analisis kegagalan toilet seat pesawat boeing 737_ng

Analisis Kegagalan Toilet Seat Pesawat Boeing 737-NG Page i

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan

rahmat dan karuniaNya, penulis dapat menyelesaikan laporan kerja

praktek dengan judul Analisis Kegagalan Toilet Seat Pesawat Boeing

737-NG . Laporan ini dibuat dalam rangka memenuhi SKS matakuliah

Kerja Praktek pada jurusan Teknik Material ITB.

Selama mengerjakan laporan, penulis telah mendapat berbagai

bantuan yang tidak ternilai dari berbagai pihak. Oleh karena itu, merasa

perlu untuk menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya

kepada:

1. Pihak PT GMF AeroAsia yang telah mengizinkan penulis untuk

menyelenggarakan kegiatan kerja praktek disini.

2. Orang tua penulis yang telah memberikan dukungan materi dan

motivasi.

3. Ibu Rizky Roshana, selaku internship student coordinator yang

telah membantu penulis untuk memperoleh izin kerja praktek di PT.

GMF AeroAsia

4. Bapak Agus dan Bapak Angga Prima S. di TEA Aircraft Interior

yang telah membimbing penulis dan menyediakan data-data yang

dibutuhkan.

5. Bapak Abdurrahim, selaku leader di bagian Engineering Structure

PT GMF AeroAsia yang telah membantu penulis untuk memilih

topik kerja praktek

6. Ibu Hesti Ibrahim, selaku engineer di TEA Material Proses yang

telah menyediakan engineering report untuk bahan laporan ini.

7. Bapak Dr. Ir. Dadan Ramdan, selaku koordinator matakuliah kerja

praktek.

Analisis Kegagalan Toilet Seat Pesawat Boeing 737-NG Page ii

8. Rekan-rekan seperjuangan penulis yaitu Arif Yudhistira, Bintang

Mahendra dan Aufar Ridwansyah yang telah setia menemani dan

menghibur penulis selama melaksanakan kerja praktek.

9. Seluruh anggota TEA Aircraft Interior and Structure Group di PT

GMF AeroAsia atas ramah tamah dan fasilitas yang diberikan.

10. Serta pihak-pihak lain yang telah berjasa membantu penulis yang

namanya tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa laporan yang telah disusun ini tidak bisa

lepas dari kesalahan dan kekeliruan karena keterbatasan pengetahuan

yang penulis miliki. Oleh karena itu, penulis mengharapkan berbagai kritik

dan saran dari pihak-pihak yang telah membaca laporan ini agar dapat

menjadi lebih baik lagi.

Bandung, 1 Februari 2015

Analisis Kegagalan Toilet Seat Pesawat Boeing 737-NG Page iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................... i

DAFTAR ISI ............................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... v

DAFTAR TABEL ....................................................................................... vii

BAB I .......................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang.................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................ 2

1.3 Tujuan Pelaksanaan Kerja Praktek ................................................... 2

1.4 Tujuan Pembuatan Laporan Kerja Praktek ....................................... 2

1.5 Batasan Masalah .............................................................................. 3

1.6 Metodologi Pengumpulan Data......................................................... 3

1.7 Sistematika Penulisan ...................................................................... 4

BAB II ......................................................................................................... 5

2.1 Sejarah Singkat ................................................................................ 5

2.2 Visi dan Misi Perusahaan ................................................................. 6

2.3 Struktur Organisasi dan Manajemen Perusahaan ............................ 6

2.4 Aircraft Engineering (TEA) ................................................................ 7

2.5 Fasilitas ............................................................................................ 8

2.6 Sertifikat Yang Diterima PT. GMF AeroAsia ................................... 12

BAB III ...................................................................................................... 13

3.1 Vacuum Waste System .................................................................. 13

3.1.1 Toilet Assembly ........................................................................ 14

3.1.2 Waste Tank .............................................................................. 17

Analisis Kegagalan Toilet Seat Pesawat Boeing 737-NG Page iv

3.1.3 Vacuum Blower ........................................................................ 20

BAB IV ..................................................................................................... 22

4.1 Analisis Patahan Menggunakan Studi Fraktografi .......................... 25

4.2 Analisis Komposisi Kimia Menggunakan FTIR ............................... 26

4.3 Pengujian Kekerasan Menggunakan Metode Rockwell .................. 29

4.4 Pengujian Kekuatan Menggunakan Uji Tarik .................................. 33

4.5 Pengujian Tidak Merusak Menggunakan Liquid Penetrant Inspection

.............................................................................................................. 37

4.6 Field Survellance ............................................................................ 39

BAB V ...................................................................................................... 41

5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 41

5.2 Saran .............................................................................................. 41

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 42

Analisis Kegagalan Toilet Seat Pesawat Boeing 737-NG Page v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Lokasi PT GMF AeroAsia .......................................................... 8

Gambar 2 Toilet dengan sistem water flush ............................................. 13

Gambar 3 Toilet Assembly ....................................................................... 15

Gambar 4 Komponen-komponen Toilet Assembly ................................... 16

Gambar 5 Lokasi Waste Tank dan komponen-komponen pendukungnya

................................................................................................................. 17

Gambar 6 Waste Tank ............................................................................. 18

Gambar 7 Point Level Sensor .................................................................. 19

Gambar 8 Vacuum Blower dan Filter ....................................................... 21

Gambar 9 Vacuum Waste System ........................................................... 21

Gambar 10 Lavatory buatan Yokohama Aerospace America Inc. (kiri) dan

Toilet Seat (kanan) ................................................................................... 22

Gambar 11 Tampilan Toilet Seat yang patah........................................... 23

Gambar 12 Ilustrasi beban bending pada toilet seat ................................ 23

Gambar 13 Ilustrasi distribusi beban bending pada cross-section ........... 24

Gambar 14 Gambar penampang patahan dan inner ring toilet ................ 25

Gambar 15 Gambar penampang patahan yang diperbesar ..................... 26

Gambar 16 Struktur monomer PEI ........................................................... 27

Gambar 17 Grafik FTIR sampel part yang rusak ..................................... 28

Gambar 18 Grafik FTIR sampel part yang baru ....................................... 28

Gambar 19 Skema uji kekerasan Rockwell secara umum ....................... 30

Gambar 20 Letak titik indentasi ................................................................ 31

