Pengujian Respon Sistem Laser Grader pada beberapa Profil Permukaan Tanah dan Tekanan Hidrolik
PENGUJIAN RESPON SISTEM LASER GRADER PADA
BEBERAPA PROFIL PERMUKAAN TANAH DAN TEKANAN
HIDROLIK
DAMAR WAHYU BINTORO
F14070089
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Damar Wahyu Bintoro. F14070089. Pengujian Respon Sistem Laser Grader pada
Beberapa Profil Permukaan Tanah dan Tekanan Hidrolik. Di bawah bimbingan Dr. Ir.
Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr. 2013
RINGKASAN
Perataan tanah dilakukan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan air dan
produktivitas air di lahan pertanian. Di Indonesia operasi perataan tanah masih menggunakan
cara konvensional, ini membutuhkan waktu lama serta kurang presisi. LASER land leveling
dapat melakukan perataan sangat baik dengan ketepatan yang diinginkan dalam lahan
pertanian ataupun lahan bukan pertanian. Kinerja laser leveling dapat diuji dari respon
sistemnya saat meratakan lahan. Respon sistem dapat diukur dengan operasi memotong dan
mengisi dari perata pada beberapa bentuk ketidakrataan tanah.Tujuan dari penelitian ini
adalah untuk menentukan respon sistem terhadap 5(lima) bentuk ketidakrataan tanah dan
tingkat pengaturan katup relief sistem hidrolik pada operasi perataan tanah (land leveling)
menggunakan Laser Power Blade.
Lahan yang dikerjakan untuk kegiatan perataan harus dalam keadaan kering, bersih dari
rumput dan tanaman liar. Pada lahan dibuat sebanyak lima jenis bentuk ketidakrataan tanah.
Bentuk tersebut yaitu empat berupa gundukan dan satu berupa galian. Tiap-tiap model
tersebut dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali berdasarkan perbedaan tekanan kerja
hidrolik (230Psi, 345 Psi, 460 Psi). Seluruh bentuk tanah memiliki panjang 300 cm, lebar
200 cm dan tinggi 20 cm. Traktor beserta implemen perata akan melewati bentuk tanah
tersebut berkali-kali hingga rata. Titik acuan rata ditentukan di bagian depan profil bentuk
ketidakrataan. Peralatan alat perataan tanah yang digunakan antara lain; Leica LASER
Receiver MLS-700 and Electric Mast MPM-700, Leica LASER transmitter, Control box
MCP-700, Tripod, Drag Bucket atau scrapper dan Traktor roda empat.
Pengukuran profil tanah dilakukan sebelum dan setelah diratakan. Pengukuran tersebut
dilakukan untuk menentukan kehalusan elevasi dari operasi perataan tanah dengan
menggunakan alat profil meter. Data hasil pencatatan tiap-tiap titik profil tersebut kemudian
digambarkan pada sebuah grafik. Dari grafik dilakukan perhitungan untuk mencari nilai ratarata, kisaran nilai elevasi kerataan model, dan koefisien variasi model (KV). Nilai batas atas
dan bawah dihitung dari nilai mean ± 1cm. Dari hasil tersebut maka dapat ditarik satu garis
lurus sepanjang titik profill yang merupakan garis batas atas dan bawah profil. Nilai titiktitik profil yang berada di dalam batas atas dan bawah merupakan kisaran nilai yang
menunjukkan model dapat dikatakan rata.
Nilai KV bentuk galian tanah penampang persegi panjang (20.17 %, 19.28 %, 22.2 %)
merupakan nilai KV terbesar diantara bentuk-bentuk yang lain. Nilai KV bentuk gunduk
tanah segitiga sembarang (A) merupakan nilai KV terkecil (3.85%, 3.45%, 6.38%) diantara
bentuk-bentuk gunduk yang lain. Nilai KV bentuk galian tanah paling kecil diantara bentukbentuk profil yang lain. Nilai KV galian tanah dipengaruhi oleh nilai rata-rata tinggi profil
yang relatif besar.
Dari kelima jenis bentuk yang telah dilakukan perataan, bongkahan tanah yang
dihasilkan relatif berdiameter cukup besar ± 1.5 cm. Bongkahan tanah tersebut
mengakibatkan ketinggian titik-titik profil yang diukur menjadi beragam. Tekanan hidrolik
460 Psi dapat melakukan respon yang cukup cepat untuk meratakan tanah. Semakin besar
tekanan hidrolik tidak mempengaruhi kekuatan tekan drag bucket untuk meratakan tanah.
Tekanan kerja hidrolik hanya berpengaruh pada kecepatan gerak naik dan turun dari drag
bucket untuk meratakan tanah.
Respon sistem Laser Grader dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu bentuk profil
tanah, tekanan kerja hidrolik traktor, kemiringan profil tanah, beban tarik drag buckets, dan
kelembaban kondisi lahan. Respon cepat dari gerakan drag buckets terhadap suatu
ketidakrataan tanah dicapai dari besarnya tekanan kerja hidrolik. Kondisi lahan kering
memudahkan proses perataan tanah.
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Saya menyatakan bahwa skripsi dengan judul Pengujian Respon Sistem
Laser Grader pada Beberapa Profil Permukaan Tanah dan Tekanan Hidrolik
adalah benar karya saya dengan arahan dosen pembimbing akademik dan belum
diajukan dalam bentuk apapun pada 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, April 2013
Damar Wahyu Bintoro
F 14070089
ABSTRAK
DAMAR WAHYU BINTORO. Pengujian Respon Sistem Laser Grader pada
Beberapa Profil Permukaan Tanah dan Tekanan Hidrolik. RADITE PRAEKO
AGUS SETIAWAN.
Perataan tanah dilakukan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan air
dan produktivitas air di lahan pertanian. Di Indonesia operasi perataan tanah
masih menggunakan cara konvensional, ini membutuhkan waktu lama serta
kurang presisi. LASER land leveling dapat melakukan perataan sangat baik dengan
ketepatan yang diinginkan dalam lahan pertanian ataupun lahan bukan pertanian.
Kinerja laser leveling dapat diuji dari respon sistemnya saat meratakan lahan.
