III.
METODE PENELITIAN
A. WAKTU DAN TEMPAT Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret sampai dengan bulan Juni 2009 bertempat di Bengkel Teknik Mesin Budidaya Pertanian Bengkel Metanium, Leuwikopo, dan lahan percobaan Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Kondisi lintasan pada penelitian yaitu beton dan tanah seperti terlihat pada Gambar 1 berikut.
a)
b)
Gambar 1. Lintasan (a) beton dan (b) tanah
B. BAHAN DAN ALAT 1. Bahan Bahan yang akan digunakan dalam penelitian kali ini adalah bahan bakar solar dan minyak kelapa yang diperoleh dari PT. Guanhien, Ciamis. 2. Alat Alat yang dipergunakan dalam penelitian sebagai berikut: a) Traktor tangan Yanmar bromo DX (traktor uji) b) Traktor Yanmar YM 330 T (traktor beban) c) Set drawbar dynamometer (load cell, Kyowa type LT-5TSA71C) d) Kabel sensor e) Set pencatat handystrain meter UCAM-1A f) Tachometer dan Stop watch g) Pita ukur dan patok h) Penetrometer
20
i) Ring sample, timbangan, dan oven j) Pipa tembaga ukuran ¼ inchi k) Peralatan bengkel (tang, obeng, kunci pas, kunci ring, palu, jangka sorong atau mikrometer sekrup, las, gerinda, mesin bor, mesin bubut dan sebagainya. Prosedur pengoperasian traktor tangan dengan bahan bakar minyak kelapa yaitu pertama-tama traktor dihidupkan dengan menggunakan bahan bakar solar selama 10 menit (Miftahuddin, 2009). Setelah itu, kran minyak kelapa dibuka penuh dan kran solar ditutup secara perlahan-lahan. Setelah selesai digunakan, cara untuk mematikan engine traktor yaitu kran solar dibuka penuh dan kran minyak kelapa ditutup secara perlahan-lahan. Traktor tangan Yanmar Bromo DX (Gambar 2) yang diuji memiliki spesifikasi seperti disajikan pada Tabel 5.
Gambar 2. Traktor Yanmar Bromo DX
Tabel 5. Spesifikasi taktor uji Merk Model Jenis mesin Bahan bakar Volume silinder Sistem kerja Rpm max Gigi transmisi Ukuran ban karet
Yanmar Bromo dx Diesel Solar 493 4 langkah 2200 rpm 4 gigi maju dan 2 gigi mundur 5-13 mm
21
C. PROSEDUR PENELITIAN Pembuatan heat exchanger
Pengukuran pendahuluan kecepatan traktor dan kalibrasi load cell
Pengujian slip, drawbar power, dan efisiensi lapang
Data slip, drawbar power, dan efisiensi lapang lapang
Pengolahan data slip, drawbar power, dan efisiensi lapang
Slip, drawbar power, dan efisiensi lapang Gambar 3. Bagan tahapan penelitian 1. Pembuatan elemen pemindah panas Elemen pemindah panas atau heat exchanger dibuat menggunakan pipa tembaga. Pipa tembaga memiliki nilai konduktivitas panas 386 W/m K, selain itu tembaga juga memiliki titik lebur yang tinggi yaitu 1089 °C sehingga dapat tahan terhadap suhu gas buang yang hanya berkisar antara 300 – 600 °C. Sistem pemindahan panas menggunakan heat exchanger dapat dilihat pada Gambar 4.
22
Gambar 4. Pembuatan heat exchanger Pada pembuatan elemen pemanas ini, digunakan pipa tembaga yang ukurannya mendekati ukuran selang bahan bakar motor Diesel pada umumnya, sehingga mudah dirangkaikan pada sistem penyaluran bahan bakar motor Diesel. Diameter pipa tembaga yang digunakan adalah 1/4 inchi dengan panjang 220 cm (Miftahuddin 2009).
2. Persiapan Sebelum pengujian di lintasan uji dilakukan, ada beberapa hal yang harus dipersiapkan, yaitu: a). Persiapan traktor tangan Yanmar Bromo DX dan traktor beban, b). Persiapan instrumen pengukur serta, c). Persiapan lintasan uji. Persiapan pada traktor uji dengan memeriksa kondisinya sehingga pada saat pengujian tidak terjadi kesalahan baik itu berupa teknis maupun non-teknis. Pemeriksaan yang dilakukan adalah pengecekan oli, air radiator, transmisi, dan rpm. Pemeriksaan juga dilakukan untuk traktor beban dengan memeriksa ketersediaan bahan bakar, oli, air radiator dll. Traktor beban yang dipakai dapat dilhat pada Gambar 5 dengan spesifikasi lebih lengkap disajikan pada Tabel 6.