Gambar 21 Kurva uji kekerasan pada spesimen seat yang baru ............. 31

Gambar 22 Kurva uji kekerasan pada spesimen seat yang rusak ........... 32

Gambar 23 Kurva uji kekerasan pada spesimen seat yang direndam

cairan MEK selama 3 jam ........................................................................ 32


cairan MEK selama 84 jam ...................................................................... 33

Analisis Kegagalan Toilet Seat Pesawat Boeing 737-NG Page vi

Gambar 25 Skema mesin uji tarik ............................................................ 34

Gambar 26 Kurva uji tarik material toilet seat .......................................... 36

Gambar 27 Ilustrasi prinsip kerja liquid penetrant inspection ................... 37

Gambar 28Tampilan seat setelah uji LPI (sisi belakang) ......................... 38

Gambar 29 Tampilan seat setelah uji LPI (sisi depan) ............................. 38

Gambar 30 Data survei lapangan di OSA-Denpasar, OSA-Medan, OSA-

Surabaya dan OSA-Ujung Pandang ........................................................ 40

Analisis Kegagalan Toilet Seat Pesawat Boeing 737-NG Page vii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Sifat mekanik dari polimer ULTEM PEI 1100 ............................. 27

Tabel 2.Identifikasi ikatan molekul berdasarkan bilangan gelombangnya 29

Tabel 3. Data uji tarik material toilet seat ................................................. 35

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Aircraft lavatory merupakan bagian dari sistem kabin pesawat yang

berfungsi untuk keperluan sanitasi dan kebersihan penumpang. Secara

umum, lavatory terdiri dari toilet dan wastafel. Sebelum toilet modern

ditemukan, toilet pesawat hanya berupa ember yang dilengkapi dengan

dudukan dan penutup. Sekarang ini, toilet aircraft lavatory modern

menggunakan sistem vacuum flush yang telah dipatenkan sejak tahun

1975. Berbeda dengan toilet konvensional yang menggunakan air sebagai

media transpor untuk memindahkan kotoran, sistem vacuum flush

menggunakan perbedaan tekanan udara untuk memindahkan kotoran dari

toilet melalui saluran pipa yang terhubung ke dalam waste tank. Kelebihan

vacuum toilet adalah hanya membutuhkan sedikit air selama beroperasi

dan meminimalisir bau tak sedap. Vacuum toilet juga mempunyai bobot

yang lebih ringan sehingga pesawat dapat menghemat bahan bakar.

Meskipun vacuum toilet termasuk berteknologi tinggi, alat tersebut

tidaklah bebas dari masalah. Seperti pada pesawat Boeing 737-NG milik

Garuda Indonesia Airlines sering dijumpai toilet seat yang patah. Uniknya,

fenomena ini tidak terjadi pada maskapai penerbangan lain. Analisis

kegagalan dilakukan untuk mengetahui penyebab patahnya toilet seat

tersebut. Faktor-faktor yang dicurigai menjadi penyebab kegagalan

diantaranya adalah material toilet seat, jenis cleaning agent dan gaya total

yang diterima selama beroperasi. Untuk menganalisa kebenaran dari

pengaruh faktor-faktor tersebut, maka dilakukan pengujian dan

karakterisasi material seperti fraktografi, uji tarik, uji keras, FTIR dan liquid

penetrant inspection. Dengan mengetahui penyebab kegagalan,

Analisis Kegagalan Toilet Seat Pesawat Boeing 737-NG Page 2

diharapkan dapat dilakukan perbaikan desain toilet seat untuk mencegah

kegagalan terjadi kembali.

1.2 Rumusan Masalah

Apakah faktor yang menyebabkan kegagalan toilet seat?

1.3 Tujuan Pelaksanaan Kerja Praktek

1. Mengetahui aplikasi secara langsung dari matakuliah yang telah

dipelajari agar mahasiswa mendapat pemahaman materi yang

menyeluruh.

2. Mempersiapkan mahasiswa untuk menghadapi dunia kerja setelah

lulus nanti.

1.4 Tujuan Pembuatan Laporan Kerja Praktek

Secara garis besar, tujuan dari pembuatan laporan ini adalah untuk

menyelidiki penyebab kegagalan pada toilet seat (P/N D72W300-45-111A)

dan perbaikan desain yang sesuai untuk mencegah terjadinya kegagalan.

Secara terperinci, tujuan pembuatan laporan adalah sebagai

berikut:

1. Menganalisis hasil fraktografi pada daerah patahan secara visual

2. Menganalisis data hasil karakterisasi komposisi kimia toilet seat

menggunakan teknik Fourier Transform Infrared Spectroscopy

(FTIR)

3. Menganalisis data hasil uji tarik dan uji kekerasan untuk

menentukan pengaruh cleaning agent dan cairan MEK terhadap

kekuatan toilet seat


4. Menganalisis hasil non-destructive test menggunakan liquid

penetrant inspection terhadap toilet seat yang telah dilakukan squat

test

5. Menganalisis data hasil investigasi terhadap standar prosedur

pembersihan toilet seat

1.5 Batasan Masalah

Dalam laporan ini, penulis hanya memfokuskan studi pada toilet

seat (P/N D72W300-45-111A) pada lavatory pesawat Boeing 737-NG

milik Garuda Indonesia Airlines.

1.6 Metodologi Pengumpulan Data

Observasi

Observasi adalah tindakan mengamati dengan panca indera obyek

yang sedang diteliti

Wawancara

Wawancara adalah kegiatan mengumpulkan informasi dengan cara

mengajukan pertanyaan kepada pembimbing dan karyawan PT.

GMF lainnya

Studi Literatur

Studi literatur adalah pendalaman materi dengan cara mempelajari

buku dan literatur lain


1.7 Sistematika Penulisan

Bab I membahas mengenai latar belakang, rumusan masalah,

tujuan pelaksanaan kerja praktek, tujuan pembuatan laporan kerja praktek,

batasan masalah, metodologi pengumpulan data dan sistematika

penulisan laporan.

Bab II berisi mengenai sejarah singkat, visi dan misi, struktur

organisasi, profil divisi Aircraft Engineering (TEA), fasilitas dan sertifikat

yang diterima oleh PT. GMF AeroAsia.

