II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penanganan Panen TBS Panen adalah pengambilan buah kelapa sawit yang telah memenuhi kriteria matang panen dari pohonnya, selanjutnya bersama-sama brondolannya dikumpulkan untuk diangkut ke pabrik. Panen merupakan kegiatan inti dari operasional perkebunan kelapa sawit, karena merupakan sumber pendapatan perusahaan secara langsung melalui penjualan CPO dan PKO (Sinaga 2011). Menurut Lubis (1992) panen merupakan salah satu kegiatan yang sangat penting pada pengelolaan tanaman kelapa sawit menghasilkan. Keberhasilan panen akan menunjang pencapaian produktivitas tanaman kelapa sawit. Pengelolaan tanaman yang sudah baku dan potensi produksi di pohon yang tinggi, tidak ada artinya jika panen tidak dilaksanakan secara optimal. Kegiatan panen kelapa sawit meliputi pemotongan tandan, memungut atau mengumpulkan dan mengangkut. Cara panen mempengaruhi kuantitas dan kualitas produksi, sebab menurut Pahan (2006), selama kegiatan panen dan pengangkutan tandan, asam lemak bebas (ALB) bisa naik dengan cepat, yaitu dengan adanya luka–luka pada buah karena benturan mekanis yang dapat mempercepat proses hidrolisis serta meningkatkan proses oksidasi. Hasil panen yang baik ditentukan oleh manajemen yang baik, mulai dari pembukaan lahan hingga pemanenan kelapa sawit itu sendiri. Kegiatan panen secara umum dapat dilihat dalam Gambar 1.
(a) Pemotongan tandan
(d) Pengangkutan ke pabrik
(b) Pengangkutan ke TPH
(c) Pengumpulan
Gambar 1. Kegiatan panen kelapa sawit (Sumber: Panggabean 2009)
3
Sistem panen juga mempengaruhi hasil akhir dari kegiatan panen TBS. Secara umum, sistem panen ini terbagi menjadi sistem ancak giring dan ancak tetap. Ancak panen adalah luasan tertentu dari areal tanaman dimana kegiatan panen dilaksanakan oleh satu pemanen. Ancak tetap merupakan ancak yang diberikan kepada pemanen untuk diselesaikan pada hari tersebut tanpa ada perpindahan dan akan dikerjakan terus menerus oleh pemanen yang sama pada setiap rotasi. Keuntungan menerapkan ancak tetap yaitu, ancak terjaga kondisi pohonnya, ancak terjaga bersih, buah memungkinkan terpanen tuntas, bila terdapat kesalahan maka pelacakan akan mudah serta pemanen memiliki rasa tanggung jawab karena merasa memiliki ancak tersebut. Kekurangannya bila musim panen rendah, pemanen sulit mendapatkan target janjang sehingga biaya panen akan tinggi, buah akan terlambat diangkut ke pabrik karena pemanen mengumpulkan hasil ke TPH bila panen sudah selesai, serta kemungkinan buah mentah dipanen tinggi (Sinaga 2011). Hanca giring adalah sistem hanca panen giring tetap per kemandoran, yaitu menempatkan pemanen dengan cara digiring dari satu hanca ke hanca selanjutnya dalam seksi panen yang telah ditetapkan pada hari tersebut. Ancak masing-masing pemanen luasnya 2.5-3 ha pada setiap seksi panen. Seksi panen adalah luas areal satu afdeling yang harus selesai dipanen dalam satu hari. Pengangkutan TBS merupakan bagian yang tidak kalah penting pada proses produksi di perkebunan kelapa sawit. Ada empat hal yang menjadi sasaran kelancaran transport buah; yaitu, menjaga agar asam lemak bebas (ALB) produksi harian 2-3%, kapasitas atau kelancaran pengolahan di pabrik, keamanan TBS di lapangan, dan biaya (Rp/kg TBS) transport yang minimum. Menurut Setyamidjaja (1991) buah kelapa sawit yang sudah matang dan masih segar hanya mengandung 0.1% asam lemak. Tetapi buah-buah yang sudah memar atau pecah dapat mengandung asam lemak bebas sampai 50%, hanya dalam waktu beberapa jam saja. Oleh karena itu, pengangkutan tandan buah segar (TBS) sangat mempengaruhi kualitas dari TBS (Pahan 2006). Menurut Pahan (2006) pengangkutan TBS dan brondolan adalah kegiatan pengangkutan dari tempat penampungan hasil (TPH) ke pabrik kelapa sawit pada setiap hari panen. Pada prinsipnya TBS dan brondolan harus diangkut secepatnya ke PKS untuk diolah pada hari itu juga. Hal ini dilakukan supaya minyak yang dihasilkan tetap bermutu baik. Oleh karena itu, pengangkutan panen merupakan unsur yang sangat penting agar tandan dapat masuk segera ke pabrik untuk diolah pada hari panen. Pengelolaan panen sejak mulai dari persiapan panen hingga pengangkutan tandan buah segar ke pabrik kelapa sawit perlu mendapatkan penanganan yang baik, khususnya pada areal perkebunan di lahan gambut. Hal ini berkaitan dengan kendala lingkungan fisik yang lebih berat dibandingkan di lahan kering tanah mineral. Alat panen yang digunakan oleh perusahaan kelapa sawit secara umum dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Alat panen No 1
