Rancang Bangun Mesin Pemupuk Kelapa Sawit dengan Metode Pembenaman ke Dalam Tanah

RANCANG BANGUN MESIN PEMUPUK KELAPA SAWIT
DENGAN METODE PEMBENAMAN KE DALAM TANAH

DIMAS KHOLIS

TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul rancang bangun mesin
pemupuk kelapa sawit dengan metode pembenaman ke dalam tanah adalah benar
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal
atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain
telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, November 2013
Dimas Kholis
NIM F14080082

ABSTRAK
DIMAS KHOLIS. Rancang bangun mesin pemupuk kelapa sawit dengan metode
pembenaman ke dalam tanah. Dibimbing oleh WAWAN HERMAWAN.
Metode pemupukan kelapa sawit dengan penebaran pupuk di permukaan
tanah perlu diperbaiki, dengan cara pembenaman dalam tanah agar lebih efektif dan
penggunaan pupuk lebih efisien. Tujuan penelitian ini adalah merancang dan
membuat sebuah protipe mesin pembenam pupuk untuk kelapa sawit, dengan
tenaga gerak traktor. Mesin pemupuk yang dirancang menggunakan mekanisme
penjatahan pupuk tipe rotor, dan pembenaman pupuk dalam tanah menggunakan
pisau rotari. Rotor penjatah pupuk dan poros pisau rotari digerakkan tenaga putar
PTO traktor roda empat melalui transmisi sebuah gearbox dan pasangan sproketrantai. Unit rotari terdiri dari dua buah flens berjarak 20 cm dengan dua bilah pisau
rotary di tiap flens, dan flens dipasangkan pada poros rotari. Diameter rotari 45 cm,
lebar kerjanya 20 cm, dan kecepatan putarnya 200 rpm. Mesin pemupuk
dipasangkan pada traktor roda empat melalui tiga titik gandengnya. Berdasarkan
hasil rancangan, telah dibuat sebuah prototipe mesin pemupuknya, lalu diujicoba

kinerjanya. Hasil pengujian menunjukkan bahwa mesin dapat membenamkan
pupuk ke dalam tanah pada kedalaman 10-15 cm dengan pencampuran dalam tanah
yang cukup merata. Dosis pemupukkannya sekitar 1 kg per meter alur pembenaman.
Kata kunci: mesin pemupuk, rotari, pembenaman, kelapa sawit, traktor

ABSTRACT
DIMAS KHOLIS. Design of fertilizer immersion machine for oil palm. Supervised
by WAWAN HERMAWAN
Fertilizer application methods for oil palm by spreading fertilizer on the soil
surface need to be fixed, by immersion of fertilizer in the soil to make it more
effective and more efficient in the use of fertilizer. The objective of this research
was to design and construct a prototype of fertilizer immersion machine for oil palm,
driven by a four-wheel tractor. The machine was designed using a rotor type
metering device for fertilizer metering, and a rotary blades mechanism for
immersion of fertilizer in the soil. The metering device and the rotary shaft were
driven by the PTO of the tractor using a gear box and sprockets-chain power
transmissions. The rotary unit consisted of four rotary blades mounted on two
flanges which were welded to the rotary shaft with flanges spaced of 20 cm. Rotary
diameter was 45 cm, working width was 20 cm, and the rotation speed was 200 rpm.
The machine was mounted on a four-wheel tractor via the three point hitches. Based

on the results of the design, a prototype was constructed and tested. The test results
showed that the machine could immerse fertilizer into the soil at a depth of 10-15
cm and mixing with soil in fairly evenly. Fertilizing dose was about 1 kg per meter
application.
Keywords: fertilizer applicator, rotary, immersion, oil palm, tractor

RANCANG BANGUN MESIN PEMUPUK KELAPA SAWIT
DENGAN METODE PEMBENAMAN KE DALAM TANAH

DIMAS KHOLIS
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR

2013

Judul Skripsi : Rancang Bangun Mesin Pemupuk Kelapa Sawit dengan Metode
Pembenaman ke Dalam Tanah
Nama
: Dimas Kholis
NIM
: F14080082

Disetujui oleh

Dr.Ir. Wawan Hermawan, MS
Pembimbing

Diketahui oleh

Dr. Ir. Desrial, M.Eng
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga tugas akhir ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2012 ini ialah tentang
budidaya kelapa sawit, dengan judul Rancang Bangun Mesin Pemupuk Kelapa
Sawit dengan Metode Pembenaman ke dalam Tanah.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS
selaku pembimbing akademik, serta Bapak Dr. Ir. Radite, M.Agr, Ir. Agus Sutejo.
M.Si, Dr. Liyantono, S.TP, M.Agr. yang telah banyak memberi kritik dan saran
dalam penyelesaian tugas akhir ini. Dan juga tidak lupa Bapak Insan Kamil, S.T,
yang selama ini membantu dalam pengerjaan pembuatan prototipe mesin kelapa
sawit.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, kakak, adek serta
seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya, dan teman-teman
seperjuangan AM Lisan, Panji, Arief F, Riska, Faiz RF, Angga H, Eriska, Isva,
Fibula, Agus, Khania, Aulia R, Wahyu Aji (IKALUM) dan teman-teman TEP 45
seluruhnya, atas dukungannya baik berupa materi maupun non-materi. Semoga
karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, November 2013

Dimas Kholis

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

x

DAFTAR GAMBAR

x

DAFTAR LAMPIRAN

x

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

2

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

Ruang Lingkup Penelitian

3

METODE

4

Waktu dan Tempat Pelaksanaan

4

Bahan

4

Alat

4

Proses Penelitian

5

Analisis Teknik dan Pengujian Prototipe Mesin

5

ANALISIS PERANCANGAN

7

Rancangan Fungsional

7

Rancangan Struktural

7

HASIL DAN PEMBAHASAN

12

Pemilihan Konseptual Ide Rancangan

12

Hasil Evaluasi Pengujian Konsep Rancangan

14

Pembuatan Gambar Kerja Prototipe

16

Pembuatan Protipe Mesin Kelapa Sawit

16

Uji Kinerja Prototipe Mesin Pemupuk Kelapa Sawit

19

SIMPULAN DAN SARAN

24

Simpulan

24

Saran

25

DAFTAR PUSTAKA

25

LAMPIRAN

28

RIWAYAT HIDUP

49

DAFTAR TABEL
1. Fungsional mesin pemupuk kelapa sawit
2. Kedalaman pemupukan
3. Dosis penjatahan mesin pempupuk

7
20
23

DAFTAR GAMBAR
1. Mesin spreader pupuk
2
2. Pemupukan manual
2
3. Diagram proses penelitian
5
4. Rangka mesin pemupuk kelapa sawit
8
5. Hopper dan metering device mesin pemupuk kelapa sawit
9
6. Sistem transmisi mesin pemupuk
10
7. Komponen pengolah dan pembenam pupuk Error! Bookmark not defined.
8. Konsep (1) aplikasi pupuk dengan pola lurus.
12
9. Konsep (2) aplikasi pupuk dengan pola setengah lingkaran
12
10. Konsep (2) aplikasi pembenaman pupuk menggunakan shovel atau disk 13
11. Konsep (3) aplikasi pembenaman pupuk menggunakan pisau rotari
13
12. Kondisi perakaran sawit di lapangan
14
13. Percobaan aplikasi pupuk dengan rotari tiller dan rotavator
15
14. Gambar teknik mesin pemupuk kelapa sawit
16
15. Pembuatan rangka mesin pemupuk kelapa sawit
16
16. Rancangan sistem penyalur tenaga
17
17. Hopper (tempat pupuk)
17
18. Penempatan metering device
18
19. Assembly sistem rotari
18
20. Proses kinerja dan hasil mesin pemupuk
19
21. Hasil kedalaman dari proses pembenaman pupuk
19
22. Hasil kedalaman dan keseragaman sebaran pupuk
21
23. Grafik penetrasi tanah setelah dan sebelum pengolahan
22
24. Pengukuran tahanan penetrasi tanah
23
25. Perbaikan sistem penyaluran pupuk (hopper)
24

