah /buah Jumlah (Rp) 1 buah 1 buah /buah /buah buah 2 rim /buah /rim buah 1 buah 5000/buah /buah buah 5.000/buah

21 18 Pengaduk Cooking set pengaduk Perebusan kedelai 2 buah 1 buah 5000/buah /buah jumlah C. Transportasi Material Perjalanan solosemarang pp 2 kali perjalanan Akomodasi Justifikasi pemakaian Pencarian bahan baku Kuantitas 3 orang Harga Satuan (Rp) Konsumsi bagi anggota 3 orang Jumlah Jumlah (Rp) D. Lain-Lain administrasi Penulisan laporan Biaya tak terduga jumlah Justifikasi pemakaian Uji lab Kuantitas 10 kali 1 Harga Satuan (Rp) /uji Jumlah (Rp)

22 19 Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas No Nama/NIM Jurusan Bidang Ilmu 1 Teguh Fisika Prasetiyo/M MIPA Alokasi Waktu Jam/Minggu 5 Jam/Minggu 2 Viardi Kurniansyah/ M Kimia MIPA 5 Jam/Minggu 3 Sendro Wahono/M Fisika MIPA 5 Jam/Minggu Uraian Tugas Mengkoordinir semua anggota tim, penanggung jawab dalam pengujian bahan Penanggung jawab dalam pencarian bahan baku. Penanggung jawab dalam pembuatan sampel, Penanggung jawab dalam perizinan.

23 20