Bab III berisi mengenai konsep dasar dari sistem toilet vakum dan

cara kerjanya dalam ruang lingkup vacuum waste system, beserta

hubungannya dengan komponen-komponen lain seperti toilet assembly,

waste tank dan vacuum blower.

Bab IV membahas mengenai metode-metode yang dipakai pada

analisis kegagalan dan data yang dihasilkannya, yang meliputi studi

fraktografi, uji kekerasan Rockwell, uji tarik dan liquid penetrant inspection,

ditambah lagi data hasil field surveillance ke pihak ketiga yang menangani

servicing lavatory pesawat.

Bab V berisi mengenai butir-butir kesimpulan yang menjawab

tujuan pembuatan laporan, dan saran untuk perusahaan.


BAB II

PROFIL PT. GMF AEROASIA

2.1 Sejarah Singkat

PT. GMF AeroAsia adalah perusahaan subsidiary dari PT Garuda

Indonesia yang bergerak di bidang maintenance dan repair pada pesawat

terbang. Sekarang ini, PT. GMF merupakan salah satu perusahaan

aircraft maintenance terbesar di Asia yang berlokasi di Bandara

Internasional Soekarno-Hatta, Cengkareng.

PT. GMF didirikan pada tahun 1949 sebagai Technical Division dari

Garuda Indonesia Airlines yang bertempat di Bandara Halim

Perdanakusuma di Kemayoran, Jakarta. Pada tahun 1984, PT. GMF

memindahkan lokasinya ke Bandara Internasional Soekarno-Hatta di

Cengkareng dan mengganti namanya menjadi divisi Maintenance &

Engineering (M&E) yang berkembang menjadi unit bisnis yang

ondependen. Selama tujuh tahun berikutnya, PT. GMF disubsidi

seluruhnya oleh pemerintah Indonesia dan telah menghabiskan

pengeluaran sebesar 200 juta dollar AS dengan sekitar 63% digunakan

untuk mengimpor hi-tech machinery dan equipment. Pada tahun 1998,

divisi Maintenance & Engineering berubah menjadi Strategic Business

Unit (SBU-GMF) yang bertugas meng-handle seluruh maintenance

armada pesawat milik PT. Garuda Indonesia. Pada bulan Agustus 2002,

SBU-GMF memisahkan diri dari PT. Garuda Indonesia dan secara resmi

menjadi subsidiary independen dan mengganti namanya menjadi PT.

Garuda Maintenance Facilities AeroAsia. Kemudian pada bulan Januari

2007, PT. Garuda Indonesia mengumumkan akan menjual minoritas

saham GMF pada bulan April 2007, sedangkan saham subsidiary lain

seperti PT. Aerowisata, PT. Angkasa Pura, PT. Abacus Distribution

System dan PT. Gapura Angkasa dijual seluruhnya karena PT. Garuda


tidak menganggapnya sebagai bisnis inti perusahaan. Kemudian PT. GMF

mengalami restrukturisasi sebagai bagian dari strategi pengembangan

perusahaan yang menyesuaikan dengan tantangan global. Saat ini PT.

GMF telah disertifikasi oleh banyak negara dan melayani banyak

maskapai baik lokal maupun internasional. PT. GMF juga bekerjasama

dengan tiga perusahaan asing; KLM Engineering & Maintenance, Swiss

Air dan Global Aviation USA. Klien utama PT. GMF adalah perusahaan

induknya, PT. Garuda Indonesia, disusul oleh maskapai Lion Air.

2.2 Visi dan Misi Perusahaan

Visi perusahaan adalah menjadi World Class MRO of Customer

Choice in 2015.

Misi perusahaan adalah To provide integrated and reliable aircraft

maintenance solution for a safer sky and secured quality of life of

mankind.

2.3 Struktur Organisasi dan Manajemen Perusahaan


2.4 Aircraft Engineering (TEA)

Aircraft Engineering adalah salah satu divisi yang berada dibawah

Engineering Services dan terdapat di GMF sebagai divisi teknik dengan

kode TEA. TEA bertugas untuk menganalisis proses maintenance

pesawat secara langsung.

TEA dibagi menjadi beberapa sub-divisi antara lain:

1. Avionik : menangani peralatan elektronik dan sistem

terutama di kokpit

2. Sistem : menangani seluruh sistem pesawat kecuali sistem

elektronik

3. Struktur : menangani pemeliharaan, perbaikan dan

penggantian struktur pesawat

4. Cabin : menjaga dan merawat kabin pesawat

5. Material Proses : menangani masalah yang berhubungan dengan

material pada Workshop 1


2.5 Fasilitas

Gambar 1 Lokasi PT GMF AeroAsia

PT. GMF AeroAsia bertempat di kompleks Bandar Udara

Internasional Soekarno-Hatta, Cengkareng dengan wilayah seluas 115 ha

yang merupakan yang terbesar di Asia Tenggara. Fasilitasnya mencakup

bangunan selas 480.000 m2 termasuk tiga hangar yang dimiliki dengan

luas total ketiga hangar tersebut adalah 66.450 m2. Fasilitas-fasilitas yang

dimiliki PT. GMF adalah sebagai berikut:

1. Hangar

Hangar 1

Hangar ini diselesaikan pada tahun 1991 dan digunakan untuk

heavy maintenance pesawat Boeing 747-200 dan Boeing 747-

400. Hangar ini mempunyai luas 21.540 m2. Peralatan yang

dimiliki termasuk purpose-built scaffold.

Hangar 2


Hangar ini digunakan untuk minor maintenance, A-check dan

B-check untuk semua tipe pesawat. Hangar ini mempunyai

luas 22.500 m2.

Hangar 3

Hangar ini dilengkapi dengan purpose-built docking platform

untuk heavy maintenance dari narrow-body aircraft. Hangar ini

juga mempunyai enam roof-mounted dan satu tempat yang

secara khusus dilengkapi dengan purpose-built docking

platform untuk memudahkan pengerjaan pesawat wide-body

aircraft, seperti MD11/DC10 dan A330. Hangar ini mempunyai

luas 22.500 m2.