23
Gambar 5. Traktor YanmarYM330T
Tabel 6. Spesifikasi traktor beban Merk Model Jenis mesin Bahan bakar Jumlah silinder Siste kerja Power/ pada rpm Rpm max Gigi transmisi Panjang as depan/belakang Ukuran ban belakang Ukuran ban depan
Yanmar YM330T diesel Solar 3 4 langkah 33 hp/2600 rpm 3200 rpm 8 gigi maju dan 2 gigi mundur 115 cm/115 cm 12.4/11-28 5.50-16
Pengecekan pada instrumen ukur dilakukan sebelum pengujian di lintasan uji dilakukan, jika perangkat alat ukur sudah diset antara traktor beban dan traktor uji kemudian diberi beban tarikan, angka keluaran pada handy strain meter berubah berarti setingan alat benar. Sesaat pengukuran akan dimulai handy strain di-adjustmen (menset angka pada handy strain supaya nol).
24
Sebelum pengujian di lapangan, lintasan uji dan peralatan disiapkan terlebih dahulu. Lintasan beton dibersihkan dari tanah, daun-daunan dan rumput. Lintasan rumput dirapikan dengan memotong rata rumput dan dibersihakan dari daun-daun, plastik, kayu dll. Kondisi lintasan tanah diamati dengan mengukur kadar air, kerapatan isi tanah, dan tahanan penetrasi. Pengukuran kadar air dan kerapatan isi tanah dilakukan dengan mengambil 8 sampel tanah secara acak pada lintasan tanah menggunakan ring sample seperti Gambar 6. Sebelumnya kedua lintasan diberi tanda setiap 10 m untuk pengukuran kecepatan maju traktor uji.
Gambar 6. Pengambilan sampel tanah pada lintasan rumput
3. Kalibrasi Load Cell Kalibrasi load cell dilakukan dengan cara memberikan beberapa tingkat beban pada load cell yang akan diteruskan ke alat pembaca sebagai masukan. Langkah awal pada kalibrasi ini adalah memasang drawbar dynamometer pada sebuah katrol. Dalam hal ini katrol adalah sebagai alat bantu menggantungkan drawbar dynammometer dan beban. Lalu dilanjutkan dengan menghubungkan kabel
sensor pada
drawbar
dynamometer dan handystrain meter. Berikan beberapa tingkat beban pada drawbar dynamometer dan baca keluaran (dalam µε) pada handystrain meter.
25
4. Pengamatan Kondisi Lintasan Sebelum dilakukan pengujian pada lintasan tanah, kondisi lintasan diamati pada titik-titik pengukuran dengan parameter yang diamati adalah: a) Kadar air dan kerapatan isi tanah Kadar air merupakan jumlah air yang tersedia dalam pori tanah dalam massa tertentu. Kadar air tanah diukur dengan mengambil sampel tanah pada linatasan uji dengan ring sampel, kemudian dirimbang (massa tanah basah + ring sampel). Contoh tanah dikeringkan dalam oven selama 24 jam dengan suhu 1100C kemudian ditimbang (massa tanah kering + ring sampel). Kadar air dan kerapatan isi tanah untuk seluruh contoh dihitung. Kadar air tanah dihitung (Setiawan et al, 2002) dengan rumus:
KA
mtb mtk x100% ………………………………………. (6) mtk
Dimana : KA = kadar air basis kering (%) mtb = massa tanah basah (g) mtk = masa tanah kering (g) Kerapatan isi tanah dapat dihitung dengan rumus (Setiawan et al 2002):
ρd
mtk ……………………………………………………………. (7) Vt
Dimana : ρd
= kerapatan isi tanah (g/cm3)
mtk = massa tanah kering (g) Vt
= volume tanah dalam ring sampel (cm3)
Untuk perhitungan kadar air dan keraptan isi tanah selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 3. b) Penetrasi tanah Untuk penetrasi tanah dilakukan dengan menggunakan penetrometer tipe SR-2 (Gambar 11) dentgan kerucut berpenampang 2 cm2 . pengukuran dilakukan pada 10 titik berbeda dengan kedalaman 1-5 cm, 5-10 cm, 10-15 cm. Tahanan pentrasi dihitung dengan rumus (Setiawan et al, 2002) berikut:
26
Cl
98 xFp ……..………………………………………………. (8) Ak
Dimana : Cl = tahanan penetrasi tanah (kPa) Fp = gaya penetrasi terukur pada penetrometer ditambah massa penetrometer (kg) Ak = Luas penampang kerucut (cm2)
Gambar 7. Pengukuran penetrasi lintasan tanah
D. PENGUKURAN KINERJA Pengujian kinerja motor bakar dilakukan dalam dua tahap. Pertama, pengujian dilakukan pada saat motor bakar menggunakan bahan bakar solar. Kedua, pengujian dilakukan pada saat motor bakar menggunakan bahan bakar minyak kelapa yang telah dipanaskan. Dari kedua hasil pengujian tersebut nantinya akan didapatkan perbandingan kinerja motor bakar antara yang menggunakan bahan bakar solar dengan yang menggunakan bahan bakar minyak kelapa. Parameter keluaran hasil adalah tenaga tarik, slip, dan efisiensi lapang dengan implemen bajak singkal.