Respon sistem dapat diukur dengan operasi memotong dan mengisi dari perata
pada beberapa bentuk ketidakrataan tanah. Pengukuran profil tanah dilakukan
sebelum dan setelah meratakan untuk menentukan kehalusan elevasi selama
operasi perataan tanah. Respon sistem Laser Grader dipengaruhi oleh beberapa
faktor yaitu bentuk profil tanah, tekanan kerja hidrolik traktor, kemiringan profil
tanah, beban tarik drag buckets, dan kelembaban kondisi lahan. Respon cepat dari
gerakan drag buckets terhadap suatu ketidakrataan tanah dicapai dari besarnya
tekanan kerja hidrolik. Kondisi lahan kering memudahkan proses perataan tanah.
Kata kunci: laser, perataan tanah, alat perata, respon sistem
ABSTRACT
DAMAR WAHYU BINTORO. Laser Grader Systems Response Testing on
Multiple Soil Surface Profiles and Hydraulic Pressure. Supervised by RADITE
PRAEKO AGUS SETIAWAN.
Land leveling is done to improve water use efficiency and water
productivity. Land leveling operations in Indonesia are still done using
conventional means, that is time-consuming and less precise. Laser land leveling
operations can perform extremely well according to the desired accuracy in
agricultural or non-agricultural land. Laser grader performance can be examined
from the response of the system when leveling the land. Response of the system
can be measured by cut and fill operation of the blade grader on some ground
unevenness shape. Measurement of the ground profile was done before and after
leveling to determine elevation smoothness during land leveling operations. Laser
Grader systems response was influenced by several factors such as soil profile,
tractor hydraulic working pressure, the slope of the ground, drag buckets tensile
load, and the moisture condition of the soil. The quick response of drag buckets
against an unevenness was achieved by high hydraulic working pressure. Drag
buckets will be easier to level the ground with a relatively uniform slope profile
and ramps. Dry-land conditions make the process of land leveling more easier.
Keywords: laser, land leveling, grader, systems response
PENGUJIAN RESPON SISTEM LASER GRADER PADA
BEBERAPA PROFIL PERMUKAAN TANAH DAN TEKANAN
HIDROLIK
DAMAR WAHYU BINTORO
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
Pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem,
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Pengujian Respon Sistem Laser Grader pada Beberapa Profil
Permukaan Tanah dan Tekanan Hidrolik
Nama
: Damar Wahyu Bintoro
NIM
: F14070089
Disetujui oleh
Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr. Ir. Desrial, M.Eng
Ketua Departemen
Tanggal lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul
Pengujian Respon Sistem Laser Grader pada Beberapa Profil Permukaan Tanah
dan Tekanan Hidrolik dilaksanakan di Laboratorium Lapang Siswadhi Soepardjo
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB sejak bulan November 2011
sampai September 2012.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir.Radite Praeko Agus
Setiawan, M.Agr selaku pembimbing skripsi yang telah memandu penulis dalam
penyelesaian skripsi ini. Ibu Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, MS dan Bapak Dr. Ir.
Wawan Hermawan, MS selaku penguji yang telah banyak memberikan saran.
Terima kasih kepada Bapak Wana dan Bapak Darma selaku teknisi laboratorium
lapang Siswadi Soepardjo yang membantu dalam penelitian. Bapak Firmansyah
selaku administrasi laboratorium lapang Siswadi Soepardjo yang membantu
dalam penelitian.
Terima kasih juga disampaikan kepada kedua orang tua penulis (Bapak
Iwan Guntoro dan Ibu Setyasih) atas segala pengorbanan dan doa yang tak pernah
habis, serta kedua saudara kandung penulis (Lukiswara dan Galih) yang selalu
memberikan semangat.
Terima kasih juga diucapkan kepada Dinda Ayu Lokita, Tri Yulni, dan
teman-teman TEP 44 atas bantuan dan masukan selama penelitian.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2013
Damar Wahyu Bintoro
DAFTAR ISI
PRAKATA
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan
TINJAUAN PUSTAKA
Sistem Berdasarkan Laser
Drag bucket
Traktor dan Penggandengan
Kontrol Otomatis Hidrolik
Koefisien Variasi
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Alat dan Bahan
Prosedur Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Profil Setelah Diratakan
Pengaruh Tekanan Kerja Hidrolik Terhadap Respon Alat Perataan Tanah
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
RIWAYAT HIDUP
V
VI
VII
VII
1
1
1
2
2
7
8
9
11
11
11
11
12
20
20
29
30
30
31
32
56
DAFTAR TABEL
1 Time required and suitability of different land leveling techniques
2 Pemilihan dari ukuran traktor dan penyeret
3 Perlakuan yang dikerjakan
4 Kecepatan maju traktor
3
8
19
19
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Lahan rata yang disiapkan untuk penanaman padi
4
Pemancar laser yang dipasangkan tripods
5
Penerima laser
5
Kotak kontrol
6
Sistem kontrol hidrolik
6
Bagian-bagian dalam perataan tanah dengan laser
7
Drag bucket
7
Traktor roda empat
9
Bagan kontrol loop tebuka dari silinder hidrolik
9
Bagan sistem kontrol loop tertutup
10
Bagan prosedur penelitian
13
Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang persegi panjang
14
Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur
14
Bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur
15
Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga sembarang A (sisi
depan searah dengan arah kerja traktor ).
15
Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga sembarang B (sisi
depan berlawanan arah dengan arah kerja traktor).