Semua hangar dilengkapi dengan peralatan :

Sistem alarm dan pemadam kebakaran

Suplai listrik 400 Hz

Penerangan hangar

Overhead crane (hanya di hangar 3)

Aircraft docking

Regulated air pressure

Aircraft tools and equipments

Stock room

2. Engine Shop

Engine Shop pertama kali dioperasikan pada tahun 1994,

diperuntukkan untuk overhaul engine SPEY, JT8D, JT9D-7Q, APU

dan CFM56-3B1/3C1

3. Engine Test Cell

Bangunan ini dipergunakan untuk pengetesan engine pesawat

yang telah atau akan dioperasikan, termasuk APU (Auxilliary Power

Unit) yang memiliki daya dorong sebesar 450 kN (100.000 lb) thrust,

yang diselesaikan pada tahun 1989. Peralatannya meliputi sistem

kontrol untuk semua tipe engine dan APU. Engine-engine yang


telah diuji antara lain SPEY MK555-15H, CF6-80C2, CFM56-3B1,

JT8D-9D, JT9D-59/7Q, GTCP36-4A, GTC85-98D dan GTCP-700.

4. Special Store

5. Work Shop Building

Work Shop 1

Bangunan ini mempunyai luas 10.785 m2 dan digunakan

sebagai tempat reparasi dan overhead dari berbagai macam

komponen besar, terdapat juga sheet-metal workshop yang

mempunyai kemampuan untuk memperbaiki dan melakukan

overhaul untuk komponen Boeing 747, DC-10, A-300, DC-9,

F-28, Boeing 737 dan juga kontrol penerbangan, radar

domesgalleys, engine pylons, cowling, first reverse doors dan

balancing flight surface. Pada workshop ini terdapat pula areal

untuk servis dan overhaul untuk brakes, tires, undercarriage,

upholstery, sheet, carpet cutting dan panel seperti pada Paint

Shop, bagian pusat perbaikan dan cleaning area. Selain itu

juga mampu membuat flight control cable dan aircraft tubing

yang membantu menahan panas pada aircraft skin dan

composite bonding. Machine Shop pada Work Shop ini

memiliki peralatan komputer yang dioperasikan secara

horizontal, milling turntable, dua buah horizontal turning

latches, rotary surface & internal grinder, universal cutter &

tool, radial, coulomb & bench drilling machine, machine for

universal milling, sharping hydrolic pressing, production cut-off,

metal cutting band sawing, hack sawing, engrawing &

pantograph, surface plate & stand, dan pedestal grinder & vice.

Work Shop 2

Bangunan ini mempunyai luas 11.814 m2. Work Shop 2

digunakan untuk melayani peralatan komunikasi, navigasi dan

elektronik . Instrumen Elektronik Radio dan Avionic Shop

mencakup reparasi overhaul dan pengetesan instrumen


penerbangan, gyros, peralatan navigasi dan komunikasi, radar

cuaca dan autopilot untuk bermacam-macam tipe pesawat

termasuk yang dipasang dengan modern digital avionic pada

pesawat A-300, Boeing 747, DC-10 dan lain-lain. Pada Work

Shop ini juga dilengkapi dengan peralatan tes otomatis yang

disebut ATEC 5000 dan IRIS 2000 yang merupakan unit

pengetesan komputer. Work Shop ini juga memiliki Electrical,

Mechanical and Oxygen (ELMO) Shop untuk pengetesan

pneumatic dan hydraulic, fuel flow, pompa tekanan bahan

bakar dan oli. Peralatan pengetesan mencakup CDS test

stand, engine fuel component, mesin pengetesan hidrolik,

overhaul komponen elektrik, peralatan oksigen, life rates dan

emergency slides and rates. Seluruh Work Shop dilengkapi

dengan :

Suplai listrik 400 Hz dan 50 Hz

Uninterrupted power supply systems for computers

and highly sensitive equipments

Crane/hoist system (hanya di Engine Shop)

Regulated air pressure

Air conditioning

Stock rooms

6. Ground Support Equipment (GSE) Centre

Gedung GSE terletak bersebelahan dengan Engine Shop yang

berfungsi menyiapkan ground equipment dalam keadaan siap pakai

untuk mendukung kelancaran operasional pesawat terbang saat

berada di darat. Kegiatannya meliputi pemeriksaan dan

penggantian part-part yang rusak, perbaikan equipment dan

overhaul engine. Bangunan ini mempunyai luas 5.832 m2.

7. Apron Area

Bangunan ini mempunyai luas 318.000 m2 dan mampu

menampung kurang lebih 50 pesawat lebih.


8. Utility Building

Fasilitas ini merupakan pusat kelistrikan yang memuat peralatan

utama yang diperlukan sebagai sumber tenaga listrik seperti

generator dan transformator. Bangunan ini mempunyai luas 1.215

m2.

9. Material Department

10. Surrounding Property

11. Management Building

Merupakan gedung kantor yang digunakan sebagai tempat

melakukan kegiatan administrasi para karyawan. Bangunan ini

mempunyai luas 17.000 m2.

2.6 Sertifikat Yang Diterima PT. GMF AeroAsia

AUTHORITY CERTIFICATE CERT. NUMBER

INDONESIA DKUPPU 145/0100

USA FAA WGFY076F

EUROPE EASA 145.0062

SINGAPORE CAAS AWI/139

NIGERIA DCA 105

BANGLADESH CAA CAA 5525/36/AELD

THAILAND DOA 181/2538

GHANA GCAA 063

SUDAN CAA SUDAN CAA/7/AW/ENO/03/001

PAPUA NEW GUINEA CAA PAPUA NEW GUINEA 105

SOUTH AFRICA CAA SOUTH AFRICA 945


BAB III

LANDASAN TEORI

3.1 Vacuum Waste System

Lavatory disebut juga kamar kecil, merupakan salah satu bagian

dari kabin pesawat yang umumnya terdiri dari toilet dan wastafel. Toilet

berfungsi sebagai tempat penumpang untuk buang air sedangkan

wastafel berfungsi untuk mencuci tangan. Pada masa perang dunia kedua,

toilet pesawat hanya terdiri peralatan sederhana seperti ember atau botol

yang dilengkapi dengan kain penutup. Pada masa kini, toilet pesawat

menggunakan sistem vakum yang telah dipatenkan sejak tahun 1975.