DAFTAR LAMPIRAN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Analisis simulasi pengujian dan penentuan konsep pebenaman pupuk
Simulasi pengujian
Daya pisau rotari
Konfigurasi susunan pisau rotari
Bulk density pupuk sawit dan lapangan olahan
Metering device (rotor)
Analisis poros A
Analisa poros B
Analisa rantai a - b

28
29
30
31
32
33
35
36
37

10. Analisa rantai c - d
11. Tahanan penetrasi (tanah)
12. Gambar teknik mesin pemupuk sawit (tipe rotari)

38
39
40

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kelapa sawit (Elaeis guineensis) merupakan salah satu komoditas
perkebunan yang terpenting di Indonesia. Komoditas ini merupakan komoditas
ekspor dan sumber devisa bagi negara yang membantu dalam pembangunan
perekonomian pada 10 tahun terakhir. Selain itu komoditas ini juga meningkatkan
pendapatan petani sehingga dapat membuka lapangan kerja yang luas bagi
masyarakat. (Andayani, D. 2011)
Oleh karena itu produktifitas yang telah dicapai selama ini oleh perkebunan
kelapa sawit harus ditingkatkan dan dipertahankan dengan suatu pengolahan yang
baik seperti kegiatan pemeliharaan kelapa sawit. Salah satu dari kegiatan
pemeliharaan yang memerlukan pengolahan lebih lanjut adalah kegiatan
pemupukan. Pemupukan merupakan suatu upaya untuk menyediakan unsur hara
yang cukup guna untuk mendorong pertumbuhan vegetatif tanaman. Rekomendasi
pemupukan yang diberikan oleh lembaga penelitian selalu mengacu pada 4T yaitu
tepat tempat, dosis, cara, dan waktu pemupukan (Poeloengan et al.,2003).
Mesin pemupuk kelapa sawit yang biasa disebut dengan mesin penebar pupuk
(power spreader) merupakan salah satu mesin pemupuk yang banyak digunakan di
beberapa perkebunan kelapa sawit. Prinsip kerja dari mesin ini adalah dengan
memanfaatkan gaya sentrifuse, di mana pupuk yang ada di dalam hopper disalurkan
dengan gaya sentrifugal dengan bantuan blower, kemudian disebarkan
menyamping, akibatnya pupuk hanya jatuh ke permukaan tanah. Sebenarnya
pelaksanaan kegiatan pemupukan di lapangan sangat kurang sesuai dengan teori
tata cara pemupukan yang efektif. Dimana pupuk hanya disebarkan di samping
tanaman, (dengan menggunakan mesin spreader) sehingga pupuk tersebut tidak
jatuh pada tanaman kelapa sawit akan tetapi pupuk tersebut jatuh bertaburan dalam
semak belukar (gulma) yang berada di samping tanaman kelapa sawit, dan apabila
turun hujan pupuk ini akan terseret arus air dan masuk ke dalam lubang-lubang
drainase di kebun. Atau kendala lain yang dapat terjadi ketika pupuk ini disebar
begitu saja tanpa ada tindak lanjut, pupuk kelapa sawit dapat menguap karena
pengaruh dari faktor lingkungan. Sehingga kegiatan ini menghasilkan pemupukan
yang kurang efektif.
Padahal biaya kegiatan pemupukan yang dikeluarkan oleh suatu perusahaan
perkebunan kelapa sawit tergolong tinggi, yaitu sebesar 40-60 % dari total biaya
pemeliharaan atau sekitar 30 % dari biaya produksi (Poeloengan et al.,2003).
Dari beberapa penjelasan di atas, penulis dapat menyampaikan bahwa mesin
pemupuk kelapa sawit yang umumnya digunakan pada saat ini, masih banyak
kekurangan di mana proses tata cara pemupukan yang baik dan benar masih sangat
kurang diterapkan. Sehingga dihasilkan pemupukan yang kurang efektif. Untuk
mengatasi hal ini, maka diperlukan pengembangan desain lebih lanjut untuk
memperbaiki kinerja mesin pemupukan kelapa sawit. Dengan pengembangan
desain mesin pemupuk sekaligus pembenaman pupuk ke dalam tanah pada daerah
pertumbuhan kelapa sawit diharapkan alat ini dapat mencapai kriteria pemupukan
yang efektif.

2
Perumusan Masalah
Mesin power spreader (mesin pemupuk sawit) memiliki kinerja yang kurang
efisien dan efektif ketika pemupukan dilakukan, pupuk hanya di sebar ke tiap sisi,
kemudian pupuk bertaburan bebas di permukaan tanah, sehingga pupuk banyak
yang hilang akibat faktor eksternal, diantaranya adalah leaching (pencucian akibat
air hujan), pupuk menguap akibat air, dan banyak pupuk masuk ke semak
belukar/gulma. Disisi lain kegiatan pemupukan yang dilakukan juga masih manual.
Hal ini bisa dilihat pada Gambar 1 dan 2.

Gambar 1 Mesin spreader pupuk

Gambar 2 Pemupukan manual
Berawal dari kegiatan dan kondisi tersebut banyak masalah yang dihadapi, yaitu:
1. Aplikasi pupuk dengan penaburan tidak efektif dan terjadi inefisiensi
penggunaan pupuk, di mana sebagian pupuk tercuci oleh aliran air hujan.
2. Aplikasi secara manual (Gambar 2) tidak terjamin efektivitasnya.
Oleh sebab itu diperlukan pengembangan ide konsep mesin untuk
memperbaiki mekanisme kerja dari mesin power spreader agar memenuhi kriteria
pemupukan yang efektif.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah merancang dan membuat sebuah protipe mesin
pembenam pupuk untuk kelapa sawit, dengan tenaga gerak traktor roda empat.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan sebuah prototipe mesin
pembenam pupuk kelapa sawit untuk mendukung kegiatan pemupukan yang efektif
dan efisien.

3
Ruang Lingkup Penelitian
-

Kajian karakteristik sistem pemupukan dan mesin pempupuk yang
digunakan dalam kegiatan pemupukan kelapa sawit.
Analisis desain dan percobaan prinsip aplikasi pupuk.
Pembuatan desain/model dalam gambar teknik.
Pembuatan prototipe mesin pemupuk kelapa sawit.
Pengujian fungsional alat.
Pengujian pengukuran meliputi kedalaman dan pencampuran pupuk yang
dibenamkan ke dalam tanah serta dosis penjatahan pemupukan.

4

METODE
Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Penelitian dilaksanakan pada bulan April 2012 sampai dengan Mei 2013.
Pembuatan prototipe dibuat di bengkel CV Sentosa Teknik. Pengujian kinerja
dilaksanakan di lahan percobaan Siswadhi Soepardjo di Luewikopo Dramaga, IPB
Bogor.
Bahan
Bahan yang digunakan terdiri dari bahan-bahan untuk pembuatan prototipe
mesin, di antaranya adalah 1) besi siku 50x50 mm, 2) besi plat tebal 10 mm, 3)
polietilen untuk dibuat rotor metering device 4) poros as panjang 1 dan 1.5 meter
diameter 12 mm dan 40 mm, 4) pillowblock diameter poros 40 dan 12 mm, 5) pisau
rotavator Kubota KRL1600D. 6) gearbox WPA 100 ratio (1:10). 7) sproket dan
rantai tipe RS 50, dengan jumlah gigi 40 dan 15 buah, 8) mur dan baut untuk
merekat setiap komponen.
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian adalah :
1. Peralatan perbengkelan : las listrik, mesin gerinda, mesin bubut, gergaji
potong, mesin bor, amplas, kikir, hand tap dan kunci 1 set.
2. Peralatan pengukuran kondisi tanah : ring sample tanah, oven tanah, dan
penetrometer
3. Peralatan unjuk kerja : traktor roda empat Yanmar YM330, penggaris
stainless steel 100 cm, pita ukur, patok, tachometer, stopwatch dan
kamera digital.
4. Program untuk merancang dan alat bantu analisis data : software
Solidworks 2011 dan kalkulator