Nama Alat Egrek
2
Dodos besar
3
Dodos kecil
Kegunaan Untuk memotong pelepah dan tangkai buah pada saat panen, digunakan pada pohon sawit yang tinggi. Alat untuk pemanenan buah pada pohon sawit yang tidak terlalu tinggi. Mempunyai mata dodos dengan lebar 14 cm dengan diameter gagang ± 5 cm. Alat untuk pruning dan kastrasi, terutama digunakan pada pohon sawit TBM, dengan lebar mata dodos ± 8 cm
4
No 4 5 6 7 8 9
Nama Alat Angkong Kampak Tajok Batu asah Garu Karung
Kegunaan Alat bantu pengeluaran TBS dari dalam lahan ke TPH. Alat pemotong tangkai TBS yang panjang. Untuk menaikan TBS ke dalam angkong atau menaikan TBS ke dump truck. Sebagai alat asah untuk mata dodos dan pisau egrek. Untuk bongkar-muat TBS dari dump truck. Sebagai tempat untuk mengumpulkan berondolan.
2.2 Kelapa Sawit di Lahan Gambut Keterbatasan lahan produktif menyebabkan ekstensifikasi pertanian mengarah pada lahanlahan marjinal. Lahan gambut adalah salah satu jenis lahan marjinal yang dipilih, terutama oleh perkebunan besar, karena relatif lebih jarang penduduknya sehingga kemungkinan konflik tata guna lahan relatif kecil. Indonesia memiliki lahan gambut terluas di antara negara tropis, yaitu sekitar 21 juta ha, yang tersebar terutama di Sumatera, Kalimantan dan Papua (BB Litbang SDLP, 2008). Namun karena variabilitas lahan ini sangat tinggi, baik dari segi ketebalan gambut, kematangan maupun kesuburannya, tidak semua lahan gambut layak untuk dijadikan areal pertanian. Dari 18,3 juta ha lahan gambut di pulau-pulau utama Indonesia, hanya sekitar 6 juta ha yang layak untuk pertanian (Tabel 2). Tabel 2. Luas total lahan gambut dan yang layak untuk pertanian serta sebarannya di Indonesia Pulau/propinsi Luas Total (ha) Layak untuk Pertanian (ha) Sumatra 6244101 2253733 Riau 4043600 774946 Jambi 716839 333936 Sumatra Selatan 1483662 1144851 Kalimantan 5072249 1530256 Kalimantan Tengah 3010640 6727723 Kalimantan Barat 1729980 694714 Kalimantan Selatan 331629 162819 PapuadanPapuaBarat 7001239 2273160 Total 18317589 6057149 Sumber : BB Litbang SDLP (2008) dalam Agus dan Subiksa (2008) Perkembangan usaha dan infestasi kelapa sawit terus mengalami pertumbuhan yang sangat pesat.Luas areal perkebunan kelapa sawit di Indonesia pada tahun 2009 diperkirakan mencapai 7.327.331 ha. Dari sekitar 26.32 juta ha lahan yang dapat ditanami kelapa sawit di Indonesia, sedikitnya ada 5.6 juta ha dintaranya lahan gambut yang dapat digunakan untuk perkebunan kelapa sawit.Secara agronomis lahan gambut dapat memungkinkan sebagai perluasan penanaman kelapa sawit, namun memiliki kendala yang lebih banyak dibanding dengan pengelolalaan perkebunan sawit di tanah mineral. Kendala yang dihadapi oleh perkebunan di lahan gambut di antaranya: pengelolaan tata air, penurunan permukaan tanah (subsidence), kesuburan tanah rendah, permasalahan hama dan
5
penyakit dan pembangunan infrastruktur mahal dll. Namun demikian jika lahan gambut dikelola dengan baik, tanaman kelapa sawit juga dapat menghasilkan produksi yang tinggi. Menanam kelapa sawit di lahan gambut akan berhadapan dengan faktor pembatas utama, yaitu masalah drainase. Pada kondisi alami, gambut mengandung air yang berlebihan dengan kapasitas memegang air (water holding capactity) 20 – 30 kali dari beratnya, sehingga menimbulkan kondisi aerasi yang buruk. Keberhasilan penanaman kelapa sawit di lahan gambut dimulai dengan pembangunan sistem pengelolaan air (water management) yang baik. Pengelolaan air yang efektif adalah kunci untuk mendapatkan pertumbuhan dan produktivitas yang optimal sesuai potensi tanaman. Dengan mempertahankan ketinggian air 60–70 cm dari permukaan tanah diharapkan dapat memperbaiki zona perakaran sehingga penyerapan unsur hara menjadi lebih optimal. Selain itu, ketinggian permukaan air tersebut dapat membantu mengurangi laju penurunan permukaan gambut. Kelebihan air ini juga mungkin menjadi faktor pembatas akibat drainase yang sangat terhambat sehingga mengakibatkan genangan periodik maupun permanen. Kondisi ini akan mengakibatkan dampak buruk bagi tanaman, yaitu terhambatnya perkembangan akar akibat respirasi yang tertekan dan perubahan sifat kimia tanah sehingga mengakibatkan menurunnya ketersediaan hara untuk tanaman. Khusus pada tanaman kelapa sawit, kondisi ini akan mengakibatkan gejala defisiensi nitrogen dan hara lainnya pada tanaman yang ditandai dengan keragaman tanaman yang menguning pucat dan pertumbuhannya kerdil.