16
Pengukuran ketinggian titik-titik profil
17
Leica laser receiver MLS 700
18
Leica laser transmitter
18
Drag bucket
19
Control box MCP-700
20
Grafik perbandingan koefisien variasi (KV) dan rata-rata(χ)
21
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang persegi panjang
tekanan kerja hidrolik 230 Psi
21
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang persegi panjang
tekanan kerja hidrolik 345 Psi
22
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang persegi panjang
tekanan kerja hidrolik 460 Psi
22
26 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 230 Psi
23
27 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 345 Psi
23
28 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 460 Psi
24
29 Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 230 Psi
24
30 Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 345 Psi
25
31 Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 460 Psi
25
32 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang A tekanan kerja hidrolik 230 Psi
26
33 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang A tekanan kerja hidrolik 345 Psi
26
34 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang A tekanan kerja hidrolik 460 Psi
27
35 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang B tekanan kerja hidrolik 230 psi
27
36 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang B tekanan kerja hidrolik 345 Psi
28
37 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang B tekanan kerja hidrolik 460 psi
28
38 Katup pengarah aliran hidrolik menuju drag buckets
29
39 Posisi Pressure Gauge
30
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
Data pengukuran titik-titik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang
penampang persegi panjang sebelum dan sesudah perataan
Data pengukuran titik-titik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang
penampang busur (arc) sebelum dan sesudah perataan
Data pengukuran titik-titik profil bentuk galian tanah dengan bidang
penampang busur (arc) sebelum dan sesudah perataan
Data pengukuran titik-titik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang
penampang segitiga sembarang A sebelum dan sesudah perataan
Data Pengukuran titik-titik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang
penampang segitiga sembarang B sebelum dan sesudah perataan
Spesifikasi traktor New Holland TT55
Spesifikasi traktor New Holland TT55
Spesifikasi traktor New Holland TT55
33
37
41
45
49
53
54
55
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kerataan sawah sangat penting dalam budidaya pada lahan basah. Perataan
tanah dilakukan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan air dan produktivitas
air. Irigasi permukaan pada lahan yang tidak melalui proses perataan tanah
biasanya mengalami irigasi yang berlebih (Corey dan Clyma 1973). Hal ini
mengakibatkan kehilangan air irigasi yang berlebihan melalui perkolasi dan
mengurangi efisiensi aplikasi sampai 25% (Sattar et al. 2003). Perataan tanah
meningkatkan luas tanah yang bisa diolah hingga 3-5% (Choudhary et al. 2002),
meningkatkan pertumbuhan tanaman, mengurangi intensitas gulma (Rickman
2002) dan menghasilkan penghematan air irigasi (Ali et al. 1975). Perataan tanah
sulit dilakukan pada lahan yang luas. Kerataan tanah dalam ukuran 100x 20-30 m,
kedataran petak harus benar-benar datar dan rata ± 2.5 cm → ± 5 cm petak luas
(Sakai et al. 1998). Pekerjaan perataan tanah dengan manual menghasilkan hasil
sudut kemiringan tanah yang tinggi. Diperlukan mesin yang dapat melakukan
pekerjaan perataan tanah tersebut.
India telah melakukan pengembangan tentang sistem perataan tanah, yaitu
sistem perataan tanah yang dibantu dengan laser. Kegiatan perataan tanah dengan
laser ini kemudian dikenal sebagai Laser Land Leveling. Perataan tanah dengan
laser dapat melakukan perataan sangat baik dengan ketepatan yang diinginkan
dalam lahan pertanian ataupun lahan bukan pertanian. Perataan tanah dengan laser
telah di uji coba dan berhasil digunakan dalam kegiatan pertanian. Perataan tanah
dengan laser yang digunakan di India terbukti dapat memberikan keuntungan
yang besar dalam kegiatan pertanian.
Di Indonesia, perataan tanah dengan laser belum pernah digunakan.
Kegiatan perataan tanah di Indonesia saat ini masih menggunakan cara
konvensional. Secara umum perataan tanah di Indonesia masih menggunakan
tenaga hewan atau traktor roda dua dengan menggunakan garu atau papan perata.
Teknik perataan ini membutuhkan membutuhkan waktu 7 hingga 8 hari untuk
traktor roda dua dan 12 hari per hektar lahan dengan menggunakan tenaga hewan
(Rickman 2002). Kinerja Perataan tanah dengan laser tersebut telah diuji dan
diadaptasi oleh Wiriawan (2013). Kinerja drag bucket perlu untuk beberapa
bentuk ketidakrataan tanah perlu diuji.
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan respon sistem terhadap
5(lima) bentuk ketidakrataan tanah dan tingkat pengaturan katup relief sistem
hidrolik pada operasi perataan tanah (land leveling) menggunakan Laser Power
Blade.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Sistem Berdasarkan Laser
Teknologi Laser
Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) merupakan
mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik, biasanya dalam
bentuk cahaya yang tidak dapat dilihat maupun dapat lihat dengan mata normal,
melalui proses pancaran terstimulasi. Pancaran laser biasanya tunggal,
memancarkan foton dalam pancaran koheren.
Pada tahun 1960, Th. Maiman berhasil menciptakan sinar laser pertama
dengan memompa kilasan cahaya ke dalam kubus kecil dari kristal batu delima
(ruby). Kelompok utama sistem laser adalah bentuk Laser solid dan Laser gas,
Laser karbon dioksida (CO2) memiliki posisi khusus. Beberapa tahun terakhir
Laser dengan sistem baru seperti Laser dye tunsble dari Laser bentuk solid
berhasil diciptakan. Laser tersebut bekerja berdasarkan fluorida kristal bahan
erbium-doped yttrium lithium yang memancar pada panjang gelombang 1.73
mikron dan tidak membahayakan mata manusia (LASER YAG). YLF ini
ditemukan oleh Sanders/ILS dari Orlando, Florida. Berkas elektron pertama lancar
dipompa Laser argon excimer beroperasi dengan panjang gelombang yang sangat
pendek 0.25-0.4 nm dan daya 1.7 kw (Koebner 1984).
Perkembangan lain yang baru adalah sistem laser pertama yang beroperasi
dengan dua panjang gelombang berbeda (YAG atau CO2) yang dikembangkan di
Jepang oleh NIIC. Ketiga dan terkecil dari kelompok laser adalah laser dioda
dengan bidang yang luar biasa dalam aplikasi serat komunikasi, deteksi kebakaran,
asap, dll, dan robot mesin (Koebner 1984).
Para produsen utama industri sistem laser adalah USA, Great Britain,
Jepang, republik jerman, perancis, dan itali. Great Britain memiliki satu
perusahaan yang memproduksi sekelompok bentuk laser sistem padat. laser
bentuk padat terdiri dari bahan induk (host) yang transparan dimana ion penguat
tertanam. Tiga bahan yang umumnya digunakan adalah alumunium oksida dilapisi
Cr3+ (ruby), kaca dilapisi Nd3+, dan alumunium garnet yttrium dilapisi Nd3+.
Sifat dasar laser sebagian besar ditentukan oleh ion pelapis, tapi banyak dari sifat
praktisnya adalah ditentukan oleh bahan induknya. Laser Ruby beroperasi di
wilayah spektrum cahaya tampak pada 694 nm, sedangkan bahan berbasis
neodymium beroperasi pada sekitar 1060 nm dengan panjang gelombang yang
tepat tergantung pada bahan induk(host) (Koebner 1984).