5
Proses Penelitian
Metode yang digunakan dalam proses penelitian merupakan metode
pendekatan rancangan secara umum. Berdasarkan prosesnya, maka penelitian
ini dapat diuraikan menjadi :

Selesai

Gambar 3 Diagram proses penelitian
Analisis Teknik dan Pengujian Prototipe Mesin
Secara rinci perhitungan analisis teknik yang dilakukan adalah : perhitungan
kebutuhan tenaga mesin, sistem transmisi (penentuan gigi sproket dan kecepatan
putar), ukuran diameter poros, ukuran rantai, pitch potongan tanah hasil pengolahan
pisau rotari, penentuan massa jenis pupuk yang digunakan untuk mendapatkan
volume dosis metering device.
Pengujian prototipe mesin dilakukan ketika mesin siap diuji di lapangan.
Diperlukan pengujian prototipe sebagai berikut : 1) pengukuran hasil kinerja dari
mesin pemupukan, 2) pengambilan ring sample tanah sebelum dan sesudah diolah

6
oleh mesin, 3) uji penetrasi tanah sebelum dan sesudah tanah diolah oleh mesin, 4)
dosis penjatahan pupuk (kg/m).
1) Pengukuran hasil kinerja mesin dilakukan untuk mengetauhi kinerja
mesin secara keseluruhan, diantaranya adalah kedalaman pembenaman
pupuk dan tingkat tersebarnya pupuk yang terbenam di dalam tanah.
Pengujian ini dilakukan dengan menyiapkan jarak rute pengujian olahan
dalam jarak tertentu. Setelah itu traktor dihidupkan dahulu dan pupuk
dimasukkan ke dalam hopper. kemudian mesin dijalankan dengan gigi
Low 1 dan Low 2, diikuti dengan memvariasikan kecepatan putar PTO
pada putaran 540 rpm dan 750 rpm. Mesin pemupuk dijalankan sesuai
dengan jarak rute pengujian yang telah disiapkan. Kemudian hasil
pengolahan kedalaman pemupukan diukur yakni dengan mengambil
tanah (dari hasil olahan) dan diukur kedalamannya menggunakan
penggaris. Hasil sebaran jatuhnya pupuk di dalam tanah juga
divisualisasikan dengan menggunakan kamera. Hal tersebut dilakukan
untuk mengetauhi apakah pupuk masuk dan menyebar terbenam ke tanah
atau tidak.
2) Pengambilan data ring sample tanah sangat dibutuhkan untuk
mengetauhi bulk density tanah (kg/cm3) sebelum dan sesudah pengolahan
oleh mesin. Untuk pengukuran ini, diambil contoh tanah dengan ring
sample pada kedalaman 0-5 cm, 5-10 cm dan 10-15 cm dari permukaan
tanah. Pengambilan contoh tanah dilakukan pada titik-titik pengukuran
secara acak pada alur pengolahan. Setelah itu tanah sample tersebut di
masukkan ke dalam oven. Adapun rumus yang digunakan untuk
menghitung bulk density (kerapatan tanah).
=
(1)
� �

Dimana :
= bulk density (g/cm3)
Ws = bobot akhir tanah (g)
Volring = volume ring sample (cm3)

3) Tahanan penetrasi dilakukan untuk mengetauhi tingkat kekerasan tanah
sebelum dan sesudah diolah yang diukur dengan menggunakan
penetrometer. Pengukuran tahanan penetrasi dilakukan hingga
kedalaman yang dianggap mewakili kedalaman pengolahan oleh rotari.
Sebanyak 3 kali ulangan pada tiap kedalamannya pada 4 alur pengolahan.
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran pada kedalaman 0 sampai 15
cm. Tahanan penetrasi dapat dihitung dengan rumus:
=

�

�

(2)

Dimana:
Tpt
= Tahanan penetrasi tanah (kPa)
Fp
= Gaya penetrasi terukur pada penetrometer ditambah
dengan berat penetrometer (kgf)
Ak
= Luas penampang kerucut (cm2) = 2 cm2

7
4) Dosis penjatahan pemupukan dilakukan untuk mengetauhi jumlah pupuk
(kg) yang jatuh ke dalam tanah. Dengan menentukan jarak rute
pengolahan, dan memasukkan pupuk ke dalam hopper kapasitas tertentu
selanjutnya mesin dijalankan, maka secara otomatis pupuk dengan
kapasitas tertentu tersebut akan habis, kemudian diukur jarak mesinnya
dari titik awal sampai titik habisnya pupuk sehingga didapatkan bobot per
jarak pupuk yang dijatuhkan (kg/m).

ANALISIS PERANCANGAN
Mesin pemupuk kelapa sawit menggunakan traktor roda empat sebagai
sumber tenaganya. Mesin ini direncanakan mampu mengaplikasikan pupuk dengan
membenamkan ke dalam tanah secara efektif
Rancangan Fungsional
Mesin pempuk ini terdiri atas asembly rangka, asemmbly hopper dan penjatah
pupuk, assembly sistem transmisi, dan assembly rotari. (Tabel 1)
Tabel 1 Fungsional mesin pemupuk kelapa sawit
No
1

2

3

4

Unit assembly
Assembly rangka

Fungsi
Sebagai penopang/dudukan beberapa komponen,
diantaranya adalah untuk menopang hopper,
gearbox, dan pengkait assembly rangka depan dan
sistem penyalur pupuk
Assembly hopper sebagai tempat pupuk dan penyalur pupuk sesuai
dan penyalur pupuk dengan dosis yang ditentukan.
(metering device)
Assembly
sistem Sebagai penyalur tenaga, baik mereduksi atau
transmisi
menambah kecepatan putar dari satu komponen ke
beberapa komponen lainnya
Assembly rotari
Sebagai pembenam sekaligus pengolah tanah agar
pupuk dapat tercampur kedalam tanah (dengan
kedalaman yang diharapkan).
Rancangan Struktural

Setelah menentukan rancangan fungsional, maka selanjutnya dibuatlah
rancangan struktural mesin. Pada tahap ini dibuat desain komponen utama mesin
dengan bentuk, ukuran atau spesifikasi tertentu, serta perhitungan analisis beberapa
komponen. Namun pada penerapannya, ada beberapa komponen yang memang
sudah ada di pasaran, sehingga yang dibahas bukan bentuk dan ukurannya
melainkan dasar pemilihan komponen. berikut adalah rancangan struktural dari
komponen mesin

8
Assembly rangka
Berfungsi sebagai penopang, penyangga, dan dudukan bagian komponen
mesin. Dalam rancangan ini, bahan yang digunakan harus sesuai dengan beban
mesin yang diterima. Beban tarikan maksimum yang digunakan dalam perancangan
rangka yang diambil, berdasarkan kemampuan tarik dari tenaga tarik (traktor roda
empat). Penggunaan nilai kemampuan tarik traktor dalam perancangan ini,
berfungsi agar saat mesin pemupuk sawit beroperasi di lapangan, ketika rangka
terkena beban atau benda yang sangat keras, rangka tidak patah saat bekerja (Hadi,
2011)
Beberapa bahan yang dipilih adalah besi siku, besi kanal U, besi plat yang
memiliki ketebalan yang hampir sama, alasan dipilih bahan tersebut karena
kemudahan untuk dibentuk dan bahan cukup kuat untuk menopang beban. Dimensi
spesifik dari rancangan rangka dapat dilihat pada Lampiran gambar kerja.
Rangka dilengkapi dengan rangka penggandengan (tiga titik gandeng) yang
berfungsi sebagai titik gandeng dengan traktor roda empat. Berikut gambar tiga
dimensi rangka yang di sajikan pada Gambar 4.