2.3 Karakteristik Lahan Gambut Karakteristik fisik gambut yang penting dalam pemanfaatannya untuk pertanian meliputi kadar air, berat isi (bulk density, BD), daya menahan beban (bearing capacity), subsiden (penurunan permukaan), dan mengering tidak balik (irriversible drying). Kadar air tanah gambut berkisar antara 100 – 1.300% dari berat keringnya (Mutalib et al., 1991). Artinya bahwa gambut mampu menyerap air sampai 13 kali bobotnya. Dengan demikian, sampai batas tertentu, kubah gambut mampu mengalirkan air ke areal sekelilingnya. Kadar air yang tinggi menyebabkan BD menjadi rendah, gambut menjadi lembek dan daya menahan bebannya rendah (Nugroho, et al, 1997; Widjaja-Adhi, 1997). BD tanah gambut lapisan atas bervariasi antara 0,1 sampai 0,2 g cm-3 tergantung pada tingkat dekomposisinya. Gambut fibrik yang umumnya berada di lapisan bawah memiliki BD lebih rendah dari 0,1 g/cm3, tapi gambut pantai dan gambut di jalur aliran sungai bisa memiliki BD > 0,2 g cm-3 (Tie and Lim, 1991) karena adanya pengaruh tanah mineral. Volume gambut akan menyusut bila lahan gambut didrainase, sehingga terjadi penurunan permukaan tanah (subsiden). Selain karena penyusutan volume, subsiden juga terjadi karena adanya proses dekomposisi dan erosi. Dalam 2 tahun pertama setelah lahan gambut didrainase, laju subsiden bisa mencapai 50 cm. Pada tahun berikutnya laju subsiden sekitar 2 – 6 cm tahun-1 tergantung kematangan gambut dan kedalaman saluran drainase. Adanya subsiden bisa dilihat dari akar tanaman yang menggantung. Kecepatan subsiden tergantung pada banyak faktor, antara lain tingkat kematangan gambut, tipe gambut, kecepatan dekomposisi, kepadatan dan ketebalan gambut, kedalaman drainase, iklim, serta penggunaan lahan. Proses subsiden berlangsung sangat cepat; bisa mencapai 20-50 cm tahun-1 pada awal dibangunnya saluran drainase (Welch dan Nor 1989 dalam Agus dan Subika 2008), terutama disebabkan besarnya komponen konsolidasi dan pengkerutan. Dengan berjalannya waktu maka subsiden mengalami kestabilan.
6
Rendahnya BD gambut menyebabkan daya menahan atau menyangga beban (bearing capacity) menjadi sangat rendah.Hal ini menyulitkan beroperasinya peralatan mekanisasi karena tanahnya yang empuk. Gambut juga tidak bisa menahan pokok tanaman tahunan untuk berdiri tegak. Tanaman perkebunan seperti karet, kelapa sawit atau kelapa seringkali doyong atau bahkan roboh. Pertumbuhan seperti ini dianggap menguntungkan karena memudahkan bagi petani untuk memanen sawit. Sifat fisik tanah gambut lainnya adalah sifat mengering tidak balik. Gambut yang telah mengering, dengan kadar air <100% (berdasarkan berat), tidak bisa menyerap air lagi kalau dibasahi. Gambut yang mengering ini sifatnya sama dengan kayu kering yang mudah hanyut dibawa aliran air dan mudah terbakar dalam keadaan kering (Widjaja-Adhi, 1988). Gambut yang terbakar menghasilkan energi panas yang lebih besar dari kayu/arang terbakar. Gambut yang terbakar juga sulit dipadamkan dan apinya bisa merambat di bawah permukaan sehingga kebakaran lahan bisa meluas tidak terkendali.