Toilet vakum termasuk dalam alat berteknologi tinggi yang cara kerjanya

berbeda dengan toilet pada perumahan. Toilet vakum memanfaatkan

perbedaan tekanan dalam kabin dengan udara luar pesawat untuk

melakukan flushing, yaitu proses pemindahan kotoran dari dalam toilet

melalui drain line menuju ke waste tank untuk disimpan sementara. Pada

toilet perumahan, cara flushing dilakukan menggunakan air dengan

memanfaatkan bentuk saluran khusus yang disebut siphon untuk

memastikan volume air tetap konstan.

Gambar 2 Toilet dengan sistem water flush


Saat tombol flush dinyalakan, flush valve terbuka dan

mengeluarkan air untuk menyiram kotoran melalui siphon untuk masuk

kedalam waste tank. Dengan adanya siphon, volume air pada toilet tetap

konstan berapapun volume air yang disiramkan.

Toilet tradisional dengan sistem water flush tidak dapat

diaplikasikan pada pesawat karena alasan berikut:

1. Toilet tradisional membutuhkan air dalam jumlah besar (6 liter atau

lebih) sehingga menambah bobot pesawat secara signifikan

dibanding toilet vakum yang hanya membutuhkan 0,5-1,5 liter air

selama operasi

2. Pesawat yang melaju dengan kecepatan tinggi menyebabkan

turbulensi dan splash pada air pada toilet tradisional

Toilet pada pesawat Boeing 737-NG milik Garuda Indonesia

Airlines disediakan oleh Yokohama Aerospace America Inc. Toilet vakum

tersebut terhubung dengan komponen-komponen pendukung lainnya

dalam vacuum waste system. Suatu vacuum waste system memiliki

komponen-komponen utama yaitu toilet assembly, waste tank dan

vacuum blower.

3.1.1 Toilet Assembly

Komponen ini merupakan tampilan toilet vakum pada lavatory

pesawat.


Gambar 3 Toilet Assembly

Bagian luar toilet assembly terdiri dari bowl, toilet seat, dan

pedestal. Bowl adalah tempat untuk menampung kotoran dan air atau

cairan pembersih sebelum flushing dilakukan. Diatas bowl adalah toilet

seat yang dapat dibuka atau ditutup sesuai keperluan pengguna. Toilet

seat menerima beban secara langsung saat toilet diduduki. Pedestal

terletak di bawah dan berfungsi untuk menumpu bowl. Adanya pedestal

menjadikan toilet cukup tinggi untuk diduduki sehingga membedakan toilet

duduk dengan toilet jongkok. Bowl dan pedestal terbuat dari baja tahan

karat yang permukaan dalamnya diberikan lapisan antilengket agar

mudah dibersihkan. Toilet seat terbuat dari termoplastik yang dibuat

menggunakan teknik injection molding.


Gambar 4 Komponen-komponen Toilet Assembly

Bagian dalam toilet assembly terdiri dari komponen-komponen

yang terhubung dengan vacuum waste system di dalam badan pesawat,

seperti rinse, flush dan anti-siphon valve, dan Flush Control Unit (FCU).

FCU merupakan sistem kontrol agar toilet vakum dapat beroperasi. Saat

tombol flush ditekan, FCU menerima sinyal dari Logic Control Module

(LCM) yang tersambung dengan sensor di dalam waste tank yang

memberikan informasi apakah waste tank penuh atau tidak. Jika tidak

penuh, maka FCU akan mengizinkan rinse valve, flush valve dan vacuum

blower untuk beroperasi. Vacuum blower beroperasi selama 15 detik

setelah tombol ditekan dan selama rentang waktu tersebut flush cycle

berlangsung. Satu detik setelah flush cycle dimulai, rinse valve membuka

selama 0,7 detik untuk mengeluarkan 8 ons air bersih untuk menyiram

kotoran, setelah itu FCU menutupnya. Dua detik setelah flush cycle

dimulai, FCU membuka flush valve selama 4 detik untuk menyedot

seluruh kotoran dan air pada bowl, setelah itu FCU menutupnya. Vacuum


blower masih bekerja sampai 9 detik berikutnya, barulah setelah itu

tombol flush dapat ditekan lagi.

3.1.2 Waste Tank

Komponen yang berbentuk tabung ini berfungsi sebagai tempat

menyimpan kotoran yang disedot dari toilet. Waste tank terbuat dari baja

tahan karat sebagai liner yang dililit oleh komposit serat karbon. Bagian

tengah dinding tank diisi dengan struktur honeycomb. Kapasitas waste

tank adalah 227 liter. Komponen-komponen pendukung seperti rinse

nozzle, liquid separator, waste line inlet, drain line dan point level sensor

terletak pada dinding tank. Lokasi waste tank terletak didekat cargo

compartment pesawat.

Gambar 5 Lokasi Waste Tank dan komponen-komponen pendukungnya


Gambar 6 Waste Tank

Kotoran yang telah disedot dari toilet masuk ke tank melalui waste

line inlet.

Liquid separator terletak di bagian atas tank dan berfungsi sebagai

filter udara. Saat vacuum blower hendak menyedot udara dari tank keluar,

udara disaring oleh liquid separator agar bebas dari kelembapan dan

kontaminan dari dalam tank.

Point level sensor adalah sensor untuk mendeteksi kapasitas dari

waste tank yang berjumlah sebanyak dua buah. LCM mengirimkan sinyal

listrik DC 15v kepada sensor dan sensor akan membalas sinyal tersebut

sebanyak 0v jika tank tidak penuh, 15v jika tank penuh dan 1,83 Hz jika

sensor tertutup oleh lapisan kotoran. Indikasi tank telah penuh adalah jika

50% bagian muka sensor telah terbenam dalam kotoran. Sensor

memberikan sinyal 1,83 Hz jika lapisan kotoran menyelimuti sensor


setebal lebih dari 3,2 mm. Jika tebal lapisan kotoran lebih dari 9,5 mm,

sensor akan mengirimkan sinyal penuh kepada LCM.

Gambar 7 Point Level Sensor

Selama mendarat di bandara, waste tank dikuras dan dibersihkan

dalam kegiatan yang disebut servicing. Servicing meliputi penyedotan

kotoran dari dalam tank untuk ditampung pada service cart yang

disediakan oleh pihak bandara atau maskapai yang bersangkutan.