Dudukan
mesin

Tiga titik
gandeng

Penopang
rotari

Gambar 4 Rangka mesin pemupuk kelapa sawit
Assembly hopper dan penjatah pupuk
Berfungsi sebagai penampung pupuk (tempat pupuk). Hopper terbuat dari
besi plat, yang merupakan bahan yang kuat dan dapat mengalirkan pupuk dengan
baik. Desain hopper didasarkan pada sudut curah pupuk yang akan digunakan agar
pupuk dapat mengalir, dengan rancangan sudut kemiringan dinding hopper °.
Hopper juga dilengkapi dengan penjatah pupuk (metering device) yang
berfungsi untuk mengatur atau menakar jumlah pupuk yang keluar sesuai dosis
yang diharapkan. Metering device ini terbuat dari bahan polietilen, alasan
dipilihnya bahan tersebut, karena bahan mudah dibentuk sesuai dengan rancangan.
Dengan mempertimbangkan mekanisme penggerak atau putaran yang
sederhana, maka dipilihlah jenis penjatah pupuk tipe rotor bercelah. Gambar tiga
dimensi dari hopper dan metering device di sajikan pada Gambar 5.

9

(a)
(b)
Gambar 5 Hopper dan metering device mesin pemupuk kelapa sawit
Agar pupuk tercurah sesuai dengan dosis yang diharapkan, maka dibutuhkan
perhitungan dalam menentukan volume takaran setiap penampang celah rotor
metering device. Berikut persamaan yang digunakan dalam menentukan ukuran
metering device.

Acr  Lrt  lca

(3)

di mana :
Acr
: luas permukaan pada celah rotor penjatah (cm2)
Lrt
: panjang rotor penjatah (cm)
lca
: panjang sisi celah atas (cm)
=�

∙

di mana
Vcr
Lrt
Acr
=

di mana
mppr
Mbk
Vcr

(4)

: volume celah rotor penjatah (cm3),
: panjang rotor penjatah (cm)
: luas permukaan pada celah rotor penjatah (cm3)
∙

(5)

: massa pupuk perputaran rotor penjatah (g)
: massa bulk density pupuk (g/cm3)
: volume celah rotor penjatah (cm3)

Dari beberapa persamaan di atas, diharapkan mesin mampu menjatahkan
pupuk dengan dosis 1-3 kg/m, secara rinci perhitungan dapat di lihat pada Lampiran
6 yang berisi tentang menentukan ukuran dan hasil penjatahan rotor metering device
pupuk.

10
Assembly transmisi (penyalur tenaga)
Sistem transmisi merupakan sistem yang berperan dalam menyalurkan tenaga
dari komponen ke komponen lainnya agar mesin mampu berfungsi dengan baik.
Sistem transmisi yang digunakan adalah gearbox WPA 100 (1:10) dan sepasang
rantai-sproket tipe RS 50. Berikut proses mekanisme kerja yang dilakukan oleh
sistem transmisi mesin pemupuk kelapa sawit.
Prosesnya berawal dari putaran PTO traktor yang disalurkan ke gearbox.
Gearbox memiliki poros input dan output (Gambar 6a). Poros tersebut digunakan
sebagai penyalur tenaga, di mana masing-masing poros berbeda arah putarannya.
Putaran poros (PTO-gearbox) sebagai input, yang arah putarannya searah jarum
jam kemudian dikeluarkan ke poros output yakni ke poros rotari dan metering
device, dengan arah berlawanan jarum jam. Dalam gearbox kecepatan putar PTO
(direduksi) menjadi 1/10 nya.
Kecepatan putar ini, digunakan untuk memutar rotari dan metering device
yang didasarkan pada jumlah gigi sproket yang masing-masing digunakan. Berikut
persamaan yang digunakan untuk menganalisa kecepatan putaran dan sketsa
perancangan transmisi dari gearbox ke sproket rotari dan gearbox ke sproket
metering device yang disajikan pada Gambar 6b.
×

=

×

(6)

di mana :
n1, n2
g1, g2

: kecepatan putar 1 dan 2 (rpm)
: jumlah gigi sproket (gigi)

Poros
input

Poros
output
(a) Gearbox WPA 100

(b) Sketsa pemasangan sistem transmisi
mesin
Gambar 6 Sistem transmisi mesin pemupuk

Assembly rotari
Berfungsi sebagai pembenam dan pencampur pupuk ke dalam tanah. Pisau
rotari yang digunakan merupakan pisau rotavator Kubota KRL1600D yang
dimodifikasi susunan pisau, jumlah pisau serta lebar pengolahan antara sisi-sisinya.
Dari hasil pengolahan tanah rotari dengan menggunakan pisau rotavator
Kubota yang dilakukan dalam evaluasi kinerja dari konsep rancangan, maka
diperlukan spesifikasi teknik yang dapat mendukung kegiatan pemupukan,
diantaranya :

11
a. Pitch potongan tanah 4-6 cm, kecepatan putar rotari 200 rpm, jumlah
pisau 2 bilah, dengan kecepatan maju mesin yang disesuaikan dengan
pitch pemotongan tanah yang diinginkan
b. Pisau rotari tipe L, dengan lebar aplikasi rotari 20 cm
c. Rotari diputar oleh PTO traktor – gearbox
Berikut merupakan gambar pisau rotari Kubota KRL1600D dan rancangan
desain tiga dimensi pisau rotari yang nantinya dibuat beserta penentuan pitch
potongan tanah yang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (7) di bawah
ini.
� ℎ=

∙

∙

��

(7)

di mana :
pitch = potongan dari pisau rotavator (cm)
Vtraktor = kecepatan maju traktor (m/s)
b
= jumlah pisau
n
= kecepatan putar rotari (rpm)

(a) Rotavator Kubota KRL 1600D

(b) Desain pemasangan pisau
rotari

Gambar 7 Komponen pengolah dan pembenam pupuk di dalam tanah
Assembly rotari ini akan digandengkan dengan rangka yang nantinya dapat
dinaikkan dan diturunkan menggunakan tenaga hidrolik traktor roda empat. Rotari
diputar dengan menggunakan tenaga PTO dan transmisi (gearbox-sproket-rantai)
yang sudah ditentukan kecepatan putarnya.

12

HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemilihan Konseptual Ide Rancangan
Penentuan pola pemupukan kelapa sawit digunakan untuk menentukan cara
pembenaman pupuk yang paling tepat bagi pertumbuhan tanaman kelapa sawit.
Gambar 8 dan 9 berikut menjelaskan dua pola pemupukan yang akan dipilih salah
satunya.

Gambar 8 Konsep (1) aplikasi pupuk dalam lubang di sekitar tanaman dengan
pola lurus.

Gambar 9 Konsep (2) aplikasi pupuk dalam lubang di sekitar tanaman dengan
pola setengah lingkaran
Menurut Fadli,et.al (1999) pemberian aplikasi pupuk dilakukan yang dengan
sistem pola lurus (Gambar 8) yang berjarak ± 1.5 meter dari pokok, memberikan
pengaruh yang lebih baik terhadap serapan unsur hara dan secara teknis pola
tersebut mudah dilakukan di lapangan. Sedangkan apabila pemberian pupuk

13
dilakukan dengan sistem pola setengah lingkaran (Gambar 9), secara teknis, pola
tesebut sangat menyulitkan operator ketika mesin ini dioperasikan di lapangan.
Menurut analisis desain, mekansime pembenaman pupuk nantinya akan
menggunakan komponen mesin implemen pengolah tanah yaitu shovel, disk, dan
rotari. Hal ini disajikan pada Gambar 10 dan 11.