Laser Land Leveling
Pengenalan perataan tanah dengan laser (laser land leveling) pada tahun
1970 menghasilkan perubahan mengejutkan yang menaikkan potensi dari efisiensi
irigasi permukaan dengan menggunakan sistem irigasi tetes dan curah (Erie dan
3
Dedrick 1979). Laser leveling adalah proses menghaluskan permukaan tanah (± 2
cm) dari ketinggian rata-rata menggunakan laser yang dilengkapi drag bucket
untuk mencapai presisi dalam perataan tanah (Walker et al. 2003).
Tabel 1 Time required and suitability of different land leveling techniques
(Jat et al. 2006)
Land leveling Capacity * Leveling Accuracy Suitable for plot area
techniques
(ha/day
(cm)
(ha)
Animal
0.08
± 4-5
< 0.25
Hand tractor
0.12
± 4-5
< 0.25
Blade
0.5-1.0
± 4-5
< 0.50
Bucket
0.5-1.0
± 4-5
> 0.10
up to 2 ha
±1
> 0.10
Laser
* Capacity depends on farm size and shape, crop residue, soil, type, and
moisture conditions and the operator’s skill.
Peralatan perataan tanah dengan laser meratakan lahan dengan membuat
garis ketinggian lahan dalam praktik irigasi yang berbeda. Irigasi curah
(springklers irigation) dan tetes (drip irigation) dapat menghemat air dan
menyediakan keseragaman penyaluran air. Sistem irigasi alur membutuhkan
kemiringan yang kecil tapi seragam untuk menggunakan air secara efisien.
Perataan tanah dengan laser dapat mengurangi penggunaan air sebesar 20%-30%
dan meningkatkan hasil panen sebesar 10%-20%.
Kualitas dari meratakan tanah lahan pada kemiringan nol dapat diperkirakan
berdasarkan standar deviasi dari kemiringan permukaan tanah lahan tersebut.
Tanah diratakan dengan peralatan konvensional dapat mencapai standar deviasi
sebesar 20-30 mm, bilamana menggunakan perataan tanah dengan laser batas
tehnis dapat mencapai hingga 10 mm. Perataan tanah dengan laser dapat
menghasilkan peningkatan lebih dari 10% dalam efisiensi aplikasi air, yang mana
biaya dari operasi perataan adalah dua sampai tiga kali dari standar operasi
pengolahan.
4
Gambar 1 Lahan rata yang disiapkan untuk penanaman padi (Jat et al. 2006)
Perataan tanah dengan laser (laser land leveling) menggunakan pemancar
laser yang secara konstan memancarkan sinar berputar 3600 secara paralel ke
permukaan lahan yang diinginkan. Sinar ini diterima oleh penerima yang
dipasangkan pada traktor dengan drag bucket atau scrapper. Sinyal yang diterima
dikonversi di dalam kontrol panel, respon sinyal tersebut merubah posisi alat
perata yang digerakkan secara otomatis oleh dua katup hidrolik untuk mengambil
tanah (Jat et al. 2006).
Sebelum memulai proses perataan tanah dengan laser, lahan harus dibajak
dan peta topografi dibuat. Salah satu pengukuran untuk meningkatkan efisiensi
irigasi adalah meratakan pada kemiringan nol untuk produksi panen. Lahan rata
menghasilkan sebuah kedalaman genangan air yang seragam, serta menggunakan
sedikit air dan mengurangi biaya pemompaan. Perataan tanah presisi yang
dikendalikan laser membantu untuk:
Menyimpan air irigasi
Meningkatkan luas tanam kira-kira 3 sampai 5%
Meningkatkan keseragaman kematangan tanaman
Meningkatkan efisiensi aplikasi air hingga 50%
Meningkatkan intensitas tanam sekitar 40%.
Meningkatkan hasil panen (gandum 15%, tebu 42%, beras 61% dan katun
66%)
Mengurangi masalah gulma dan meningkatkan efisiensi pengendalian gulma
Pemancar laser (laser transmitter) dipasangkan pada tripods, yang dapat
memancarkan sinar laser dan menyapu bagian atas dari lahan. Beberapa traktor
dengan alat laser dan drag bucket dapat bekerja bersamaan dari satu pemancar
dengan beberapa buah penerima laser (Rickman 2002).
5
Gambar 2 Pemancar laser yang dipasangkan tripods (Jat et al. 2006)
Penerima laser (laser receiver) adalah penerima sinyal laser dari banyak
arah yang mana mendeteksi posisi bidang acuan dan memancarkan sinyal ke
kotak kontrol (control box). Alat ini kedap air dan menggunakan tampilan LED
yang dapat mudah dibaca, bahkan pada kondisi terpapar sinar matahari langsung.
Receiver ini memiliki jangkauan tangkap sebesar 360° dengan lebar pengukuran
190 mm. Desain kokoh dan sistem anti getaran dari alat ini merupakan kombinasi
utama terhadap bahaya kerusakan akibat lingkungan keras (Rickman 2002).
Gambar 3 Penerima laser (Jat et al. 2006)
Kotak kontrol (control box) menerima dan memproses sinyal-sinyal dari
mesin penerima. Sinyal ini ditampilkan untuk mengindikasi posisi kemiringan
relatif alat perata (drag bucket atau scrapper) pada lahan. Ketika kotak kontrol
diatur otomatis, kotak kontrol menyalurkan keluaran listrik untuk menggerakkan
katup hidrolik. Kotak kontrol dipasangkan dibagian traktor yang mudah dijangkau
oleh operator. Kotak kontrol dapat menampilkan 5 indikasi yang berbeda dari
posisi kemiringan termasuk indikasi arah keluar cahaya laser. Alat ini tahan air
dan menggunakan tampilan LED yang dapat mudah dibaca, bahkan di sinar
matahari yang kuat. Alat ini juga mudah dioperasikan, dapat dipilih antara
otomatis atau manual. Sistem ini memiliki fungsi seperti lift sehingga
memungkinkan operator untuk sementara mengangkat alat perata tanpa
meninggalkan mode otomatis. Ukurannya relatif kecil sehingga mudah untuk di
posisikan dimana saja (Rickman 2002).
6
Gambar 4 Kotak kontrol (Rickman 2002)
Sistem kontrol hidrolik traktor digunakan untuk memasok minyak untuk
menaikan dan menurunkan alat perata. Minyak yang dipasok oleh pompa hidrolik
traktor secara normal dialirkan pada sekitar 2000 hingga 3000 psi. Sebagaimana
pompa hidrolik merupakan pompa perpindahan positif dan selalu memompa
minyak lebih banyak dari yang dibutuhkan, pembebasan tekanan dibutuhkan
dalam sistem untuk mengembalikan kelebihan minyak ke penampung di traktor
(Rickman 2002).
