Massa Pupuk
Massa jenis pupuk dihitung dengan pengukuran berdasarkan volume dan didapat massa jenis sebesar 1.0134 kg/l. Data hasil pengukuran massa jenis pupuk dapat dilihat pada Tabel 12, data hasil pengukuran diameter butiran pupuk dapat dilihat pada Tabel 13.Dosis pemberian pupuk NPK dan rentang waktu pemberian pupuk dapat dilihat pada Tabel 14.
Data dosis pemberian pupuk dan rentang waktu pemupukan serta data kedalaman pupuk diperlukan untuk menentukan bentuk serta ukuran dari alat yang akan dirancang bangun seperti pipa penyalur pupuk, badan tugal, tas penampung dan mekanisme penyalur pupuk.
Tabel 12 Massa jenis pupuk berdasarkan volume
Volume (l) Massa pupuk (kg) Massa jenis pupuk (kg/l)
0. 515 0.520 1.0095 0. 515 0.525 1.0192 0. 515 0.525 1.0192 0. 515 0.520 1.0095 0. 515 0.520 1.0095 Rata-rata 0.522 1.0134
Tabel 13 Diameter butiran pupuk
Ulangan Diameter butiran pupuk (mm) 1 1.2 2 3.3 3 2.4 4 3.1 5 1.4 rata-rata 2.28
33 Tabel 14 Dosis dan jadwal pemberian pupuk NPK 15-15-15 untuk beberapa jenis tanaman
Jenis tanaman Dosis NPK
(kg/ha) Waktu pemberian Jeruk 250 - 300 Diberkan sekaligus menjelang musim
hujan
Melon 240 - 300 Bisa diberikan dua kali Semangka 250 - 350 Bisa diberikan dua kali Apel 350 - 400 Diberikan awal musim hujan Bawang merah 200 - 250 Waktu tanam bisa dua kali Bawang putih 400 - 500 Waktu tanam bisa dua kali Kacang panjang 200 - 250 Waktu tanam
Cabai 200 - 340 Waktu tanam Cengkeh 100 - 150 Awal musim hujan Cokelat 250 - 300 Awal musim hujan Kubis bunga 200 - 340 Diberikan dua kali Sumber: Lingga, 1998
Perancangan
Perancangan dilakukan dengan bantuan software autoCAD. Berdasarkan analisis teknik dan perancangan dengan autoCAD didapat bentuk serta ukuran alat, berat aplikator dan kebutuhan bahan.
1. Tas Penampung
Berdasarkan perhitungan analisis teknik dan permodelan menggunakan
software autoCAD didapat volume tampung sebesar 12.62 x 10-3 m3, massa pupuk maksimum yang dapat ditampung sebesar 12.79 kg. Berat total tas penampung saat kosong adalah 10.56 N, sedangkan berat tas penampung dengan beban maksimum adalah 135.91 N.
Bahan yang dibutuhkan dalam konstruksi tas penampung adalah
polystyrene dengan massa 0.01 kg dan aluminium dengan massa 1.608 kg. Kebutuhan panjang aluminium adalah 6 m.
Berdasarkan hasil perhitungan dapat dilihat bahwa berat minimum tas penampung 10.56 N, yang berarti tas penampung cukup ringan untuk dibawa oleh operator dengan cara diletakkan di punggung dari operator.
2. Badan Tugal
Berat badan tugal harus lebih ringan dari berat rata-rata yang dapat diangkat oleh tangan tanpa paksaan. Data berat rata-rata yang dapat diangkat oleh tangan tanpa paksaan berdasarkan hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 15.
Tabel 15 Data berat rata-rata yang dapat diangkat oleh tangan**
Ulangan Massa (kg) Berat(N)
1 4.0 39.2
2 4.2 41.2
3 4.0 39.2
4 4.3 42.1
Rata-rata 4.1 40.4
** data berat operator yang melakukan pengukuran dapat dilihat pada Tabel 16.
a. Badan tugal 1
Berdasarkan perhitungan analisis teknik dan permodelan menggunakan software autoCAD didapat volume tampung sebesar 0.84 x 10-3 m3, sehingga massa maksimum pupuk yang dapat ditampung adalah 0.085 kg. Berat total badan tugal 1 saat kosong adalah 12.62 N, sedangkan berat badan tugal 1 dengan beban maksimum adalah 13.44 N.
Bahan yang dibutuhkan dalam konstruksi badan tugal 1 adalah polystyrene dengan massa 2.56 x 10-4 kg, stainlees steel
dengan massa 0.942 kg, besi dengan massa 0.345 kg. b. Badan tugal 2
Berdasarkan perhitungan analisis teknik dan permodelan menggunakan software autoCAD didapat volume tampung sebesar 0.00003756 m3, sehingga massa maksimum pupuk yang dapat ditampung adalah 0.0380 kg.