Gambar 10 Konsep (2) aplikasi pembenaman pupuk dalam alur lurus di sekitar
tanaman menggunakan shovel atau disk
Komponen mesin tersebut diharapkan mampu membenamkan pupuk pada
kedalaman tertentu karena penempatan pemebenaman pupuk sangat berpangaruh
terhadap hasil buah kelapa sawit, menurut Sulistiyo (2010) penempatan pupuk pada
kedalaman 10 cm diduga dapat merangsang perkembangan akar ke dalam, sehingga
tanaman akan lebih subur .

Gambar 11 Konsep (3) aplikasi pembenaman pupuk dalam alur lurus di sekitar
tanaman menggunakan pisau rotari tipe L

14
Diperkuat oleh Hermawan (2012) yang mengatakan bahwa, menurut
pertimbangan agronomis, perakaran kelapa sawit tumbuh dominan pada kedalaman
10-40 cm, pupuk yang di benamkan dekat dengan daerah perakaran menjamin
kesediaan hara untuk tanaman kelapa sawit, dan nantinya akar akan tumbuh
berkembang ke sumber hara dan air tanah sehingga produktifitas tanaman
meningkat. Hal ini dibuktikan pada Gambar 12.

Gambar 12 Kondisi perakaran sawit di lapangan (10-40 cm)
Sehingga ada beberapa kriteria mesin yang dibutuhkan untuk memilih konsep
pengembangkan mesin pempupuk kelapa sawit di dalam tanah diantaranya : 1)
mudah dioperasikan secara teknis, 2) pupuk dibenamkan pada kedalam tertentu (10
cm) dengan komponen mesin tertentu, 3) kegiatan pemupukan dapat dilakukan
secara efektif.
Dari beberapa konsep ide di atas dilakukan analisis kelayakan baik dari segi
teknis maupun ekonomisnya. Secara keseluruhan dari beberapa ide konsep aplikasi
pemupukan, maka dipilihlah yang terbaik, yaitu konsep aplikasi pembenaman
pupuk dalam pola lurus dengan menggunakan pisau rotari sebagai mekanisme
pembenam diharapkan mampu menjawab semua kriteria mesin yang dibutuhkan
untuk kegiatan pemupukan kelapa sawit.
Mekanisme pembenaman pupuk dengan pisau rotari di dalam tanah dilakukan
dengan cara pisau berputar untuk memotong tanah dan mencurahkan pupuk secara
bersamaan, sehingga menghasilkan pencampuran dan pembenaman pupuk yang
efektif. Effisiensi dan kapasitas mesin dalam pemupukan dapat ditingkatkan karena
aplikasi dilakukan secara kontinous, di mana mesin tidak perlu berhenti selama
memupuk.
Hasil Evaluasi Pengujian Konsep Rancangan
Untuk membuktikan konsep tersebut, di mana rotari diharapkan mampu
membenamkan dan mencampur pupuk dalam tanah, telah dilakukan pada evaluasi
pengujian konsep rancangan dengan menggunakan rotari tiller dan implemen
rotavator Kubota KRL1600D. Hal ini telah dibuktikan pada kegiatan yang
dilakukan pada Gambar 13.

15

Gambar 13 Percobaan aplikasi pupuk dengan rotari tiller dan rotavator pada
kedalaman 10 cm (menggunakan pisau tipe L)
Dari hasil percobaan, pupuk tercampur dan terolah di dalam tanah pada
kedalaman 5-10 cm. Maka diperlukan spesifikasi teknik berikut untuk mesin
pemupuk kelapa sawit dengan metode pembenaman pupuk ke dalam tanah
(tenaga traktor roda empat), yaitu :
a) Pitch potongan tanah 4-6 cm, kecepatan putar rotari yang digunakan
200-300 rpm, jumlah pisau 2 bilah
b) Pisau rotari tipe L (milik Kubota KRL 1600D)
c) Lebar aplikasi rotari 20 cm
d) Sistem transmisi (gearbox dan rantai-sproket)
Adapun asumsi pengujian dari percobaan di atas yang tersaji pada
lampiran 1 dan 2.

16
Pembuatan Gambar Kerja Prototipe
Gambar kerja (gambar teknik) dirancang dengan menggunakan software
desain yaitu Solidworks 2011. Gambar assembly mesin pemupuk kelapa sawit
disajikan pada Gambar 14. Sedangkan detail gambar teknik keseluruhan mesin
disajikan pada lampiran 12.

Gambar 14 Gambar teknik mesin pemupuk kelapa sawit
Pembuatan Protipe Mesin Kelapa Sawit
Pembuatan mesin pemupuk kelapa sawit dibuat di bangkel pertanian.
Adapun beberapa unit assembly yang dibuat yaitu : assembly rangka, assembly
penyaluran tenaga, assembly hopper dan penjatah pupuk, dan assembly rotari.
Assembly rangka
Rangka dibuat dengan besi siku 50x50 mm, ketebalan 5 mm. Prosesnya
rangka dibentuk sesuai desain kemudian disambungkan dengan menggunakan
peralatan perbengkelan. Assembly ini memiliki dimensi panjang 640 mm, lebar 400
mm. Gambar 15 di bawah menunjukkan hasil pembuatan rangka mesin.

(a) Rangka bawah

(b) Rangka penopang komponen
mesin keseluruhan
Gambar 15 Pembuatan rangka mesin pemupuk kelapa sawit

17
Assembly penyaluran tenaga
Assembly penyaluran tenaga yang digunakan, adalah sepasang rantai, sproket
tipe RS 50, gearbox WPA 100 dan tenaga utama yaitu PTO traktor roda empat.
Posisi gearbox berada di belakang tempat pupuk dan dilengkapi dengan porosporos penyalur tenaga. Sistem penyalur tenaga disajikan pada Gambar 16 di bawah
ini.

(a) Sebelum komponen sistem
(b) Setelah komponen sistem transmisi
transmisi dipasangkan
dipasangkan
Gambar 16 Rancangan sistem penyalur tenaga dan gearbox WPA 100 (1:10) dan
rantai sproket RS 50
Penentuan poros dan kekuatan rantai sangat dibutuhkan untuk mengetauhi
keterkaitan antara tenaga yang akan digunakan di setiap masing-masing komponen,
baik itu daya, kecepatan putar, ukuran diameter poros, panjangnya rantai untuk
setiap poros, agar mesin mampu bekerja dengan baik, bahan poros yang digunakan
adalah S45C, untuk mengatauhi lebih detail dapat dilihat dalam Lampiran 7 s/d 10.
Assembly hopper dan penjatah pupuk
Terdiri dari hopper (tempat pupuk) dan metering device (penjatah). Hopper
pupuk dibuat dengan bentuk limas segiempat, dengan kapasitas 100 kg, (masingmasing 50 kg), dapat dilihat pada Gambar 17 di bawah ini.

(a) Pembuatan satu hopper
(b) Pemasangan hopper berkapasitas
berkapasitas 50 kg
100 kg (masing-masing 50 kg)
Gambar 17 Hopper (tempat pupuk)
Posisi hopper pupuk dipasangkan di depan gearbox, yang ditopang dengan rangka
penyangga agar hopper tidak berpindah posisi ketika mesin beroperasi, dan selain

18
itu, hopper juga dilengkapi dengan tempat pengeluaran pupuk untuk tempat
metering device yang dipasangkan tepat di bagian bawah hopper yang telah
disesuaikan ukurannya (Gambar 18).

Tempat metering
device pupuk

Gambar 18 Penempatan metering device
Menurut hasil analisa teknik desain metering device pupuk memiliki
diameter 60 mm dengan panjang 100 mm, tebal 4 mm dan terdiri dari 6 celah
volume yang mampu memberikan dosis pemupukan 0.3 kg setiap putarannya
(untuk dua rotor), serta dilengkapi dengan lubang diameter poros 12 mm, yang
digunakan untuk tempat poros yang nantinya dihubungkan dengan poros gearbox
(sketsa Gambar 6b).
Assembly rotari
Pisau tipe L dirancang untuk mengolah lahan kering, selain mengolah, pisau
ini juga mampu memotong sisa tanaman pada lahan kering (Sakai et al 1998). Posisi
susunan pisau mengarah ke dalam, seperti yang di tunjukkan pada Gambar 19 dan
Lampiran 4.