2.4 Penggunaan Alat/Mesin untuk Mengangkut TBS Pentingnya transportasi TBS secara tepat waktu baik menuju TPH maupun pabrik membuat berbagai perkebunan kelapa sawit menggunakan berbagai peralatan yang dianggap paling efektif sesuai dengan keadaan lahannya. Perkembangan alat angkut sudah semakin maju mulai dari pengoperasian secara manual, digandengkan dengan traktor sampai berpenggerak sendiri. Namun setiap jenis alat/mesin yang digunakan memiliki karakteristik yang berbeda danmemiliki kelebihan serta kekurangan sesuai dengan kondisi perkebunan. Beberapa jenis alat/mesin angkut yang digunakan untuk transportasi TBS adalah sebagai berikut:
2.4.1 Angkong Angkong merupakan alat yang digunakan untuk memindahkan hasil TBS dari kebun ke TPH (tempat pengumpulan hasil). Ilustrasi angkong dapar dilihat pada Gambar 2. Pemanen memuat angkong dengan 2-3 TBS, tergantung ukuran dan berat TBS. Umumnya beratTBS berkisar antara 15 – 50 kg. Apabila TBS ukuran besar, maka satu angkong hanya berisi 2 TBS, tetapiuntuk TBS ukuran kecil, angkong dapat diisi 3 TBS (Hendra dan Rahardjo 2009)
Gambar 2. Penggunaan angkong untuk transportasi TBS (Sumber: www.pn8.co.id/pn8/index.php) 7
2.4.2 Mini Traktor dengan Scissor / Hi-LiftTrailer Pengangkutan menggunakan hi-lift trailer yang digandengkan dengan traktor mini ini biasanya diaplikasikan pada areal yang memungkinkan traktor mini masuk. Biasanya mesin ini diaplikasikan pada kebun yang datar dengan permukaan tanah yang cukup keras (mineral), sedangkan untuk kebun pada areal rawa dan gambut mesin ini tidak memungkinkan untuk digunakan karena akan banyak terjadi slip pada roda. Traktor yang digunakan untuk menarik trailer biasanya adalah traktor mini dengan motor penggerak 30 hp sampai 50 hp. Traktor akan menggandeng trailer yang dilengkapi hi-lift menggunakan hidrolik dari traktor, sehingga proses unloading dapat dilakukan secara mekanis baik untuk ditempatkan pada pengumpulan atau langsung dimuat ke dalam bin. Bin merupakan bak besi dengan kapasitas angkut berkisar antara 4 – 12 ton TBS. Ilustrasi Mini traktor dengan scissor / hi-lift trailer dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Mini traktor dengan scissor/hi-lift trailer (Sumber: Wijayanto 2011)
2.5 Tipe Roda Traksi Berdasarkan mekanisme penyaluran tenaga pada alat traksi,traktor dibedakan menjadi 2, yaitu traktor tipe trek dan traktor beroda. Traktor tipe trek adalah traktor yang didesain untuk kesesuaian pada kondisi dan operasional yang menuntut tersedianya traksi yang besar dan tenaga tarikan atau drawbar power yang besar dan dapat memberikan perfomansi kendali yang lebih baik dari pada traktor beroda pneumatik (Eshelman, 1970). Luasan hubungan kontak antara bidang landasan dan alat traksi pada traktor dengan Crawler lebih menghasilkan traksi dibandingkan pada roda ban (Gambar 4).
