III. METODE PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Desember 2009 sampai dengan Juni 2010. Desain pembuatan prototipe, uji fungsional dan uji kinerja dilaksanakan di Bengkel Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor.
B. ALAT DAN BAHAN Peralatan yang digunakan untuk mengukur kondisi lahan tebu dan serasah tebu dari PT Rajawali II Unit PG Subang adalah: 1. Penggaris 2. Meteran 3. Jangka sorong 4. Timbangan digital 5. Timbangan pegas 6. Profilmeter 7. Waterpass 8. Kotak dengan ukuran panjang 0.6 m, lebar 0.5 m dan tinggi 0.4 m 9. Ember Peralatan yang digunakan untuk menganalisis rancangan adalah: 1. Satu unit laptop dengan software AutoCad 2010, Microsoft Office Word 2007dan Microsoft Office Exel 2007 2. Kalkulator Peralatan yang digunakan pada pembuatan prototipe adalah: 1. Unit las listrik dan karbit 2. Gerinda listrik 3. Mesin bor listrik 4. Penggaris 5. Meteran 6. Busur derajat 7. Jangka sorong 8. Tools box 9. Waterpass Bahan yang digunakan untuk pembuatan prototipe adalah: 1. Pipa besi (diameter 30 mm) 2. Besi silinder pejal (diameter 9 mm, 25 mm dan 31 mm) 3. Besi plat (tebal 5 mm) 4. Besi U (40 mm x 55 mm, tebal 5 mm) 5. Besi siku (38 mm x 38 mm, tebal 2 mm) 6. Besi kotak (tebal 8 mm) 7. Bearing 8. Pillow block (diameter poros 25 mm dan 31 mm) 9. Sprocket (15 gigi) 15
10. Rantai konveyor no. 60 11. Puli (diameter 3 inchi dan 5 inchi) 12. Sabuk tipe B 13. Ban (diameter 250 mm, tebal 63 mm) 14. Mur dan baut 15. Cat Peralatan yang digunakan pada pengujian fungsional dan pengujian kinerja prototipe adalah: 1. Tachometer 2. Stopwatch Bahan pengujian yang digunakan pada pengujian funsional dan pengujian kinerja adalah serasah tebu yang diambil dari perkebunan tebu PT Rajawali II Unit PG Subang seperti tampak Gambar 21.
Gambar 21. Serasah tebu berupa daun dan pucuk tebu
C. TAHAPAN PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural. Adapun tahapan penelitian disajikan dalam Gambar 22. Mulai
Identifikasi Masalah Pembuatan Gambar Kerja
Pembuatan Prototipe
Pengujian Fungsional
Analisis Masalah Konsep Desain Perbaikan Desain
ya Berhasil
Pengujian kinerja
Selesai
tidak Gambar 22. Tahapan penelitian rancang bangun mesin pencacah serasah tebu 16
1. Identifikasi Masalah Permasalahan yang timbul akibat serasah tebu adalah dapat menghambat pemecahan tanah dengan subsoiler dan menghambat putaran piringan bajak pada pembajakan. Jika dibakar maka membahayakan rumah penduduk di sekitar perkebunan, menimbulkan polusi udara dan dapat merusak tanah. Serasah dalam jumlah yang banyak sulit untuk dibuang atau dipindahkan karena akan menghabiskan banyak waktu dan biaya. Hal ini akan lebih baik jika serasah itu dapat dikembalikan ke tanah dalam bentuk pupuk organik (kompos). Keuntungannya adalah dapat meningkatkan kesuburan tanah, mengurangi kerusakan tanah akibat pembakaran dan meningkatkan hasil tebu yang dipanen. Syarat untuk mempercepat pengomposan diperlukan proses pencacahan terlebih dahulu setelah itu baru ditambahkan bakteri pengurai. Oleh karena itu dibutuhkan suatu mesin yang dapat mencacah serasah tebu di lahan dan dapat digerakan oleh traktor.
2. Analisis Masalah Setelah diketahui permasalahan yang ada pada perkebunan maka dilakukan analisis permasalahan. Dalam tahapan ini dilakukan analisis untuk mendapatkan solusi permasalahan yang sesuai dengan kebutuhan yang diharapkan. Solusi inilah yang selanjutnya akan diterapkan dalam pembuatan konsep desain mesin pencacah serasah tebu. Kondisi serasah tebu yang terhampar di lahan setelah pemanenan dapat dilihat pada Gambar 23. Serasah ini direncanakan untuk dicacah. Berdasarkan hasil pengukuran serasah tebu di perkebunan PT Rajawali II Unit PG Subang diperoleh ketebalan maksimum tumpukan serasah tebu terhadap permukaan tanah adalah 40 cm (Tabel 4), bulk density serasah tebu adalah 7.7 kg/m3 (Tabel 4).