(a) Flens rotari (jarak antar flens
(b) Unit rotari mesin pemupuk kelapa
20 cm)
sawit
Gambar 19 Assembly sistem rotari
Pembuatan lebar pengolahan rotari ditentukan dengan mengukur jarak antar
flens rotari sebesar 20 cm. Flens berfungsi sebagai penopang/tempat pisau rotari
dipasang. Dalam rancangan flens rotari dibuat dari bahan plat baja, tebal 1 cm,
dibentuk lingkaran dengan diameter 21 cm, dengan dua bilah pisau rotari di tiap
flens. Berdasarkan analisa teknik, poros yang digunakan mempunyai diameter 40

19
mm, dengan bahan S45C yang digunakan untuk mentransmisikan tenaga putar dari
gearbox, hal ini dapat dilihat pada Lampiran 8 dan kebutuhan daya pisau rotari
dapat dilihat pada Lampiran 3.

Uji Kinerja Prototipe Mesin Pemupuk Kelapa Sawit
Setelah dilakukan pembuatan mesin, maka dilakukan pengujian di lapangan.
Pengujian ini dilakukan untuk mengetauhi fungsional komponen mesin secara
keseluruhan dan kinerja mesin secara keseluruhan.
Hasil jarak olahan pengolahan dan kedalaman pupuk dalam tanah
Berdasarkan pengujian, lebar pengolahan yang dihasilkan telah mendekati
harapan, yaitu sebesar 20 cm. Sebelumnya penelitian ini diharapkan mampu
membenamkan pupuk pada kedalaman 5-10 cm. Sedangkan ketika telah diuji di
lapangan, kedalaman rata-rata yang dihasilkan sekitar 10-15 cm. Hal ini
ditunjukkan pada Gambar 20 dan 21.

(a) Mesin beroperasi
(b) Hasil Lebar olahan (20 cm)
Gambar 20 Proses kinerja dan hasil mesin pemupuk

Gambar 21 Hasil kedalaman dari proses pembenaman pupuk
Secara keseluruhan pengujian dilakukan dengan empat variasi pengujian.
Variasi pengujian meliputi penggunaan gigi Low 1 dan 2 traktor, kecepatan putar

20
PTO (rpm) traktor yaitu 540 dan 750, yang dijalankan dalam jarak 5 m. Setiap 1
meter nya pupuk diperiksa kedalaman dan tingkat percampurannya ke dalam tanah.
Secara lengkap untuk mengetauhi hasil pengujian protototipe mesin dapat dilihat
pada data yang tersaji pada Tabel 2 di bawah ini.
Tabel 2 Kedalaman pemupukan (LOW & PTO) dengan kecepatan putar engine
1500 rpm
Transmisi

LOW 1
LOW 1
LOW 2
LOW 2

PTO Waktu Jarak Kecepatan
(rpm)
(s)
(m)
(m/s)
540
750
540
750

14.56
22.77
24.27
18.75

5
5
5
5

0.34
0.22
0.20
0.27

1
13
15
13
15

Kedalaman (cm)
2
3
4
Ratarata
15.3 14 16.8 14.78
16
16
16 15.75
12.5 10
12 11.88
14.5 15.5 15.7 15.18

Kinerja mesin pemupuk dalam kegiatan pemupukan mempunyai tingkat
kedalaman rata-rata yang baik, karena pengaplikasian pupuk dapat dilakukan secara
kontinyu (mesin tidak berhenti selama beroperasi). Di sisi lain tingkat pencampuran
keseragaman sebaran pupuk ke dalam tanah hasilnya terolah dan tercampur baik
pada kedalaman yang diharapkan, sehingga menandakan bahwa tingkat keefektifan
pemupukan diaplikasikan dengan baik.
Desain jumlah dan kecepatan putar dari pisau rotari diharapkan mampu
memberikan pengaruh keseragaman alur pengelolahan. Meningkatan kecepatan
putar rotari pisau dan menambahkan jumlah pisau akan memberikan keseragaman
pengolahan sehingga akurasi kinerja penanaman presisi dan baris perkebunan akan
meningkat (Khodabakhshi. A, 2013).
Berdasarkan data pada Tabel 2, menunjukkan bahwa besarnya kecepatan
putar sangat berpengaruh terhadap tingkat kedalaman pengolahan, hal tersebut
dikarenakan tingkat pengolahan pisau rotari putarannya sangat tinggi sehingga
pemotongan tanah menjadi lebih sering dilakukan.

21
Di bawah ini disajikan beberapa gambar kedalaman dan pencampuran
pupuk yang dihasilkan dari kinerja prototipe mesin pemupuk. (Gambar 22).

(a) Kedalaman pupuk 10 cm di dalam
tanah

(b) Kedalaman pupuk 12.5 cm di
dalam tanah

(c) Tingkat pencampuran di dalam
(d) Hasil sebaran pupuk pada tanah
tanah
Gambar 22 Hasil kedalaman dan keseragaman sebaran pupuk
Pengujian yang dilakukan berikutnya yakni tahanan penetrasi tanah. Tahanan
penetrasi tanah diukur pada kedalaman rotari 0-15 cm sebelum dan sesudah
pengolahan. Grafik hasil pengukuran dapat di lihat pada Gambar 23. Sedangkan
gambar hasil pengukuran dapat di lihat pada Gambar 24. Hasil pengukuran
penetrasi tanah secara lengkap dapat di lihat pada lampiran 11.

22

Titik alur 1
Tahanan penetrasi (kPa)

2500

2156

2156

2156

2000
1500
1000
500

490

392

294

0
0-5

5 -10

10 - 15

Kedalaman (cm)
Sesudah (kPa)

Sebelum (kPa)

Tahanan penetrasi (kPa)

Titik alur 2
2500

2254

2254

2254

2000
1500
686

1000
500

294
0

0
0-5

5 -10

10 - 15

Kedalaman (cm)
Sesudah (kPa)

Sebelum (kPa)

Gambar 23 Grafik penetrasi tanah setelah dan sebelum pengolahan

23
Berdasarkan grafik dan tabel tahanan penetrasi tanah dapat disimpulkan
bahwa hasil pengukuran tahanan penetrasi tanah sebelum pengolahan lebih besar
dibandingkan setelah pengolahan. Tahanan penetrasi sebelum pengolahan sebesar
2172 kPa sedangkan setelah diolah sebesar 304.8 kPa. Penurunan ini disebabkan
pengolahan tanah dari mesin pemupuk yang menggemburkan tanah akibatnya tanah
yang sebelumnya padat dan keras berubah menjadi gembur.