8
Gambar 4. Bidang kontak roda rantai dan roda ban dengan landasannya (Liljedahl 1989) Menurut Setyawan (2005) pada umumnya trek (track) memiliki fungsi yang sama dengan roda ban. Perbedaannya terletak pada kekakuan roda dan pada ban angin. Dalam hal ini track memiliki wilayah kontak yang luas yang bermanfaat pada saat digunakan antara lain untuk : tenaga dorong dan gaya tarik yang besar, kapasitas bearing yang tinggi, tahanan gelinding (rolling resistance) yang rendah dan ketenggelaman (sinkage) yang rendah. Track berfariasi menurut ukuran dan bentuknya, yaitu dari : sepatu trek (track shoe), jumlah roda track, diameter roda, jumlah sepatu track, gerak pegas dari roda track, tekanan track, dan bahan sepatu track. Variasi ini terjadi di luar dari persyaratan desaintrack. Menurut Liljehdal, et al. (1979) persyaratan yang utama untuk menentukan desain track yaitu: 1) Persyaratan kapasitas bearing yang berhubungan dengan ukuran dan bentuk wilayah yang bersinggungan dengan jumlah dan diameter roda track. 2) Persyaratan gaya tarik. Hal ini sangat tergantung pada faktor yang sama (jumlah dan diameter roda track) dan pada beban verikal serta kekuatan track. 3) Persyaratan kisaran kecepatan. 4) Daya tahan yang diterima. Hal ini biasanya membatasi kecepatan maksimum dan mempengaruhi pada peraturan desain track bahwa sepatu track seharusnya tidak lebih luas dari yang harus dipenuhi. Ketinggian grouser yang mencukupi dapat mengurangi resiko retak atau pecah pada sepatu track. Daya tahan secara langsung berhubungan dengan tekanan track yang tepat. Untuk undercarriage tertentu, terdapat tekanan track tertentu yang tepat. 5) Persyaratan untuk bentuk sepatu track yang berfungsi untuk mencegah beban akibat tanah yang dapat menjadi penghalang. Menurut Liljehdal et al (1979), aplikasi track di bidang pertanian banyak digunakan di combine harverster, trailer, tetapi yang lebih penting aplikasi track di bidang pertanian adalah digunakan di tracktor Crawler sebagai alternatif digunakan wheeltracktor. TracktorCrawler berbeda dengan tracktor wheel dalam: 1) Kemampuan tarik yang tinggi per berat unit traktor. 2) Koefisien tahanan gelinding rendah. 3) Kecepatan maju lebih rendah. 4) Tenga mesin rendah per berat unit traktor. 9
5) 6) 7)
Kemampuan tarik tinggi sebanding dengan ukuran (panjang dan lebar). Kapasitas bearing yang lebih rendah dengan kemampuan ketenggelaman roda yang lebih kecil. Biasanya umur lebih panjang.
2.6 Beban dan Tenaga Analisis beban dan tenaga dari suatu alat yang digunakan sangat penting dilakukan agar dapat diketahui tingkat kemampuan dan kecepatan bekerja yang optimal dari alat yang diaplikasikan untuk kondisi pekerjaan tertentu. Berikut merupakan jenis beban/tahanan yang bekerja, tenaga yang tersedia pada mesin atau alat dan faktor pembatas tenaga.
2.6.1 Beban/Tahanan Beban/tahanan ini muncul ketika alat/mesin dioperasikan untuk melakukan pekerjaan berupa tahanan gelinding, tahanan kelandaian dan beban total. 2.6.1.1 Tahanan gelinding (rolling resistance) Tahanan gelinding didefinisikan sebagai tenaga tarik yang diperlukan untuk menggerakan tiap ton berat kendaraan termasuk muatannya diatas permukaan datar. Besarnya tergantung keadaan permukaan tanah dan berat kendaraan. Tahanan gelinding (RR) = CRR x W (kg) Dimana : W = Berat kendaraan (kg) CRR = Koefisien tahanan gelinding Penentuan besarnya nilai koefisien tahanan gelinding sangat dipengaruhi oleh kondisi permukaan jalan yang dilalui oleh peralatan, seperti yang ditunjukan pada Tabel 3. Tabel 3. Koefisien tahanan gelinding (CRR) Kondisi permukaan jalan Jalan terpelihara, ban tidak terbenam Jalan terpelihara, ban agak terbenam Ban terbenam, sedikit basah Keadaan jalan jelek Jalan berpasir gembur, jalan berkrikil Keadaan jalan sangat jelek Sumber: Wedhanto(2009)
Nilai koefisien (%) 2 3.5 5 8 10 15 – 20
Koefisien tahanan gelinding lebih spesifik dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Koefisien tahanan gelinding (CRR) Tipe dan keadaan landasan Rel besi Beton Jalan, macadam Perkerasan kayu
Koefisien tahanan gelinding Roda besi Roda ban 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 10
Jalan datar, tanpa perkerasan, kering Landasan tanah keras Landasan tanah gembur Landasan tanah lunak Kerikil, tidak dipadatkan Pasir. Tidak dipadatkan Tanah basah, lumpur Sumber: Rocmanhadi (1992)
0.05 0.10 0.12 0.16 0.15 0.15 -
0.04 0.04 0.05 0.09 0.12 0.12 0.16
2.6.1.2 Tahanan kelandaian Jika suatu kendaraan bergerak melaui suatu tanjakan, maka diperlukan tenaga traksi tambahan sebanding dengan besarnya landai tanjakan, demikian pula jika menurun, akan terjadi pengurangan tenga traksi, hal ini terjadi karena adanya pengaruh gravitasi. Dengan demikian tahanan kelandaian adalah tahanan yang akan diderita oleh setiap alat yang mendaki dikarenakan pengaruh gravitasi bumi. Tahanan ini akan berubah menjadi bantuan apabila jalur menurun. Tahanan kelandaian
= W x %k
2.6.1.3 Beban total Beban total adalah jumlah beban atau tahanan yang harus diatasi oleh alat pada suatu kondisi pekerjaan tertentu. Dalam hal ini hendaknya dianalisis mengenai beban-beban apa saja yang diterima suatu alat. Berikut adalah pengaruh tahanan gelinding dan tahanan kelandaian terhadap jenis alat. Menanjak(Up-Hill) Kendaraan beroda = Tahanan kelandaian + Tahanan Gelinding Kendaraan berantai = Tahanan kelandaian Datar (Level) Kendaraan beroda = Tahanan gelinding Kendaraan berantai = Nol Menurun (Down-Hill) Kendaraan beroda = Tahanan gelinding – tahanan kelandaian Kendaraan berantai = (minus) tahanan kelandaian Beban ini lah yang harus diatasi oleh suatu alat. Dengan demikian beban total adalah sama dengan tenaga yang dibutuhkan.