Caranya adalah dengan menyambungkan drain hose pada waste drain

valve assembly yang terletak pada service panel yang ada pada bagian

kiri bawah fuselage pesawat. Kotoran akan tersedot keluar dari tank

melalui drain line. Pembersihan dinding dalam tank dilakukan

menggunakan rinse hose yang disambungkan kepada rinse fitting

assembly. Rinse hose akan mensuplai air bersih yang masuk kedalam

tank melalui waste tank rinse nozzle yang terlebih dulu disaring oleh filter.

Nozzle berbentuk bulat dengan lubang-lubang kecil tempat keluar air.


Nozzle akan berputar saat menyemprotkan air sehingga dapat

membersihkan dinding tank beserta point level sensor.

3.1.3 Vacuum Blower

Vacuum blower berfungsi untuk mengeluarkan udara dari dalam

waste tank, sehingga menyebabkan penurunan tekanan udara didalam

tank sampai kondisi vakum tercapai. Tekanan udara dalam kabin yang

lebih tinggi mendorong kotoran untuk masuk ke waste tank melalui waste

line inlet. Vacuum blower beroperasi saat tombol flush ditekan dan tank

dalam kondisi tidak penuh. Vacuum blower hanya dapat menyala pada

ketinggian pesawat dibawah 16,000 kaki (4,87 km). Jika pesawat terbang

diatas 16,000 kaki, maka tekanan udara diluar sudah cukup rendah untuk

menghasilkan kondisi vakum.

Pada pesawat Boeing 737-NG, ada dua macam vacuum blower

yang dapat dipakai yaitu; vacuum blower berfilter (PN 606802-2) dan

tanpa filter (PN 645172-1). Vacuum blower yang dipakai menggunakan

fan yang dioperasikan oleh motor berkecepatan tinggi. Vacuum blower

terdiri dari tiga bagian, yaitu : intake port, exhaust port dan electrical

connection.


Gambar 8 Vacuum Blower dan Filter

Secara lengkap, vacuum waste system beserta komponen-

komponennya ditunjukkan oleh gambar berikut:

Gambar 9 Vacuum Waste System


BAB IV

ANALISIS KEGAGALAN PADA TOILET SEAT

Toilet seat dengan kode P/N D72W300-45-111A dari pesawat

Boeing 737-NG milik Garuda Indonesia Airlines mengalami kerusakan

setelah instalasi selama sekitar 1 bulan. Data pada bulan Juli 2010- Juli

2012 menunjukkan bahwa penggantian toilet seat yang rusak telah terjadi

sebanyak 308 kali. Uniknya, kerusakan tersebut tidak terjadi pada

maskapai penerbangan lain kecuali Lion Air, yaitu hanya dua kali.

Gambar 10 Lavatory buatan Yokohama Aerospace America Inc. (kiri) dan Toilet Seat (kanan)


Gambar 11 Tampilan Toilet Seat yang patah

Posisi patahan selalu berada diantara dua tumpuan (bumpers) dan

terletak pada bagian dimana penumpang biasa duduk atau jongkok. Hal

tersebut mengindikasikan bahwa toilet seat mengalami beban bending

diantara tumpuannya saat diduduki.

Gambar 12 Ilustrasi beban bending pada toilet seat

Material yang dikenai beban bending mengalami distribusi

tegangan dan regangan pada arah tebalnya yang bisa dilihat pada cross-

section. Tegangan tarik maksimum ada pada permukaan bawahnya dan


tegangan tekan maksimum ada pada permukaan atasnya. Bidang pada

cross-section dimana tegangan dan regangannya adalah nol disebut

sumbu netral.

Gambar 13 Ilustrasi distribusi beban bending pada cross-section

Tegangan maksimum ,max, dapat dicari dengan persamaan:

max = Mc

I

M = resultan momen internal (N.m)

c = jarak dari sumbu netral ke titik terjauh dimana max berlaku (m)

I = momen inersia pada cross-section (m4)

Menurut literatur[3], polimer termoplastik berstruktur amorf seperti

PEI (Polyetherimide) mudah mengalami craze saat diberi beban statik.

Craze hampir sama dengan crack, perbedaannya adalah pada craze

ditemui patahan yang berbentuk fibrous.

Faktor-faktor penyebab munculnya kegagalan dicurigai berasal dari

desain toilet seat, chemical cleaning, dan beban total yang dialami selama

beroperasi. Untuk memastikan kebenaran hipotesa tersebut, maka

dilakukan beberapa investigasi menggunakan karakterisasi dan pengujian


material, yaitu: studi fraktografi, FTIR, uji kekerasan Rockwell, uji tarik dan

liquid penetrant inspection. Selain itu juga dilakukan field surveillance

untuk memeriksa kelayakan prosedur pembersihan oleh pihak ketiga.

4.1 Analisis Patahan Menggunakan Studi Fraktografi

Berdasarkan studi fraktografi menggunakan kamera digital

Panasonic DMC-TZ3 dan Olympus 8061 dengan Olympus DP10 Digital

View Finder, diperoleh gambar penampang patahan sebagai berikut:

Gambar 14 Gambar penampang patahan dan inner ring toilet

Dapat terlihat pada Gambar 14 bahwa asal mula crack berada

pada inner ring pada toilet seat yang berpropagasi ke tengah-tengah

bagian dengan modus patah getas dan berlanjut hingga ke outer ring

dengan modus patah ulet. Melalui perbesaran diperoleh gambar

penampang yang semakin jelas:


Gambar 15 Gambar penampang patahan yang diperbesar

Pada bagian patahan yang getas terlihat adanya garis-garis halus

yang diduga adalah beachmark. Struktur beachmark menyerupai ombak

pantai yang merambat dari crack/craze initiation dan menunjukkan bahwa

kegagalan disebabkan karena fatigue oleh siklus beban dinamik.

Beachmark menandakan terjadinya interupsi saat siklus beban terjadi.

Namun, durasi satu bulan saja terlalu cepat untuk menyebabkan

kegagalan fatigue, sehingga penyebab lainnya perlu diteliti lebih lanjut.

4.2 Analisis Komposisi Kimia Menggunakan FTIR

Menurut data, toilet seat terbuat dari polimer termoplastik ULTEM

PEI Resin 1100 yang dibuat menggunakan teknik injection molding.