(a) Sebelum
(b) Sesudah
Gambar 24 Pengukuran tahanan penetrasi tanah
Tujuan melakukan hal di atas adalah untuk mengetauhi sifat fisik tanah yang
dapat menciptakan tanah menjadi gembur, sehingga memungkinkan infiltrasi air
dan pupuk masuk ke dalam tanah. Akibatnya proses pencucian pupuk oleh air
(leaching) dapat dicegah sehingga hal tersebut dapat meningkatkan serapan unsur
hara oleh akar tanaman kelapa sawit.
Dosis penjatahan pupuk di lapangan
Hasil pengujian dosis penjatahan pupuk di lapangan untuk jenis pupuk urea
ditampilkan pada Tabel 3.
Tabel 3 Dosis penjatahan mesin pempupuk di lapangan

PTO (rpm)
540

Transmisi
LOW 1
LOW 1
LOW 2
LOW 2

Kapasitas
hopper
(kg)
5
5
5
5

750

LOW 1
LOW 1
LOW 2
LOW 2

5
5
5
5

Jarak yang
ditempuh Dosis
(m)
(kg/m)
4.6
1.1
4.48
1.1
5.87
0.9
5.62
0.9
Rata - rata
1.0
4.52
1.1
4.63
1.1
5.77
0.9
5.58
0.9
Rata - rata
1.0

24
Berdasarkan hasil pengujian tingkat keseragaman penjatahan pupuk
menunjukkan hasil yang cukup konsisten yakni 0.9 – 1.1 kg/m. Tabel 3 di atas
menunjukkan bahwa besar jarak tempuh/kecepatan traktor berbanding lurus dengan
kg dosis pupuk yang dijatuhkan ke tanah. Semakin pelan jalan mesin maka semakin
besar pula dosis yang dikeluarkan oleh mesin ketika proses pemupukan berjalan.
Sebelum pengujian, hopper diperbaiki terlebih dahulu (jarak pengeluaran
pemupuknya), hal tersebut dilakukan untuk mengurangi loss akibat terlalu lebarnya
jarak keluaran pupuk. Modifikasi space/jarak pengeluaran dilakukan dengan
menambahkan lapisan kardus/karton dan plastik mika yang disesuaikan dengan
ukuran kemiringan hopper dengan jarak sudu rotor, kemudian direkatkan dengan
plester agar mika dan kardus tidak terlepas. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 25.
Setelah dilakukan perbaikan pada sistem penyalur pemupukan, aliran jatuhnya
pupuk jatuh dengan baik daripada sebelum dimodifikasi, dimana pupuk jatuh
sedikit demi sedikit mengikuti pola putaran rotor metering device.

Sebelum
diperbaiki,
akibatnya
pupuk tidak
dapat tertahan

Sebelum dimodifikasi
Diperbaiki
dengan
ditambahkan
kardus ,lem
dan plester,
yang
disesuaikan
dengan jarak
rotor

Setelah dimodifikasi
Gambar 25 Perbaikan sistem penyaluran pupuk (hopper)

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
1. Prototipe mesin pemupukan untuk tanaman kelapa sawit telah dirancang,
dibuat dan di ujicoba. Mesin ini digerakkan oleh traktor roda empat dan
mampu melakukan proses pengolahan/pembenaman pupuk, membentuk
alur pembenaman dan pupuk tercampur merata di dalam tanah.
2. Kinerja pembenaman dan pembentukan alur sudah cukup baik. Dimana
ukuran kedalamannya adalah 10-15 cm di setiap olahan (tingkat
pembenaman pupuk lebih dalam) dan lebar olahan 20 cm.

25
3. Hasil sebaran pupuk yang dihasilkan tersebar merata dan tercampur
dalam tanah.
4. Dosis penjatahan pupuk yang dihasilkan (dengan memodifikasi saluran
hoppernya) rata-ratanya berkisar 1 kg/m.

Saran
1. Untuk meningkatkan kinerja prototipe mesin pembenam pupuk ke dalam
tanah, perlu dilakukan modifikasi pada hopper dan sistem penjatah benih
pupuk.
2. Untuk menambah efektifitas penjatuhan pupuk ke bawah tanah, perlu
dilakukan modifikasi sistem transmisi, meliputi penentuan gigi gear
sproket pada setiap poros baik di bagian metering device dan poros di
bagian gearbox
3. Untuk mendapatkan data hasil sebaran tercampurnya pupuk ke dalam
tanah, diperlukan pengembangan untuk alat uji sebaran pupuk di dalam
tanah.
4. Untuk meningkatkan kinerja dari pembenaman pemupukan mesin
pemupuk kelapa sawit, diperlukan penambahan pisau rotari agar bisa
digunakan perbandingan (dengan menggunakan 3 bilah pisau).

DAFTAR PUSTAKA
Andayani, D. 2008. Pengelolaan Pemupukan Kelapa Sawit (Elaeis guineensis
Jacq.) Tanaman Menghasilkan Di PT Era Mitra Agro Lestari (BSP Group),
Sarolangon, Jambi. Makalah Seminar Program Studi Agronomi Fakultas
Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Aspriyono. E. 2005. Rancang bangun dan pengujian prototipe alat pemupuk
mekanis untuk lahan tebu [skripsi]. Bogor : Departemen Teknik Mesin dan
Biosistem, FATETA, IPB.
Das, B. M. 1993. Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis).
Erlangga: Jakarta.
De Guess, Jan G. 1973. Fertilizer Guide. Centre d’etude de Z’urich
Fadli, et.al. 1998. Efektifitas Penempatan Pupuk P untuk Tanaman Kelapa Sawit
Menghasilkan Dengan Metode Suntikan Radio Isotop 32P. Jurnal Penelitian
Kelapa Sawit, 1998. 6(3):191-196.
Ferwerda,J. D. 1997. Oil Palm. Dalam P de T. Alvim and T.T Kozlowski (Ed.)
Ecophysiology of Tropical crops. Academic Press, New York. p.354-383.
Kepner R.A., Beiner R. Dan Berger, E.L. 1978. Principel of Farm Machinery. Avi
Publishing Company, Inc.Connectticut.

26

Khodabakhshi. A . 2013. Effect of Design Parameters of Rotary Tillers on
Unevenness of the Bottom of the Furrows. International journal of
Agronomy and Plant Production. Vol., 4 (5), 1060-1065, 2013. Iran
University of Tehran.
Lubis, A. U. 1992. Kelapa Sawit (Elaeis guineensis) di Indonesia. Pusat Penelitian
Perkebunan Marihat Bandar Kuala. Pematang Siantar. 435 hal.
Poeloengan, Z, M. L. Fadli, Winarna, S. Rahutomo, dan E. S. Sutarta. 2003.
Permasalahan pemupukan pada perkebunan kelapa sawit, hal. 67 – 80.
Dalam W. Darmosarkoro, E. S. Sutarta, dan Winarna (Eds). Lahan dan
Pemupukan Kelapa Sawit. Medan
Setyamidjaja dan Djoehana. 1991. Budidaya Kelapa Sawit. Kanisius : Yogyakarta.
Srivastava, A.K, C.E. Goering, R.P.Rohrbach. 1996. Engineering Principles of
Agricultural
Machines. Michigan: ASAE.
Sulistiyo,B dkk. 2010. Budidaya Kelapa Sawit. Balai Pustaka: Jakarta.
Staff Pengajar Departemen Agronomi dan Holtikultura. 2012. Ilmu Tanaman
Perkebunan. Departemen Agronomi & Holtikultura FAPERTA IPB : Bogor.
Staff Pengajar Departemen Teknik Mesin dan Biosistem. 2012. Teknik Mesin
Budidaya Pertanian. Departemen Teknik Mesin dan Biosistem Fateta IPB :
Bogor
Suwandi, A. Panjaitan dan A. U. Lubis. 2000. Manajemen Pemupukan Tanaman
Kelapa Sawit, hal. 191 – 200. Dalam : A. U. Lubis, A. Djamin, S. Wahyuni,
dan I. R. Harahap (Eds). Budidaya Kelapa Sawit. Pusat Penelitian Kelapa
Sawit. Medan.

27

28
Lampiran 1 Analisis simulasi pengujian dan penentuan konsep pebenaman pupuk
Berawal dari simulasi pengujian untuk mendapatkan ide agar pupuk dapat
terbenam ke dalam tanah. Yaitu dengan menggunakan rotari (rotavator) traktor roda
empat.

� ℎ=

∙

∙

Dimana :
Pitch = potongan dari pisau rotavator (cm)
V
= kecepatan maju traktor
b
= jumlah pisau
n
= kecepatan putar rotari (rpm)
Dalam perhitungan kebutuhan daya :
a. Dimana lebar rotari yang dirancang = 20 cm
b. lebar rotari yang ada = 135 cm.
c. Perhitungan Daya (P) yang digunakan
�=
�
ℎ ×
%�
∗

.

×

= .

~ 4 HP

Kecepatan putar yang digunakan di rotari ini sebesar 540 rpm
∗ �

Vsudut =

= 56.52 rad/sekon

sehingga torsi dapat dihitung,
=

�

�

=

,

= ,

→

.