Gambar 5 Sistem kontrol hidrolik (Rickman 2002)
7
Gambar 6 Bagian-bagian dalam perataan tanah dengan laser (Jat et al. 2006)
Drag bucket
Drag bucket dipasangkan di bagian belakang traktor dengan 3 titik gandeng
atau ditarik oleh drawbar traktor. Sistem ini dipilih berdasarkan kemudahan untuk
menghubungkan sistem hidrolik traktor ke bagian luar hidrolik. Bagian luar ini
tersambung dengan sistem kontrol bagian dalam yang digunakan oleh sistem
penggandengan 3-point linkage. Kapasitas dan ukuran drag bucket atau scrapper
bermacam macam tergantung dari tenaga yang tersedia dan kondisi lapang
(Rickman 2002).
Gambar 7 Drag bucket (Jat et al. 2006)
8
Tabel 2 Pemilihan dari ukuran traktor dan penyeret (Jat et al. 2006)
Ukuran traktor Min/Max
(HP)
Lebar scraper Min/Max (m)
30-50
2.0
50-100
2.0-3.0
100-125
3.0-3.5
125-150
3.5-4.0
>150
4.0-4.5
Traktor dan Penggandengan
Traktor yang digunakan dalam kegiatan perataan dengan laser adalah traktor
roda 4. Sebuah traktor roda 4 diperlukan untuk menyeret drag bucket. Ukuran
traktor dapat bervariasi dari 3 hingga 50hp tergantung pada hambatan waktu dan
ukuran lapangan. Di Asia traktor mulai ukuran 30 hingga 100 hp telah berhasil
digunakan dengan laser yang dikontrol sistem. Lebih baik untuk memiliki traktor
roda 4 daripada traktor 2-roda dan semakin tinggi horse power, operasi yang
dikerjakan akan lebih cepat. Traktor roda 4 sangat efektif untuk meratakan baik
lahan basah dan lahan kering. Lahan basah baik diratakan dengan scrapper yang
digandengkan dibelakang traktor. Lahan kering baik menggunakan drag bucket
yang dioperasikan hidrolik. Tingkat traktor bekerja adalah tergantung pada
kapasitas traktor dan jumlah tanah yang akan dipindahkan. Dibutuhkan sekitar 8
jam untuk meratakan 1 hektar dengan traktor yang dipasang pisau traktor
(scrapper). Hal ini dapat berkurang sampai sekitar 4 jam bila menggunakan drag
bucket (Rickman 2002).
Sistem penggandengan menghubungkan traktor dengan drag bucket.
Penggandengan memiliki fungsi; mengikat atau menggandengkan implemen ke
traktor, mengontrol kedalaman kerja implemen, mengangkat implemen, dan
memindakan atau mentransfer bobot ke roda belakang traktor. Terdapat beberapa
macam penggandengan traktor roda 4. Macam-macam penggandengan tersebut
antara lain:
1. Satu titik gandeng
Melalui batang penarik (drawbar / swinging d.b.)
Penarikan hela (trailing)
Penarikan semi angkat (semi mounted)
Ukuran dan bobot implemen yang besar
2. Dua titik gandeng
Melalui 2-point hitch (2 lower link)
Penarikan semi angkat (semi mounted)
3. Tiga titik gandeng
Melalui 3-point hitch (2 lower link & 1 top link)
Penarikan angkat penuh (full integral mounted)
9
Pengangkatan implemen secara hidrolik oleh lengan-lengan pengangkat (lift
arms) traktor
Gambar 8 Traktor roda empat (Rickman 2002)
Kontrol Otomatis Hidrolik
Sebagian besar sistem kontrol hidrolik (termasuk yang otomatis) adalah
kombinasi hidrolik (fluida) dan proses mekanik. Di masa depan, komponen
elektronik akan mungkin ditambahkan ke sistem pada traktor. Kontrol otomatis
atau sistem umpan balik membandingkan sinyal keluaran dengan sinyal masukan
dan menggunakan perbedaan tersebut untuk mengubah keluaran. Kontrol otomatis
juga tentu saja akan meringankan operator dalam mengoperasikan banyak kontrol
(Liljedahl et al. 1989).
Latar belakang dalam teori kontrol otomatis diperlukan untuk analisis sistem
hidrolik. Penggunaan komputer telah membuat analisis tersebut jauh lebih mudah.
Sistem kontrol hidrolik dianalisa untuk dua tujuan. Pertama, analisis harus dibuat
dengan sesuai atau ukuran komponen-komponen dari sistem selain fungsi dan
kendala yang telah ditetapkan. Kedua, analisis yang lebih sulit adalah perilaku
dinamis sistem. Karena sistem kontrol hidrolik memiliki umpan balik, ada
kemungkinan bahwa sistem akan tidak stabil, yaitu akan bergetar. Masalah
terakhir ini memerlukan penggunaan teori kontrol otomatis sehingga dapat
mengurangi ketidakstabilan (getaran) atau menurunkan hingga ke tingkat yang
dapat diterima (Liljedahl et al. 1989).
X1
Lever position
Position
G1
q1
Flow
Cylinder
G2
z1
Velocity
Gambar 9 Bagan kontrol loop tebuka dari silinder hidrolik (Liljedahl et al. 1989)
10
Sebuah contoh sederhana dari diagram kontrol matematika berikut. Jika
katup G1 digunakan untuk mengarahkan cairan ke silinder G2 (Gambar 9), sistem
ini dikatakan loop terbuka atau tidak ada aliran kontrol otomatis. Namun, sistem
seperti ini mungkin memiliki loop umpan balik jika silinder G2 memiliki
perangkat pengontrol langkah yang mengembalikan cairan ke tempat oli
berkumpul (sump) ketika silinder G2 mencapai ujung langkah. Atau mungkin
tekanan akan menumpuk pada akhir langkah, menyebabkan katup untuk kembali
ke netral. Dalam kebanyakan kasus operator menjadi bagian dari kontrol dengan
merasakan dan melihat ketika silinder telah mencapai posisi yang diinginkan,
pada saat itu operator mengembalikan kontrol katup tuas ke netral. Operator
cukup mampu menjadi bagian dari sistem kontrol. Sasaran dari suatu sistem
kontrol otomatis adalah pengendalian sistem tanpa bantuan operator manusia.