2.6.2 Tenaga yang Tersedia Adalah tenaga yang tersedia pada suatu mesin. Besar kecilnya tenaga ini tergantung “horse power” dari mesin itu sendiri. Horse power ini akan berubah menjadi beberapa tingkat tenaga tarik (drawbar pull). Besarnya tenaga tarik ini bervariasi, umumnya makin tinggi kecepatan makin rendah tenaga tariknya, demikian pula sebaliknya.
2.6.3 Faktor Pembatas Tenaga Tenaga yang tersedia pada suatu mesin tidak dapat dipergunakan seluruhnya karena dibatasi oleh adanya faktor traksi kritis dan keringgian daerah kerja (altitude). 11
2.6.3.1 Traksi kritis Traksi kritis adalah daya cengkram suatu alat akibat adanya adhesi antara roda penggerak dari alat tersebut dengan permukaan tanah. Batas kritis dari daya cengkram ini disebut traksi kritis, sebab alat tidak mungkin dapat memiliki daya cengkram melebihi batas kritis ini, walaupun terhadap alat tersebut dilakukan suatu perubahan agar “horse power”nya meningkat.Jika terdapat geseran yang cukup antara permukaan roda dengan permukaan jalan, maka tenaga mesin dapat dijadikan tenaga traksi maksimal. Tetapi sebaliknya jika tidak cukup terdapat geseran antara roda dengan permukaan jalan, maka kelebihan tenaga mesin dilimpahkan kepada roda dan akan mengakibatkan terjaninya slip. Koefisien traksi dapat disebut sebagai suatu faktor yang harus dikalikan dengan berat total kendaraan untuk memperoleh traksi kritis. Besarnya nilai traksi kritis ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus: Traksi kritis (TK) = W x Ct Keterangan:
W = berat kendaraan / alat pada roda penggerak (kg) Ct = koefisien traksi Koefisien traksi berdasarkan tipe dan keadaan tanah serta jenis roda dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Koefisien traksi berdasarkan tipe dan keadaan tanah, serta jenis roda Tipe dan keadaan tanah Beton, kering dan kasar Tanah liat, kering Tanah liat, basah Pasir basah bercampur kerikil Pasir lepas dan kering Tanah berlumpur Sumber: Wedhanto (2009)
Jenis roda Roda ban 0.80 – 1.00 0.50 – 0.70 0.40 – 0.50 0.30 – 0.40 0.20 – 0.30 0.20
Track 0.45 0.90 0.70 0.35 0.30 0.15
2.7 Proses Desain Perancangan (design) secara umum dapat didefinisikan sebagai formulasi suatu rencana untuk memenuhi kebutuhan manusia. Sehingga secara sederhana perancangan dapat diartikan sebagai kegiatan pemetaan dari ruang fungsional (tidak kelihatan/imajiner) kepada ruang fisik (kelihatan dan dapat diraba/dirasa) untuk memenuhi tujuan-tujuanakhir perancang secara spesifik atau obyektif. Rangkaian kegiatan iterarif yang mengaplikasikan berbagai teknik dan prinsipscientifik yang bertujuan untuk mendefinisikan peralatan, proses, atau sistem secara detail sehingga dapat direalisasikan. Dalam scope yang lebih spesifik machine design adalah kegiatan yang berhubungan dengan “penciptaan (creation)” machinery yang dapat melakukan fungsinya dengan baik, safe, dan handal. Menurut Ullman (1992), alasan penerapan perancangan adalah karena adanya kebutuhan produk baru,efektifitas biaya, dan kebutuhan akan produk yang berkualitas tinggi. Masalah yang sering muncul pada produk baru adalah produk tersebut tidak berfungsi sebagaimana mestinya, membutuhkan waktu yang lama dalam merealisasikannya di masyarakat, biaya terlalu mahal, dan
12
