Memahami Tingkat Tekanan Suara
Definisi: Apa itu Tingkat Tekanan Suara?
Tingkat tekanan suara (SPL) adalah ukuran logaritmik tekanan akustik relatif terhadap tekanan referensi, dinyatakan dalam desibel (dB). Untuk mesin, SPL mengukur intensitas emisi kebisingan—kekerasan suara yang dipancarkan oleh peralatan—yang diukur dengan mikrofon atau pengukur tingkat suara pada jarak tertentu. SPL berkorelasi dengan getaran karena permukaan yang bergetar memancarkan suara, menjadikan pengukuran akustik melengkapi analisis getaran untuk penilaian kondisi mesin, khususnya untuk mendiagnosis masalah aerodinamis, roda gigi, dan bantalan yang menghasilkan tanda-tanda kebisingan tonal atau pita lebar yang khas.
Meskipun utamanya merupakan masalah kesehatan kerja dan lingkungan (perlindungan pendengaran, pengaturan kebisingan), pengukuran SPL memberikan nilai diagnostik: perubahan kebisingan sering kali mendahului atau menyertai degradasi mekanis, dan analisis akustik dapat mengidentifikasi kesalahan spesifik melalui pola frekuensi karakteristik yang mirip dengan spektrum getaran.
Ekspresi Matematika
Rumus
- SPL (dB) = 20 × log₁₀(P / P₀)
- Dimana P = tekanan suara terukur (Pa)
- P₀ = tekanan referensi = 20 µPa (ambang batas pendengaran manusia)
- Skala logaritmik mengakomodasi rentang tekanan yang besar
Skala Desibel
- 0 dB: Ambang pendengaran
- 30-40 dB: Ruang tenang
- 60-70 dB: Percakapan normal
- 80-90 dB: Mesin berisik, disarankan menggunakan pelindung pendengaran
- 100-110 dB: Mesin yang sangat berisik, memerlukan perlindungan pendengaran
- 120+ dB: Ambang nyeri, kerusakan pendengaran langsung
Pengukuran
Pengukur Tingkat Suara
- Mikrofon presisi
- Pembobotan frekuensi (A, C, atau Z)
- Pembobotan waktu (cepat, lambat, impulsif)
- Tampilan dalam dB SPL
- Kelas 1 (presisi) atau Kelas 2 (umum) per IEC 61672
Jarak Pengukuran
- Dekat Lapangan: < 1 meter dari sumber (pengukuran jarak)
- Lapangan Jauh: > 1 meter (pengukuran lapangan bebas)
- Standar: Seringkali 1 meter untuk mesin
- SPL menurun: ~6 dB per penggandaan jarak (medan bebas)
Pembobotan Frekuensi
- Pembobotan A: Meniru sensitivitas telinga manusia, paling umum
- Pembobotan C: Relatif datar, termasuk frekuensi rendah
- Z (Linear): Tidak ada pembobotan, semua frekuensi sama
- Satuan: dBA, dBC, dBZ (menunjukkan pembobotan yang digunakan)
Hubungan dengan Getaran
Radiasi Suara dari Getaran
- Permukaan yang bergetar memancarkan gelombang suara
- Daya suara ∝ kecepatan² × luas (kira-kira)
- Korelasi: Getaran yang lebih tinggi secara umum → SPL yang lebih tinggi
- Namun hubungannya kompleks (efisiensi radiasi bervariasi)
Korelasi Diagnostik
- Masalah bantalan: Desis atau gerinda frekuensi tinggi
- Masalah roda gigi: Suara dengung khas pada frekuensi mesh
- Ketidakseimbangan:Gemuruh frekuensi rendah pada 1×
- Kavitasi: Suara berderak atau letupan acak
Analisis Spektrum Akustik
Komponen Nada
- Jaring Gigi: Nada murni pada frekuensi pengikatan gigi
- Melewati Blade: Frekuensi bilah kipas atau kompresor
- Listrik: Dengung 120/100 Hz dari motor
- Nada Bantalan: Harmonik frekuensi gangguan
Kebisingan Pita Lebar
- Aerodinamis: Turbulensi, kebisingan aliran
- Kavitasi: Runtuhnya gelembung acak
- Kerusakan Bantalan: Peningkatan pita lebar dengan cacat
- Gesekan: Emisi acak berkelanjutan
Aplikasi
Pemantauan Kondisi
- Melengkapi pengukuran getaran
- Indikasi cacat bantalan dini (kebisingan meningkat sebelum getaran)
- Pemantauan keausan roda gigi (perubahan kualitas kebisingan)
- Penilaian kualitatif cepat
Kontrol Kualitas
- Penerimaan peralatan baru (batas kebisingan)
- Verifikasi pasca perbaikan
- Kualitas produk dalam manufaktur
Kepatuhan Peraturan
- Paparan kebisingan di tempat kerja (OSHA, arahan UE)
- Batasan kebisingan komunitas
- Spesifikasi peralatan
- Persyaratan dokumentasi
Pemecahan Masalah
- Temukan sumber kebisingan
- Mengidentifikasi kontributor kebisingan fasilitas secara keseluruhan
- Validasi langkah-langkah pengurangan kebisingan
Tingkat Kebisingan Mesin yang Umum
Berdasarkan Jenis Peralatan
- Motor Listrik: 70-85 dBA
- Pompa Sentrifugal: 75-90 dBA
- Kipas/Blower: 80-100 dBA
- Kotak roda gigi: 75-95 dBA
- Kompresor: 85-105 dBA
- Mesin Diesel: 95-110 dBA
Kebisingan sebagai Indikator Diagnostik
Meningkatnya Kebisingan
- Kerusakan bantalan (bergesekan, berdecit)
- Keausan roda gigi (intensitas bunyi deru meningkat)
- Masalah pelumasan (peningkatan kebisingan gesekan)
- Kelonggaran (berderak)
Mengubah Karakter Kebisingan
- Nada baru muncul
- Pergeseran frekuensi
- Suara-suara yang terputus-putus
- Semua menunjukkan adanya masalah yang berkembang
Standar Pengukuran
- IEC 61672: Spesifikasi alat pengukur tingkat suara
- ISO 3744: Penentuan daya suara
- ISO 1680: Kode pengujian kebisingan mesin
- ANSI S12.19: Pengukuran kebisingan mesin
Tingkat tekanan suara, meskipun utamanya merupakan metrik kesehatan dan lingkungan, memberikan informasi diagnostik berharga yang berkaitan dengan kondisi mekanis. Pengukuran akustik melengkapi analisis getaran, terkadang memberikan indikasi awal degradasi bearing atau roda gigi, dan penting untuk penilaian mesin yang komprehensif, menggabungkan getaran mekanis dengan radiasi akustik untuk evaluasi kesehatan peralatan yang lengkap.