Kecepatan mesin pada traktor telah dikendalikan selama bertahun-tahun oleh
perangkat mekanis yang disebut governor. Perangkat hidrolik juga telah
menggunakan governor seperti pada mesin (Liljedahl et al. 1989).
Fungsi pemindahan (Gambar 10), katup G1 adalah rasio dari keluaran q ke
masukan χ1 (q/χ1) dan fungsi pemindahan G2 adalah z1 / q. Ini dapat
dikombinasikan dengan hanya mengalikan G1 x G2. Fungsi pemindahan adalah
sebagai berikut:
q
x1
x
z1
q
=
z1
(1)
x1
Jika G1 dan G2 ditempatkan dalam sistem loop tertutup seperti dalam
Gambar 10, operator bisa mengabaikan mengontrol sistem (jika sistem dirancang
dengan benar). F saat ini dalam loop umpan balik. Laju alir z1 dari silinder
mendapat umpan balik ke katup melalui perangkat pensinyalan F1, melalui
sambungan penjumlah sedemikian rupa sehingga memperbaiki posisi katup
(Liljedahl et al. 1989).
i(s)
+
x1
G1
q
G2
z1(s)
o
F
Gambar 10 Bagan sistem kontrol loop tertutup (Liljedahl et al. 1989)
Keseluruhan fungsi pemindahan
�(�)
�(�)
= 1+
1 2
1 2
�(�)
�(�)
adalah sebagai berikut:
(2)
11
G1 bisa menjadi katup yang keluarannya adalah tingkat aliran (debit) dan
masukan adalah gerakan dari spool. Dengan demikian, G1 adalah nisbah keluaran
dengan masukan. G2 mencakup perilaku dinamis dari sistem (silinder, minyak
hidrolik dan massa yang melekat ke silinder). F adalah loop umpan balik, yang
mungkin salah satu penghubung mekanis terikat pada "eror bar" atau sebuah garis
tekanan untuk merasakan beban yang sedang berlangsung, atau posisi keluaran
dari silinder (Liljedahl et al. 1989).
Koefisien Variasi
Koefisien variasi digunakan untuk membandingkan dua kelompok nilai
yang bebas dari satuan data asli (Supranto 2008). Semakin besar nilai koefisien
variasi menunjukkan data semakin beragam. Rumus yang digunakan sebagai
berikut:
KV =
KV =
σ
µ
�
ᵡ
x100%, untuk populasi
(3)
x100%, untuk sampel
(4)
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan dalam waktu 11 bulan dimulai dari bulan November
2011 sampai dengan September 2012. Penelitian dilaksanakan di laboratorium
lapangan Siswadhi Soepardjo Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas
Teknologi Pertanian IPB. Penelitian meliputi pembuatan bentuk ketidakrataan
tanah, perataan bentuk ketidakrataan tanah menggunakan Laser Power Blade, dan
pengukuran profil bentuk ketidakrataan tanah. Studi literatur dilaksanakan di
perpustakaan IPB.
Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan
1. Alat tulis dan catatan lapang
Alat tulis yang digunakan yaitu pensil dan ballpoint sedangkan catatakan
lapang berupa buku saku. Alat tulis ini berguna untuk mencatat data-data
yang didapat selama penelitian berlangsung di lapang.
2. Kalkulator
Kalkulator digunakan untuk membantu proses kalkulasi data selama
penelitian.
12
3. Laptop
Laptop atau notebook digunakan sebagai media dalam proses pemindahan
data, pemrosesan data, menggambar dan kalkulasi dengan software. Proses
kalkulasi data dan pengolahan data menggunakan sofware MS Office Excel.
Proses menggambar teknik menggunakan software AutoCAD.
4. Digital camera
Selama penelitian, pengambilan gambar dilakukan dengan menggunakan
kamera digital Casio Exilim.
5. Peralatan Leica LASER Power Blade
Peralatan ini antara lain:
1. Leica LASER Receiver MLS-700 and Electric Mast MPM-700
Penerima sinar LASER yang dipancarkan oleh pemancar LASER, alat ini
diletakkan di atas Bucket/scrapper.
2. Leica LASER transmitter
Pemancar sinar LASER yang diletakkan pada kaki tiga.
3. Control box MCP-700
Kotak pengontrol sistem kerja LASER.
4. Tripod
Tripod atau kaki tiga berguna untuk penyangga dan dudukan dari
pemancar LASER sehingga posisinya diatur rata atau tegak lurus dengan
lahan.
5. Drag Bucket/scrapper
Sebagai alat perata yang berguna untuk memindahkan tanah. Tanah tersebut
diseret agar dapat mengisi profil tanah yang kurang atau mengambil dari
profil tanah yang berlebih.
6. Traktor roda 4
Traktor roda 4 yang digunakan adalah traktor New Holland. Traktor
berguna sebagai sumber tenaga tarik alat perata.
7. Tape
Berguna untuk mengukur panjang atau tinggi secara manual.
8. Profil meter dan papan pengukur
Alat ini berguna untuk mengukur profil tanah.
Bahan
Bahan penelitian yang digunakan berupa lahan tanah kering yang dibentuk
dengan lima Bentuk. Tanah pada lahan pengujian berjenis latosol.
Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian merupakan langkah sistematis dalam penelitian ini.
Adapun prosedur disajikan dalam bentuk bagan (Gambar11).
13
Mulai
Persiapan alat
Traktor
Persiapan bahan
Alat perata LASER
Power Blade
Pembuatan Bentuk
ketidakrataan tanah
Pengujian alat
Pengambilan data profil tanah
Pengolahan
data
Selesai
Gambar 11 Bagan prosedur penelitian
Pembuatan Bentuk Ketidakrataan Tanah
Pada lahan dibuat sebanyak lima jenis bentuk ketidakrataan tanah yaitu
empat berupa gundukan dan satu berupa galian. Bingkai bentuk ketidakrataan
tanah dibuat menggunakan patok bambu dan tali yang terhubung. Bingkai tersebut
lalu diisi oleh tanah dan dimampatkan agar kokoh sewaktu traktor melewati
bagian atasnya. Pemampatan tanah dilakukan dengan tenaga manusia
menggunakan bantuan cangkul. Lima jenis bentuk ketidakrataan tanah tersebut
dipilih untuk memvariasikan jenis ketidakrataan. Bentuk ketidakrataan tanah
tersebut pada umumnya terdapat pada sebuah lahan. Oleh sebab itu bentuk-bentuk
tersebut dipilih pada pengujian ini. Berikut ini adalah bentuk ketidakrataan tanah
yang digunakan (Gambar 12-16).