Massa stainleessteel adalah 0.0628 kg dan massa besi adalah 0.416 kg. Berat total badan tugal 2 adalah 4.69 N.
c. Mekanisme penyaluran pupuk
Berdasarkan perhitungan analisis teknik dan permodelan menggunakan software autoCAD didapat volume pipa penyalur adalah 0.04 x 10-3 m3, sehingga massa pupuk yang dapat ditampung
35 Bahan yang dibutuhkan dalam konstruksi badan tugal 2 adalah stainless steel dengan massa sebesar 0.2986 kg, besi dengan massa 0.0256 kg.
d. Mata tugal
Berdasarkan perhitungan analisis teknik dan permodelan menggunakan software autoCAD didapat berat total mata tugal adalah 1.69 N. Bahan yang dibutuhkan dalam konstruksi mata tugal adalah besi dengan massa sebesar 0.1727 kg.
Kebutuhan luasan total stainless steel pada konstruksi badan tugal adalah 0.12 m2,sedangkan berdasarkan hasil perhitungan berat dari beberapa komponen di atas, dapat diketahui bahwa total berat badan tugal yaitu 22.18 N.
Berdasarkan Tabel 15, total berat badan tugal yang didapat masih di bawah berat rata-rata yang dapat diangkat tangan, sehingga alat masih dapat diangkat tanpa harus mengeluarkan energi yang terlalu besar.
Total berat alat hasil rancangan ini dibandingkan dengan total berat badan tugal hasil konstruksi. Bentuk alat yang dirancang dapat dilihat pada Lampiran 3.
Pembuatan Konstruksi
Berat aplikator dalam keadaan kosong dari hasil konstruksi diperoleh sebesar 51.65 N, dengan berat masing-masing komponen dapat dilihat pada Tabel 16.
Tabel 16 Berat aplikator per komponen
Nama komponen alat Massa alat (kg) Berat alat (N) Tas penampung 1.50 14.70 Batangan tugal 1.00 9.80 Selang penyalur 0.20 1.96 Badan tugal 2.57 25.19
Total 4.17 51.65
Berdasarkan data pada Tabel 16, maka dapat dibandingkan antara berat aplikator hasil perancangan dengan hasil konstruksi, dimana berat total alat hasil perancangan adalah 32.64 N dan berat total alat hasil konstruksi adalah 39.89 N.
Berat total alat ini belum termasuk berat batangan tugal dan selang penyalur. Data hasil perbandingan dapat dilihat pada Tabel 17.
Tabel 17 Perbandingan berat aplikator per komponen hasil perancangan dan konstruksi
Nama komponen alat Berat alat hasil perancangan (N)
Berat alat hasil konstruksi (N) Tas penampung 10.56 14.70 Batangan tugal* - - Selang penyalur* - - Badan tugal 22.18 25.19 Total 32.64 39.89
* kompenen tersebut pada saat perancangan tidak dihitung.
Perbedaan berat yang terjadi antara perancangan dan konstruksi dikarenakan pada saat tahap konstruksi adanya beberapa perlakuan mesin terhadap bahan seperti pengelasan, pengelingan, pengeboran, penggerindaan dan penambahan baud dan mur sebagai pengikat komponen-komponen alat yang tidak dihitung dalam perancangan. Komponen batangan tugal dan selang penyalur tidak dihitung dalam perancangan karena tidak tersedia data tentang massa jenis dari komponen tersebut. Gambar badan tugal dan tas penampung hasil konstruksi dapat dilihat pada Gambar 10 dan Gambar 11.
37 Gambar 11 Tas Penampung.
UjiFungsional
Uji yang dilakukan adalah uji keluaran pupuk tanpa lahan, uji kedalaman tugal dan uji denyut jantung yang digunakan untuk mengetahui berapa energi yang terpakai pada saat menggunakan aplikator. Uji denyut jantung ini dilakukan dengan menggunakan heart rate monitor (HRM). Pada pengujian ini data operator yang melakukan pengujian dapat dilihat pada Tabel 18.
Tabel 18 Data operator
Data yang diukur Satuan Nilai Berat operator N 480.2 Tinggi operator m 170.0 Waktu pengambilan data: 08-01-2007
Rata-rata keluaran pupuk yang didapat dari pengujian tanpa lahan sebesar 60.33 gram. Data hasil uji keluaran pupuk tanpa lahan dapat dilihat pada Tabel 19.
Tabel 19 Data hasil uji keluaran pupuk tanpa lahan
Tugalan Jumlah pupuk yang keluar (gram)
1 68 2 61 3 59 4 59 5 55 6 69 7 59 8 67 9 59 10 54 11 59 12 55 Rata-rata 60.33 Waktu pengujian : 27-12-2006.
Berdasarkan hasil analisis teknik, diperoleh besar pupuk yang dapat dialirkan oleh tugal sebesar 79 gram. Rata-rata keluaran pupuk hasil uji dengan hasil analisis teknik berbeda karena pupuk memiliki dimensi butiran yang tidak seragam, sehingga ada beberapa butiran pupuk yang tidak turun pada saat penugalan.