Menurut literatur[5], ULTEM PEI 1100 memiliki temperatur transisi gelas,

Tg = 2170C, dan sifat mekanik yang diberikan oleh tabel berikut:


Tabel 1. Sifat mekanik dari polimer ULTEM PEI 1100 [4]

Struktur monomer dari PEI adalah sebagai berikut:

Gambar 16 Struktur monomer PEI

Tetapi untuk mengetahui memastikan komposisi kimia penyusun

toilet seat, perlu dilakukan investigasi menggunakan teknik FTIR (Fourier

Transform Infrared Spectroscopy). Prinsip kerja FTIR adalah dengan

memanfaatkan absorpsi sinar inframerah oleh molekul pada spesimen.

Sinar inframerah memiliki range bilangan gelombang antara 12800 cm-1-

10 cm-1. Setiap ikatan molekul yang berbeda mempunyai kemampuan

absorpsi yang berbeda juga. Teknik FTIR akan menghasilkan grafik yang

menunjukkan bilangan gelombang ikatan molekul dari material beserta


persen transmitansinya. Nilai dan bentuk puncak pada grafik dapat

digunakan untuk mengkarakterisasi senyawa material. Karakterisasi FTIR

dilakukan di laboratorium BPPT dengan sampel part baru dan part rusak

sebanyak satu buah. Grafik yang diperoleh adalah sebagai berikut:

Gambar 17 Grafik FTIR sampel part yang rusak

Gambar 18 Grafik FTIR sampel part yang baru


Melalui perbandingan, dapat dilihat bahwa kedua grafik kurang

lebih sama yang artinya tidak ada perubahan komposisi kimia part tidak

berubah saat rusak. Berikut ini adalah tabel hasil identifikasi ikatan

molekul pada nilai-nilai puncak grafik:

Tabel 2.Identifikasi ikatan molekul berdasarkan bilangan gelombangnya

Dapat dicocokkan bahwa seluruh identifikasi ikatan molekul menuju

pada senyawa PEI murni, tanpa adanya pelapisan permukaan dan bahan

aditif lainnya. Hal tersebut juga berarti tidak ada infiltrasi chemical cleaning

kedalam material.

4.3 Pengujian Kekerasan Menggunakan Metode Rockwell

Sebelumnya telah disebutkan bahwa salah satu kemungkinan

penyebab kegagalan adalah degradasi material toilet seat akibat interaksi

dengan chemical cleaning. Salah satu indikator yang bisa diuji adalah

nilai kekerasan. Secara umum, kekerasan didefinisikan sebagai


ketahanan material terhadap deformasi plastis. Metode mengukur

kekerasan yang dipakai dalam kasus ini adalah uji kekerasan Rockwell.

Uji kekerasan Rockwell menggunakan kedalaman indentasi pada

kondisi pembebanan konstan sebagai ukuran kekerasan. Secara umum,

uji kekerasan Rockwell menggunakan dua macam beban: beban minor

dan mayor. Beban minor diaplikasikan pada spesimen yang sudah

dipreparasi, seberat 10 kg. Fungsinya adalah untuk meminimalisir

preparasi permukaan dan mengurangi tendensi untuk ridging atau sinking

oleh indenter. Setelah itu, barulah beban mayor diaplikasikan, dan

kedalaman indentasi diukur secara otomatis menggunakan dial gage

sebagai angka kekerasan yang arbiter.

Gambar 19 Skema uji kekerasan Rockwell secara umum

Berdasarkan gambar diatas, kekerasan dapat dihitung dengan

persamaan:

Kekerasan = E - e

Uji kekerasan Rockwell dilakukan menggunakan mesin Mitutoyo

AR-10 dan mengacu pada standar ASTM E-18. Uji kekerasan hanya

difokuskan pada inner ring pada toilet seat pada 6-8 titik dari asal mula


crack dengan jarak antar titik 0,5 mm pada tiga kedalaman yang berbeda,

yaitu A, B dan C.

Gambar 20 Letak titik indentasi

Spesimen yang diuji terdiri dari 4 macam, yaitu; spesimen seat

yang baru, spesimen seat rusak, spesimen seat yang direndam cairan

MEK selama 3 jam dan spesimen seat yang direndam cairan MEK selama

84 jam. Cairan MEK (methyletherketone) adalah salah satu solven yang

sering digunakan sebagai cleaning agent. Data nilai kekerasan terhadap

posisi indentasi adalah sebagai berikut:

Gambar 21 Kurva uji kekerasan pada spesimen seat yang baru


Gambar 22 Kurva uji kekerasan pada spesimen seat yang rusak


cairan MEK selama 3 jam



cairan MEK selama 84 jam

Dapat terlihat bahwa kurva kekerasan spesimen seat yang baru,

direndam cairan MEK selama 3 jam dan 84 jam mengalami peningkatan.

Namun, peningkatan tersebut tidak signifikan karena rata-rata

kekerasannya kurang lebih sama, yaitu 23 HVN. Sedangkan pada kurva

kekerasan spesimen seat yang rusak mengalami penurunan, namun hal

tersebut hanya menunjukkan lokasi asal mula crack. Kesimpulan yang

diperoleh adalah cairan MEK tidak berpengaruh secara signifikan

terhadap kekerasan seat.

4.4 Pengujian Kekuatan Menggunakan Uji Tarik

Investigasi lain yang dilakukan adalah uji tarik. Uji tarik digunakan

secara luas untuk menyediakan informasi mengenai kekuatan material

dan mengetahui apakah material memenuhi spesifikasi atau tidak. Pada

uji tarik, spesimen diberikan gaya penarikan uniaksial yang meningkat

secara kontinu dan pertambahan panjang spesimen diukur.


Gambar 25 Skema mesin uji tarik

Dari data yang diperoleh akan diplot kurva engineering stress-strain.

Engineering stress adalah gaya penarikan dibagi luas penampang:

=

Strain adalah pertambahan panjang dibagi panjang awal spesimen:

e =

Uji tarik dilakukan oleh Yokohama Inc. menggunakan spesimen

dengan 4 macam kasus:

1. Satu spesimen baru disediakan oleh Yokohama Rubber Company

(YRC) dan dua spesimen lain dari part yang rusak (Garuda 1 dan

2)

2. Spesimen Garuda 1 dan 2 dengan setting pada seat yang lain.

3. Spesimen terdiri dari 3 jenis, yaitu spesimen yang direndam dalam

MEK selama 94 jam (M94), direndam dalam DW (Distilled Water)

selama 94 jam dan direndam dalam MEK selama 3 jam (M3).