Gambar 23. Kondisi serasah tebu di lahan Mengacu pada permasalahan yang ada di perkebunan, beberapa pendekatan yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah tumpukan serasah yang terhampar di lahan salah satunya adalah penerapan implement pencacah serasah tebu di lapangan yang digandengkan dengan traktor 4 roda dengan memanfaatkan putaran PTO traktor dengan kecepatan putar 1000 rpm atau 540 rpm.
17
3. Konsep Desain Kriteria atau dasar rancangan mesin pencacah serasah tebu mengacu pada sumber tenaga penggerak (penarik) yang tersedia dan kondisi lahan di perkebunan. Untuk kecepatan maju mesin sekaligus menjadi kecepatan pengumpanan serasah adalah 0.3 m/s mengikuti kecepatan maju traktor karena mesin ini akan ditarik oleh traktor. Untuk lebar pemotongan (pengangkatan) adalah 0.6 m karena dibatasi oleh lebar juring 1.2 m (Gambar 37) dan panjang daun serasah adalah 161.51 cm (Tabel 6).
4. Pembuatan Gambar Kerja Pembuatan gambar kerja dimaksudkan sebagai acuan dalam pembuatan prototipe. Gambar keja dilengkapi dengan keterangan ukuran dan bahan rencana. Dengan adanya gambar kerja dapat dilihat dari bagian-bagian yang akan dirangkai menjadi sebuah prototipe.
5. Pembuatan Prototipe Mesin Pencacah Serasah Tebu Setelah desain mesin pencacah serasah tebu ini selesai, kemudian dibuatlah prototipe mesin pencacah serasah tebu sesuai dengan hasil rancang bangun yang telah dilakukan. Pembuatan prototipe ini dilakukan di Bengkel Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor. Pembuatan prototipe ini dilakukan agar dapat dilakukan pengujian di lapangan apakah alat tersebut dapat berfungsi sesuai dengan desain yang diinginkan atau tidak.
6. Pengujian Fungsional Pengujian fungsional dilakukan untuk mengetahui apakah setiap unit pada mesin telah berfungsi dengan baik atau tidak. Pengujian ini dilakukan setelah mesin pencacah serasah tebu selesai dibuat. Dalam pengujian ini unit pencacah, unit pengangkat dan rangka harus dirangkai agar terintegrasi sesuai dengan yang direncanakan. Namun dalam pengujian ini mesin belum bisa dirangkai dengan traktor karena belum ada unit penggandeng. Oleh sebab itu, dalam pengujian ini mesin dalam keadaan statis. Mesin pencacah serasah tebu ini dioperasikan di tempat dengan digerakkan oleh motor diesel dengan daya 8.5 hp dan dengan kecepatan putar sebesar 2200 rpm tanpa diberikan beban berupa serasah tebu itu sendiri. Pengujian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah seluruh bagian mesin telah berfungsi dengan baik sebelum dilakukan pengujian kinerja. Pada pengujian ini dilakukan pengukuran kecepatan putar dari konveyor dan silinder penarik dengan menggunakan tachometer. Dari hasil pengukuran tersebut akan diketahui apakah putaran konveyor dan silinder penarik sudah optimal atau belum dengan digerakkan oleh motor diesel.
7. Pengujian Kinerja Pengujian kapasitas pengangkatan serasah ditujukan untuk mengetahui jumlah serasah yang dapat diangkat dan diumpankan ke unit pencacah berdasarkan satuan waktu. Pada pengujian ini dilakukan pengukuran kecepatan putar dari konveyor dan silinder penarik dengan menggunakan tachometer. Pengujian ini akan diambil 10 kg sampel yang dilakukan 3 kali dan dicatat waktu kerja efektif. Sehingga akan didapatkan serasah yang terangkat setiap jam nya (kg/jam). 18
Perhitungan kapasitas kerja pengangkatan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : 9/
:;< =>
(8)
Di mana : KP = kapasitas pengangkatan (kg/jam) mSa = massa serasah yang terangkat (kg) tK = waktu pengangkatan (jam)
19