Pengujian tugal dilakukan pada lahan yang diolah. Rata-rata kedalaman tugal yang didapat pada saat pengujian adalah 16.25 cm dan waktu rata-rata yang dibutuhkan untuk sekali penugalan dengan jarak penugalan 20 cm adalah 8.125 detik. Data hasil uji kedalaman tugal dapat dilihat pada Tabel 20.
Tabel 20 Data hasil uji kedalaman tugal pada lahan diolah
Tugalan Kedalaman (cm) Waktu/tugal (detik) 1 15 7 2 15 7 3 14 8 4 16 8 5 18 9 6 17 9 7 17 8 8 18 9 Rata-rata 16.25 8.125
39 Energi yang terpakai pada saat penugalan dapat diketahui dengan cara melakukan uji denyut jantung. Uji denyut jantung yang diambil terbagi dalam 2 data yaitu data uji denyut tanpa beban dan data uji denyut dengan beban. Data uji denyut jantung tanpa beban dapat dilihat pada Tabel 21, data denyut jantung dengan beban dapat dilihat pada Tabel 22.
Tabel 21 Data uji denyut jantung tanpa beban
Ulangan Waktu
(detik) HRrest HRsteptest IRHRsteptest
Jarak langkah (m) Dayasteptest (Watt) 1 112 62 107 1.726 0.5 0.510 2 71 76 122 1.605 0.5 0.813 3 55 79 141 1.785 0.5 0.965 4 156 76 105 1.382 0.5 0.341 5 110 77 109 1.416 0.5 0.484 6 57 75 131 1.747 0.5 0.934 7 168 70 93 1.329 0.5 0.317 8 137 69 106 1.536 0.5 0.340 Waktu pengujian : 08-01-2007.
Tabel 22 Data uji denyut jantung dengan beban
Ulangan Waktu
(detik) HRrest HRWork IRHRWork
Jarak langkah (m) DayaWork (Watt) 1 108 62 93 1.500 0.800 1.697 2 99 76 105 1.382 0.800 1.870 3 98 79 107 1.354 0.800 1.736 4 68 76 114 1.500 0.800 2.505 5 88 77 107 1.390 0.800 1.938 6 47 75 128 1.707 0.800 3.632 7 105 70 104 1.329 0.800 1.628 8 50 69 120 1.739 0.800 3.422 rata-rata 82.875 73 109.75 1.487499 0.8 2.304 Waktu pengujian : 08-01-2007.
Dari Tabel 21 dibuat grafik hubungan antara daya untuk mendapatkan Persamaan yang akan digunakan untuk menghitung energi yang terpakai pada saat penugalan. Grafik hubungan antara dayasteptest dan IRHR steptest dapat dilihat pada Gambar 12.
y = 0,5424x + 1,2432 R2 = 0,6687 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Daya steptest(Watt)
IR H R st e p te st
Gambar 12 Grafik hubungan antara dayasteptest dengan IRHRsteptest.
Energi yang terpakai selama penugalan dihitumg dengan Persamaan:
y = 0.5424x + 1.2432 ... (10) Dimana : y = energi (kkal / menit)
x = dayawork rata-rata(Watt)
Berdasarkan persamaan 10 dan dayawork rata-rata dari Tabel 22 didapat laju penggunaan energi yang terpakai selama penugalan adalah 2.493 kkal/menit, sedangkan berdasar pada Tabel 11, laju penggunaan energi untuk setiap penugalan termasuk dalam beban kerja sedang.
41
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Mekanisme dari aplikator terbagi 2 yaitu mekanisme 1 (berfungsi untuk menyalurkan dan menghentikan aliran pupuk dari badan tugal 1 ke badan tugal 2) dan mekanisme 2 (berfungsi untuk menggerakkan mata tugal pada arah vertikal dan mengatur fungsi mekanisme 1). Disain aplikator yang dibuat berbentuk: kotak segi empat (tas pemupuk dan badan tugal 1), silinder (badan tugal 2 dan batangan tugal) serta kerucut terbalik (mata tugal).
2. Aplikator yang dibuat dapat bekerja pada mekanisme penyaluran pupuk, tetapi pada badan tugal 2 kurang dapat bekerja. Aplikator ini hanya dapat digunakan pada lahan yang gembur.
3. Uji fungsional aplikator pada skala laboratorium telah berhasil. Berdasarkan data hasil uji kinerja diperoleh keluaran pupuk 60.33 gram, kedalaman lubang 16.25 cm dan energi yang dikeluarkan 2.493 kkal/ menit.
Saran
1. Perlu dilakukan pengujian kinerja aplikator pada lahan sebenarnya agar dapat diketahui efisiensi alat berdasarkan kapasitas lapang teoritis dan kapasitas lapang efektifnya serta hubungan antara alat dan tanah
2. Perlu dilakukan uji ergonomika di lahan untuk mengetahui rata-rata energi yang terpakai pada saat penggunaan aplikator.