4. Spesimen yang direndam dalam cleaning agent Applied 3-220

selama 97, 17 dan 1 jam.

Berikut ini adalah tabel berisi data uji tarik serta kurva uji tariknya:

Tabel 3. Data uji tarik material toilet seat


Gambar 26 Kurva uji tarik material toilet seat

Dari grafik uji tarik dapat diperoleh ultimate tensile strength atau

kekuatan dari material. Kekuatan adalah gaya maksimum yang dapat

ditahan oleh material sebelum patah. Pada grafik engineering stress-strain,

kekuatan ada pada puncak kurvanya. Rumus kekuatan gaya penarikan

maksimum dibagi dengan luas penampang awal:

UTS =

Dapat dilihat pada Gambar 4.17, kekuatan spesimen yang

direndam dan yang tidak direndam dalam cleaning agent kurang lebih

sama, sehingga dapat disimpulkan penggunaan cleaning agent tidak

mendegradasi seat. Sebaliknya, cairan MEK sedikit menurunkan kekuatan


dan toughness dari material seat, sehingga dapat dikatakan bahwa

penggunaan cairan MEK dapat menyebabkan penggetasan.

4.5 Pengujian Tidak Merusak Menggunakan Liquid Penetrant

Inspection

Selain dilakukan destructive test seperti uji kekerasan dan uji tarik, juga

dilakukan non-destructive test (NDT), yaitu liquid penetrant inspection

(LPI). LPI digunakan untuk mendeteksi surface defect atau crack pada

permukaan material dengan memanfaatkan prinsip kapilaritas. Caranya

adalah dengan mengaplikasikan cairan pewarna merah yang disebut

penetran pada permukaan material yang telah dibersihkan. Setelah

beberapa waktu, penetran akan masuk ke dalam cacat. Selanjutnya, sisa

penetran dipermukaan dibersihkan dan developer diaplikasikan untuk

menarik penetran keluar dari dalam cacat. Dengan melihat kontras warna

penetran dengan background permukaan material, lokasi dan kedalaman

cacat bisa diperkirakan.

Gambar 27 Ilustrasi prinsip kerja liquid penetrant inspection


Pengujian LPI dilakukan oleh Yokohama Inc. terhadap seat yang

telah dilakukan squat test agar menyerupai kondisi pembebanan saat

beroperasi. Berikut ini adalah foto seat setelah diuji:

Gambar 28Tampilan seat setelah uji LPI (sisi belakang)

Gambar 29 Tampilan seat setelah uji LPI (sisi depan)


Setelah dilakukan uji LPI ternyata tidak ditemukan indikasi

terjadinya crack. Hal tersebut berarti seat dapat menahan beban secara

sempurna.

4.6 Field Survellance

Survei lapangan (field surveillance) juga telah dilakukan oleh pihak

Engineering & Quality Assurance pada 4 Bandar Udara, yaitu OSA-

Denpasar, OSA-Medan, OSA-Surabaya dan OSA-Ujung Pandang pada

tanggal 12-16 Agustus 2012. Survei lapangan tersebut bertujuan untuk

memastikan tidak adanya salah penggunaan cleaning agent saat

melakukan pembersihan lavatory. Survei lapangan dilakukan dengan cara

mewawancarai personel pihak ketiga, menginspeksi fasilitas penyimpanan

dan prosedur pembersihan. Berikut ini adalah data survei lapangan yang

diperoleh:


Gambar 30 Data survei lapangan di OSA-Denpasar, OSA-Medan, OSA-

Surabaya dan OSA-Ujung Pandang

Sebelumnya telah diketahui bahwa para pihak ketiga menggunakan

cleaning agent yang sama untuk membersihkan bagian-bagian pada

pesawat. Beberapa pihak ketiga seperti di OSA-Medan dan OSA-

Surabaya bahkan tidak memiliki fasilitas penyimpanan atau air conditioner

untuk menyimpan cleaning agent. Meskipun demikian, semua jenis

cleaning agent yang digunakan sudah di-approve oleh pihak Garuda dan

tidak ditemukan kesalahan prosedur saat pembersihan interior pesawat.


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Analisis menggunakan studi fraktografi menunjukkan bahwa

kegagalan toilet seat disebabkan oleh fatigue dan crack initiation

berasal dari inner ring yang merambat ke outer ring daripada toilet

seat

2. Analisis grafik FTIR menunjukkan bahwa komposisi kimia toilet seat

adalah ULTEM PEI Resin 11000 tanpa disertai kandungan kimia

lain

3. Hasil uji kekerasan menunjukkan bahwa cairan MEK tidak

berpengaruh terhadap kekerasan material toilet seat. Grafik uji tarik

menunjukkan bahwa cleaning agent Applied 3-220 dan Distilled

Water tidak berpengaruh terhadap kekuatan material toilet seat.

Namun, cairan MEK dapat menurunkan kekuatan dan

menyebabkan penggetasan material toilet seat

4. Hasil liquid penetrant inspection menunjukkan bahwa tidak

ditemukan crack pada toilet seat yang telah dilakukan squat test

5. Data field surveillance menunujukkan bahwa tidak ditemukan

kesalahan prosedur dan penggunaan cleaning agent oleh pihak

ketiga di OSA-Denpasar, OSA-Medan, OSA-Surabaya dan OSA-

Ujung Pandang

5.2 Saran

1. Melakukan metode elemen hingga untuk mensimulasikan distribusi

tegangan yang terjadi saat toilet beroperasi

2. Menentukan perbaikan desain dengan cara meningkatkan

ketebalan toilet seat agar kapasitas beban yang dapat ditahan atau

durasi pemakaian dapat meningkat


DAFTAR PUSTAKA

1. 737-600/700/800/900 Aircraft Maintenance Manual, Chapter 38:

Water and Waste

2. Engineering Report No. B1/25-40-003/ER : Failure Analysis of

Toilet Seat

3. ASM Handbook Volume 11 : Failure Analysis and Prevention,

United States of America : ASM International, 1998

4. http://home.howstuffworks.com/ diakses pada 29 Januari 2015

5. https://www.sabic-ip.com/ diakses pada 30 Januari 2015

analisis kegagalan toilet seat pesawat boeing 737_ng

Documents