29
Lampiran 2 Simulasi pengujian
V = 0.2 m/s

Jarak tempuh pengolahan = 5 m
Engine traktor berkecepatan putar = 1500 rpm
Kecepatan putar PTO = 540 rpm
Sistem transmisi dari PTO - Gearbox 1:10 - rotari
=
× =

=

×

=

No
1
2

n Input (rpm)
540
750

n Output (rpm)
144
200

Pitch (cm)
4.1
3

Variasi pengujian dengan menggunakan kecepatan putar PTO traktor (540 dan 750 rpm)

30
Lampiran 3 Daya pisau rotari
=

=

�=

Diketauhi :
�
�
Maka :
�
�
�
�
�
�
ℎ
�

�

∙
=

=

�

�

,

=
= ∙
� �

↔

Apabila Rrotari = 18 cm

�=

.

/

.

� =

�
∙ cos
=

�

� =

° =
/

)×

×(

=

Tahanan penetrasi terbatas
Diketauhi : tebal pisau

=

.

↔

×

× . =

�=�×

°,

.

.

.

�

�

→

.
=

↔ .

= 0.3 cm

lebar potong

= 10 cm

Luas Bidang potong = 3 cm2 x 13 kg/cm3 x 9.81 = 382.6 N
�=

. ×

×

=

.

→ . ��

�
.

.

��

�

31
Lampiran 4 Konfigurasi susunan pisau rotari
Susunan pisau rotari disusun sedemikian rupa, dengan tujuan agar pisau dapat
berfungsi sebagai pembenam pupuk ke dalam tanah. Dengan menggerakkan traktor
menggunakan kecepatan yang bervariasi maka didapatkan pitch potongan dari
pisau rotari tersebut.

 Pitch potongan =

.

.

 Sehingga pitch potongan pisau = (60.0.2)/(2*144) = 4.1 cm

32
Lampiran 5 Bulk density pupuk sawit dan lapangan olahan
Bulk density pupuk sawit 1.1 g/cm3
Ulangan
no
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Massa
(gram)
232.38
257.07
258.86
220.71
222.07
218.07
239.16
227.36
218.95
220.25

Massa
kosong
(gram)
119.04
119.04
119.04
119.04
119.04
119.04
119.04
119.04
119.04
119.04

Massa
total
(gram)
113.34
138.03
139.82
101.67
103.03
99.03
120.12
108.32
99.91
101.21

Volume
(cm3)
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Rata2

Bulk
density
(g/cm3)
1.133
1.380
1.398
1.017
1.030
0.990
1.201
1.083
0.999
1.012
1.124

Bulk density hasil sesudah pengolahan tanah 0.7 g/cm3 (urea) – tanah lapangan
laboratorium Soepardi Soeparjdo pada kedalaman 0 – 10 cm.

Kedalaman
0−5

0-10

Ring
3c
5b
4b
1a
3a
6c

Berat
Basah (g)
144
158
173
163.1
163.5
175.4

Berat
Kering (g)
115
124.8
133.9
127.4
127.1
134.7

Massa air dalam
tanah (g)
29
33.2
39.1
35.7
36.4
40.7

Massa tanah
kering (g)
56.3
65.9
74.9
69.4
68.2
75.7
rata

bulk
density
(g/cm3)
0.6
0.7
0.7
0.7
0.7
0.8
0.7

33
Lampiran 6. Metering device (rotor)
Jumlah rotor yang digunakan = 2 buah
Jumlah celah per rotor
= 6 celah
Panjang rotor
= 10 cm
Luas penampang celah
= 2.6 cm2
Volume celah rotor
= 21 cm3
Volume celah per rotor
= 126 cm3
Volume celah per rotor
= 126 x 1.1 = 138.6 g (277.2 g  2 rotor)
= 0.27 kg
Ukuran rotor
Tinggi segitiga
= 1.5 cm
Panjang alas segitiga
= 2.8 cm  (Luas Penampang/ (tinggi/2))
Ketebalan sudu
= 0.5 cm
Keliling rotor
= 19.8 cm {6 (2.8+0.5)}
Diameter
= 19.8/3.14 = 6.3  6 cm

Analisis rotor penjatah

 Diketauhi penjatah rotor metering device = 100 mm

Metering
device

34
Lebar jarak antar sudu = 26 mm

Acr  Lrt  lca
= 2.6 cm2
 Volume celah rotor dapat dihitung dengan menggunakan rumus
Vcr
= Acr Lrt
= 2.6 x 10
= 26 cm3
 Volume celah rotor
Vcelah rotor = Vcr x Jumlah celah rotor
= 26 cm3 x 6 buah
= 156 cm3
 Massa pupuk perputaran rotor
Mppr
= Massa Jenis Pupuk x Vcelah rotor
= 1.1 g/cm3 x 156 cm3
= 171.6 g ( terdapat 2 hopper maka menjadi = 343.2 g)
(Diharapkan rotor mampu menjatahkan pupuk setiap putarannya 0.3 kg)
 Dosis pemupukan

= 3 kg/pokok

 Alur pupuk per pokok
 V. Traktor
 Penjatahan pupuk

=3m↔
= 0,5 m/s
= ,
×

��
� �

=

/

�

= 0,5 kg/s

Kecepatan rotor mengikuti ditentukan dengan perbandingan antara penjatahan
pupuk persekon (kg/s) dengan masa pupuk yang jatuh perputaran rotor Mppr,
sehingga dapat dihitung rumus sebagai berikut :
=

�

=

,

,

�

= ,

rpm = 1.667 x 60 = 87.41 rpm (putaran metering device)

35
Lampiran 7 Analisis poros A
 �=
, =
 �= . × =

= .
×
×

=

,

= .

.

.

/
, Sf1 = 6.0 , Sf2= 2.0
 S45C-D, � =
 �a = 58/(6.0 x 2.0) = 4.83 (kg/mm2)
 Cb = 2.0, Kt = 1.5
 ds = [[

,

,

× . × . ×

.

] ]→

.

 Anggap diameter bagian bantalan = 30 mm

R fillet = (30-26)/2 = 2 mm
 Konsentrasi Tegangan pada poros bertangga adalah
= .

2/ 26= 0.076 ; 30/26 = 1.15 ;

 Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak adalah

0,4/26 = 0.0153 ;
Dari Pers.










.

×

.
×
∴�

.

�= . ×
.

→ .

× . → .
<
.

/

.

= .

;

> .

= .

 pers X

�

;  pers Y

Misal Diameter Ds = 31.5 mm
D bantalan = 35 mm
Jari –jari fillet = (35-31.5)/2 = 1.75
Bahan S45C; (S45C-D, � =
/
, Sf1 = 6.0 , Sf2= 2.0)
Alur Pasak 12 x 5.0 x 0.6
Konsentrasi Tegangan pada poros bertangga adalah
1.75/31.5 = 0.056 ; 35/31.5 = 1.11 ; = .
 Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak adalah
0.6/31.5 = 0.019 ; = . → > .
 �= . ×


.
.

.

×
= .
.
× × . = .

∴� ∙

>�∙

∙

÷

/
,

= .

.

/

�

(persamaan 1)
(persamaan 2)
�

= .
;
Diameter poros : ∅ . × ∅
Jari-jari fillet = 1.75 mm

mm

36
Lampiran 8 Analisa poros B
 �=
, =
 �= . × =

= .
×
×

=

,

= ,

.

,

 S45C-D, � =
/
, Sf1 = 6.0 , Sf2= 2.0
 �a = 58/(6.0 x 2.0) = 4.83 (kg/mm2)
 Cb = 2.0, Kt = 1.5
 ds = [[

.

.

× . × . ×

] ]→

.

 Anggap diameter bagian bantalan = 42 mm

~

R fillet = (38-36)/2 = 1.0 mm
Alur Pasak 12 x