27
1. Pengukuran Drawbar Power Pengukuran drawbar power untuk mengetahui besarnya gaya tarik horizontal yang dihasilkan roda traksi dengan gandengan traktor Yanmar YM 330T. Dilakukan untuk beberapa kecepatan dengan menggunakan drawbar power meter yang dilengkapi handystrain meter. Pada waktu berjalan, kecepatan maju traktor diukur dengan cara mengukur waktu dan jarak yang ditempuh oleh traktor pada 5 putaran roda (Gambar 8). Drawbar power kemudian diukur dengan menggunakan persamaan (6) berikut ini (Wanders, 1978). DbP = Dbpull x V ................................................................................. (6) Dimana DbP
= tenaga pada drawbar ( drawbar power) (Watt)
Dbpull = gaya tarik bersih yang terukur (drawbar pull) (N) V
= kecepatan rata-rata maju traktor (m/s)
Load cell Traktor uji
Traktor beban
Gambar 8. Skema pengukuran drawbar power
2. Pengukuran Slip a. Mengukur jarak tempuh teoritis (So) dihitung dengan mengukur diameter roda traktor, kemudian disubsitusikan kepersamaan (10) berikut: St = 5 x π Dw................................................................................. (10)
Dw
Permukaan landasan
Gambar 9. Pengukuran diameter roda traksi (Dw)
28
b. Mengukur jarak tempuh 5 kali putaran roda tampa beban sebanyak tiga kali ulangan. Roda diberi tanda, kemudian dihitung setiap kali tanda pada roda menyentuh permukaan landasan sebagai satu putaran. Setelah 5 kali putaran ukur dengan pita ukur (So).
w 2
1
Dw
Permukaan landasan
4
10
5
Jarak tempuh 5 putaran roda
Gambar 10. Pengukuran jarak tempuh 5 putaran roda
c. Gandengkan traktor roda empat Yanmar YM 330T untuk megukur jarak tempuh 5 kali putaran roda. Slip traktor yang diuji dapat dihitung dengan persamaan (5)
3. Efisiensi Lapang (Eff) a. Mengukur Kapasitas lapang teoritis (KLT) menggunakan bajak singkal seperti pada Gambar 11, dihitung dengan persamaan berikut : b. KLT = 0.36 ( v x lp )....................................................................... (11) Dimana :
KLT
= Kapasitas lapang teoritis (ha/jam)
V
= Kecepatan rata-rata (m/detik)
lp
= lebar pembajakan rata-rata (m)
0.36
= faktor konversi dari m2/det ke ha/jam (1 m2/det =
0,36
ha/jam).
c. Untuk menghitung kapasitas lapang pengolahan efektif (KLE) diperlukan data waktu kerja keseluruhan kerja dari mulai bekerja hingga selesai (WK) dan luas tanah hasil pengolahan keseluruhan (L). Persamaan yang dipakai adalah : KLE =
..........................................................................................(12)
29
Dimana :
KLE
= Kapasitas lapang efektif (ha/jam)
L
= Luas lahan hasil pengolahan (m2)
WK
= Waktu kerja (s)
d. Persamaan yang dipakai untuk menghitung Efisiensi Lapang (Eff) adalah : Eff =
x100%.............................................................................(13)
Gambar 11. Pembajakan dengan bajak singkal
30