hasil produk yang kurang memuaskan. Dari permasalahan-permasalahan tersebut maka perlu dilakukan analisis permasalahan untuk mendapatkan solusi melalui tahapan perencanaan yang tepat. Perencanaan merupakan tahapan bagaimana untuk memperoleh suatu produk tertentu yang sesuai dengan kebutuhan yang ada. Tahapan-tahapan dalam melakukan perancangan meliputi identifikasi masalah, analisis masalah, konsep desain, pembuatan prototipe, dan pengujian kerja prototipe. Menurut Harsokoesoemo (1999), perancangan adalah kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat untuk meringankan hidupnya. Perancangan terdiri dari serangkaian kegiatan yang berurutan, oleh karena itu perancangan kemudian disebut sebagai proses yang mencakup seluruh kegiatan yang terdapat dalam proses perancangan tersebut. Perancangan dianggap dimulai identifikasi kebutuhan produk yang diperlukan masyarakat. Berawal dari diidentifikasikannya kebutuhan produk tersebut maka proses perancangan berlangsung. Kegiatan-kegiatan dalam proses perancangan disebut fase. Salah satu deskripsi proses perancangan adalah deskripsi yang menyebutkan bahwa proses perancangan terdiri dari fase-fase seperti terlihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Diagram alir proses perancangan (Sumber : Harsokoesoemo 1999) Pada umumnya perancangan alat/mesin menggunakan pendekatan secara fungsional dan struktural. Pendekatan fungsional adalah pendekatan untuk menentukan fungsi – fungsi tunggal dan mekanisme yang harus dibangkitkan agar tujuan perancangan dapat tercapai. Pendekatan struktural pendekatan yang digunakan untuk mendapatkan persyaratan teknik yaitu nilai kuantitatif yang mempunyai spesifikasi tertentu.
2.8 Ergonomi Ergonomika berasal dari bahasa Yunani yaitu ergos yang berarti kerja dan nomos yang berarti hukum. Ergonomika adalah satu ilmu yang memastikan bahwa kebutuhan manusia akan keselamatan dan efisiensi kerja dapat terpenuhi didalam rancangan suatu alat atau sistem kerja (Bridger, 1995).
13
Ergonomika secara umum membutuhkan suatu ilmu tentang sistem, dimana manusis, mesin dan lingkungan seling berinteraksi dengan tujuan untuk menyesuaikan suatu tugas kepada manusia yang berhubungan dengannya. Jadi ergonomika dapat diartikan sebagai aturan kerja atau perkaikan antara orang dengan lingkungan kerjanya. Ergonomika merupakan ilmu yang bersifat multi-disiplin, diantaranya melibatkan ilmu anatomi, kimia, biologi, fisiologi, psikologi, motor penggerakering dan manajemen. Dalam batas tertentu manusia dituntut mampu berdaptasi dengan fasilitas dan lingkungan kerjanya, tetapi terlebih yang penting adalah menyesuaikan lingkungan kerja dan fasilitas sehingga tidak melampaui batas kemampuan manusia (Kiesmanto et al 1997).
2.9 Aplikasi Antropometri dalam Desain Antropometri adalah pengukuran tubuh manusia. Kata ini berasal dari bahasa Yunani yaitu antropos (manusia) dan metron (pengukuran). Data antropometri digunakan untuk mengetahui dimensi fisik ruang kerja dan alat kerja agar terjadi kesesuian antara dimensi alat dan dimensi manusia (Bridger 1995). Data antropometri dapat digunakan untuk optimasi dimensi benda yang sering digunakan manusia atau mendesain alat atau mesin agar operator dapat mengoperasikan dengan nyaman, efisien dan aman (Nasir 2001). Metode penilaian kesesuaian gerak yang menggunakan data antropometri adalah RULA (Rapid Upper Limb Assessment)Analysis. Penilaian ini digunakan untuk pengambilan keputusan disain aman/ergonomis atau tidak. Dalam mempermudah penilaian dalam RULA analysis, maka tubuh dibagi atas dua segmen grup yaitu, grup A terdiri atas lengan atas (upper arm), lengan bawah (lower arm) dan pergelangan tangan (wrist). Sedangkan grup B terdiri dari leher (neck), punggung (trunk) dan kaki (legs) (Ariani 2010). Pergerakan untuk lengan atas dapat dilihat pada Gambar 6 dan untuk pemberian skor untuk lengan atas disajikan dalam Tabel 6.