14
Gambar 12 Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang persegi panjang
Gambar 13 Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur (arc)
15
Gambar 14 Bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur (arc)
Gambar 15 Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga sembarang
A (sisi depan searah dengan arah kerja traktor ).
16
Gambar 16 Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga sembarang
B (sisi depan berlawanan arah dengan arah kerja traktor).
Pengukuran Ketinggian Titik-Titik Profil Bentuk Ketidakrataan Tanah
Ketinggian titik-titik profil bentuk ketidakrataan tanah diukur sebelum dan
sesudah diratakan oleh alat perata. Pengukuran ketinggian titik-titik profil setelah
diratakan dilakukan untuk mengetahui hasil dari operasi perataan. Data hasil
pencatatan ketinggian tiap-tiap titik profil tersebut kemudian digambarkan pada
sebuah grafik. Dari tiap-tiap grafik, dilakukan perhitungan untuk mencari nilai
rata-rata ketinggian profil(ᵡ), kisaran nilai kerataan, dan koefisien variasi (KV).
Tiap bentuk memiliki panjang 300 cm dengan jarak tiap titik-titik profil 5 cm
sehingga total jumlah ketinggian titik-titik profil sebanyak 60 titik. Tiap-tiap
bentuk memiliki panjang 80 cm, lebar 200 cm dan tinggi 20 cm.
Nilai batas atas dan bawah ketinggian profil dihitung dari nilai rata-rata (ᵡ) ±
1 cm. Dari hasil tersebut maka dapat ditarik satu garis lurus sepanjang ketinggian
titik-titik profil. Nilai ketinggian titik-titik profil yang berada di dalam batas atas
dan bawah merupakan kisaran nilai yang menunjukkan hasil yang telah rata. Nilai
ketinggian titik-titik profil yang didapat tidak menunjukkan elevasi tanah yang
sebenarnya, tetapi untuk melihat keseragaman elevasi tanah dari operasi perataan.
Pengukuran ketinggian titik-titik profil dilakukan dengan menggunakan alat profil
meter. Lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 17.
17
Gambar 17 Pengukuran ketinggian titik-titik profil
Kondisi Operasi Perataan
Ketika dilakukan proses perataan, Laser receiver (Gambar 18) akan
menunjukkan tanda berwarna hijau yang menandakan lahan telah rata. Laser
receiver juga akan menunjukkan warna hijau dan jingga dengan berkedip
bersamaan yang menandakan lahan telah rata. Hal tersebut disebabkan oleh
kisaran toleransi kerataan dari pulsa laser terhadap ketinggian tanah berkisar ± 10
cm. Jika pada lahan diketahui terdapat perbedaan ketinggian melebihi 10 cm maka
alat perataan tidak akan merespon untuk melakukan kegiatan perataan. Oleh sebab
itu perlu dilakukan pemetaan topografi agar elevasi di lahan dapat diketahui dan
alat perata dapat diatur.
Pada pengujian ini, pemetaan topografi tidak perlu dilakukan karena lahan
yang akan diratakan tidak terlalu luas, jadi posisi laser receiver diatur pada posisi
yang dapat membaca elevasi tiap-tiap bentuk ketidakrataan tanah. Tiap-tiap
bentuk ketidakrataan tanah memiliki titik acuan elevasi rata yang berbeda-beda.
Titik acuan rata ditentukan di bagian depan bentuk. Pada posisi ini traktor
akan berada di bagian atas bentuk tersebut. Laser transmitter (Gambar
19)atau pemancar sinar laser diletakkan di pinggiran lahan pengujian.
18
Gambar 18 Leica laser receiver MLS 700
Gambar 19 Leica laser transmitter
Tiap-tiap bentuk tersebut dilakukan perlakuan sebanyak 3 kali berdasarkan
perbedaan tekanan kerja hidrolik (Tabel 2). Traktor beserta implemen perata akan
melewati bentuk tersebut pada arah memanjang. Traktor akan bergerak maju pada
kecepatan yang sudah ditentukan (Tabel 3). Tingkat percepatan laju traktor diatur
pada posisi low dua (L2). Drag bucket (Gambar 20) yang digunakan memiliki
lebar 200 cm, dan jarak antar sumbu roda 150 cm. Kotak pengatur alat perata atau
control box (Gambar 21) diletakkan pada bagian yang mudah dijangkau oleh
operator. Posisi control box juga harus aman dari goncangan selama operasi
perataan.
19
Gambar 20 Drag bucket
Tabel 3 Perlakuan yang dikerjakan
Tekanan kerja hidrolik
Putaran
mesin
Perlakuan
Psi
kPa
RPM
1
230
1585.79
1000
2
345
2378.69
1500
3
460
3171.589
2000
Tabel 4 Kecepatan maju traktor
Perlakuan
Kecepatan Maju
(km/Jam)
RPM
1
1.65
1000
2
2.27
1500
3
3.20
2000
20
Gambar 21 Control box MCP-700
HASIL DAN PEMBAHASAN
Profil Setelah Diratakan
Pengujian respon sistem Laser Grader dilakukan pada keadaan tanah
kering. Pada kenyataan di lapangan, bagian dalam gundukan tanah tiap-tiap
bentuk sedikit lembab namun bagian permukaan terlihat kering. Kondisi lembab
pada bagian dalam tanah ini menyebabkan konstruksi gundukan menjadi semakin
kaku. Grafik hasil pengukuran profil dapat dilihat pada Gambar 23-37. Grafik
perbandingan antara nilai koefisien variasi (KV) dan rata-rata(χ) dapat dilihat
pada gambar dibawah ini (Gambar 22).