Gambar 6. Pergerakan tubuh bagian lengan atas Tabel 6. Pemberian skor bagian lengan atas Pergerakan 20o (ke depan maupun ke belakang dari tubuh) > 20o (ke belakang) atau 20 – 45o 45 – 90o >90o
Skor 1
Skor perubahan
2
+ 1 jika bahu naik + 1 jika lengan berputar/bergerak
3 4
14
Pergerakan untuk lengan bawah dapat dilihat pada Gambar 7. Pemberian skor untuk bagian lengan bawah disajikan dalam Tabel 7.
Gambar 7. Pergerakan tubuh bagian lengan bawah Tabel 7. Pemberian skor bagian lengan bawah Pergerakan 60 – 100o < 60o atau > 100o
Skor 1 2
Skor perubahan + 1 jika lengan bawah bekerja melewati garis tengah atau keluar dari sisi tubuh
Pergerakan untuk pergelangan tangan dapat dilihat pada Gambar 8. Pemberian skor untuk bagian pergelangan tangan disajikan dalam Tabel 8.
Gambar 8. Pergerakan tubuh bagian pergelangan tangan Tabel 8. Pemberian skor bagian pergelangan tangan Pergerakan Posisi netral 0 – 15o >15o
1 2
Skor 1 2 3
Skor perubahan + 1 jika pergelangan tangan menjauhi sisi tengah
Untuk putaran pergelangan tangan (wrist twist) pada posisi postur yang netral diberi skor : = Posisi tengah dari putaran = Posisi pada atau dekat dari putaran
Pergerakan untuk leher dapat dilihat pada Gambar 9. Pemberian skor untuk bagian leher disajikan dalam Tabel 9.
Gambar 9. Postur tubuh bagian leher (neck) 15
Tabel 9. Pemberian skor bagian leher (neck) Pergerakan 0 – 10 o 10 – 20o >20o Ekstensi
Skor 1 2 3 4
Skor perubahan + 1 jika leher berputar/bengkok +1 jika batang tubuh bungkuk
Pergerakan untuk kaki (legs) dapat dilihat pada Gambar 10. Pemberian skor untuk bagian kaki disajikan dalam Tabel 10.
Gambar 10. Postur tubuh bagian kaki (legs) Tabel 10. Skor bagian- bagian kaki Pergerakan Posisi normal/seimbang Tidak seimbang
2.10
Skor 1 2
CATIA
Kemajuan teknologi dibidang komputer saat ini sangat membantu dalam proses penyelesaian gambar teknik. Banyak software gambar saat ini yang dikembangkan beberapa perusahaan software. Dengan kemajuan teknologi sekarang banyak software gambar yang telah terintegrasi dengan analisa seperti analisa kekuatan struktur dan analisa aliran fluida. Untuk software gambar yang telah terintegrasi dengan analisa strukur salah satunya adalah CATIA yang merupakan produk keluaran dari Dessault Systemes. CATIA memiliki kelebihan dalam bidang desain dan simulasi.Salah satu aplikasi yang digunakan untuk membantu dan menguatkan rancangan teknik adalah simulasi beban statik. Selain itu terdapat aplikasi untuk membantu analisis ergonomik yaitu proses simulasi benda kerja terhadap manusia sebagai pengendali kerjanya (operator). Simulasi dilakukan dengan menggunakan modul aplikasi Ergonomics Design & Analysis.Ergonomics Design & Analysis merupakan aplikasi manual dari RULA Method.
2.11
Von Mises Stress
Von Mises (1913) dalam Gunawan (2009) menyatakan bahwa akan terjadi luluhan bilamana tegangan normal itu tidak tergantung dari orientasi atau sudut θ (invariant) kedua Deviator tegangan J melampaui harga kritis. 2
16
Kriteria luluh von mises mengisyaratkan bahwa luluh tidak tergantung pada tegangan normal atau tegangan geser tertentu, melainkan tergantung dari fungsi ketiga harga tegangan geser utama. Karena kriteria luluh didasarkan atas selisih tegangan normal, σ – σ dan 1
2,
sebagainya, maka kriteria tersebut tidak tergantung pada komponen tegangan hidrostatik. Karena kriteria luluh von mises melibatkan suku pangkat dua, hasilnya tidak tergantung dari tanda tegangan individual. Semula Von Mises mengusulkan kriteria ini karena matematikanya sederhana.Setelah itu, ahli lainnya berusaha untuk memberikan arti fisik.Hencky (1924) menunjukan bahwa persamaan von mises setara dengan perumpamaan bahwa luluh itu terjadi bilamana energi distorsi mencapai suatu harga kritis.Energi distorsi ialah bagian energi regangan total per volume satuan yang diperlukan untuk perubahan bentuk yang berlainan dengan energi energi perubahan volume.
17