21
Koefisien Variasi (%) dan Rata-rata (cm)
80
70
60
50
22.79
22.2
13.4
40
30
13.41
19.28
22.14
Tekanan 460 Psi
17.57
15.03
20
10
26.94
10.75
20.17
0
5.39
5.24
5.09
5.07
14.67 5.07
5.14
KV χ (cm)
(%)
4.32 20.87
4.42
5.82
KV χ (cm)
(%)
B
A
5.12
11.55 4.72
5.01
5.77
17.18 4.96
5.48
KV χ (cm)
(%)
KV χ (cm)
(%)
KV χ (cm)
(%)
C
D
E
Tekanan 345 Psi
Tekanan 230 Psi
Jenis Ketidakrataan Tanah
Gambar 22 Grafik perbandingan koefisien variasi (KV) dan rata-rata(χ)
Keterangan :
A: Gunduk tanah bidang penampang persegi panjang (Gambar 12)
B: Gunduk tanah bidang penampang busur (Gambar 13)
C: Galian tanah bidang penampang busur (Gambar 14)
D: Gunduk tanah bidang penampang segitiga sembarang A(Gambar 15)
E : Gunduk tanah bidang penampang segitiga sembarang B (Gambar 16)
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 23
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
persegi panjang tekanan kerja hidrolik 230 Psi
22
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 24
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
persegi panjang tekanan kerja hidrolik 345 Psi
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 25
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
persegi panjang tekanan kerja hidrolik 460 Psi
Hasil pehitungan dari bentuk ini pada tekanan 230 Psi, didapat nilai
koefisien variasi (KV) sebesar 20.17 % dengan rata-rata tinggi profil 5.09 cm
(Gambar 22). Nilai KV dapat lebih kecil jika nilai rata-rata tinggi profil semakin
besar. Pada tekanan kerja 345 Psi dan 460 psi nilai KV sebesar 19.28% dan
22.2 %, sedangkan nilai rata-rata sebesar 5.24 dan 5.39 (Gambar 22). Nilai KV
tekanan 345 Psi lebih kecil dari tekanan 460 Psi dan 230 Psi, padahal nilai ratarata data tidak berbeda jauh. Hal ini menunjukkan hasil perataan pada tekanan
kerja hidrolik 345 lebih baik dari yang tekanan hidrolik 230 Psi dan 460 Psi.
23
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 26
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 230 Psi
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 27
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 345 Psi
24
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 28
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 460 Psi
Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur menghasilkan nilai
koefisien variasi yang lebih kecil dibandingkan dengan bentuk gunduk tanah
bidang penampang persegi panjang (Gambar 22). Pada tekanan 230 Psi, didapat
nilai KV sebesar 14.67% dengan nilai rata-rata 5.14 cm (Gambar 22). Tekanan
345 Psi dan 460 Psi menghasilkan nilai KV sebesar 15.03 % dan 13.41 % dengan
rata-rata data sebesar 5.07 cm dan 5.07 cm (Gambar 22). Pada tekanan 345 Psi
dan 460 nilai rata-rata data sama tetapi nilai KV tekanan 460 lebih kecil dari
tekanan 345 Psi. Hasil perataan pada tekanan 460 Psi lebih baik daripada hasil
pada tekanan 230 Psi dan 345 Psi.
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 29
Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 230 Psi
25
Tinggi Profil (cm)
35
30
25
Profil Sesudah
20
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 30
Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 345 Psi
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 31
Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 460 Psi
Nilai KV dari bentuk ini merupakan nilai KV terkecil diantara bentukbentuk yang lain. Hal ini disebabkan karena nilai rata-rata tinggi profil yang besar.
Pada tekanan kerja 230 Psi, nilai KV sebesar 5.82% dengan nilai rata-rata 20.87
cm (Gambar 22). Nilai KV pada tekanan 345 Psi dan 460 Psi sebesar 4.42 % dan
4.32 % (Gambar 22). Nilai rata-rata tinggi profil pada tekanan 345 Psi dan 460 Psi
sebesar 26.94 cm dan 22.79 cm (Gambar 22). Nilai KV pada tekanan 460 Psi
lebih kecil dari nilai KV pada tekanan 345 Psi (Gambar 22).
Dapat dilihat pada grafik (Gambar 29 dan 30), titik-titik profil yang diukur
relatif beragam. Bentuk galian tanah pada pengujian ini merupakan bentuk yang
paling sulit untuk diratakan. Untuk meratakan bentuk ini dibutuhkan kapasitas
angkut tanah dari drag buckets yang cukup besar. Apabila drag buckets
membawa tanah yang tidak mencukupi untuk melakukan proses filling, maka
kegiatan filling dapat dilakukan berkali-kali hingga profil galian tersebut rata.
Sebelum dilakukan perataan, tanah yang digunakan untuk mengisi galian
diletakkan pada bagian depan galian. Tanah tersebut sengaja dipersiapkan untuk
26
mengisi galian. Titik elevasi acuan rata terletak pada bagian depan tanah pengisi
galian.
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 32
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang A tekanan kerja hidrolik 230 Psi
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
100
200
300
400
Panjang Profil (cm)
Gambar 33
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang A tekanan kerja hidrolik 345 Psi
27
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 34
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang A tekanan kerja hidrolik 460 Psi
Keseragaman tanah yang diratakan pada tekanan 460 Psi relatif besar
(Gambar 34). Keseragaman tersebut disebabkan oleh ukuran bongkahan tanah
yang relatif besar ± 1.5 cm. Nilai KV yang didapat menjadi lebih besar
dibandingkan pada tekanan 230 Psi dan 345 Psi (Gambar 22). Pada tekanan 460
Psi, nilai KV didapat 22.14% dengan rata-rata tinggi profil 5.12 cm (Gambar 22).
Pada tekanan 230 Psi dan 345 Psi, nilai KV yang didapat sebesar 11.55 % dan
10.76 % (Gambar 22). Nilai rata-rata tinggi profil pada tekanan 230 Psi dan 345
Psi sebesar 4.72 cm dan 5.12 cm (Gambar 22).
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas bawah
Batas Atas
5
Profil Sesudah
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 35
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang B tekanan kerja hidrolik 230 psi
28
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 36
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang B tekanan kerja hidrolik 345 Psi
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 37
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang B tekanan kerja hidrolik 460 psi
Hasil perataan dari bentuk ini cukup baik. Nilai KV relatif kecil namun ratarata tinggi profil sedikit lebih besar dibandingkan dengan 3 bentuk gunduk tanah
yang lain. Nilai KV tekanan 230 Psi sebesar 17.18% dengan nilai rata-rata 5.48
cm (Gambar 22). Nilai KV tekanan 345 Psi sebesar 17.57 % dengan nilai rata-rata
data sebesar 4.97cm (Gambar 22). Elevasi tanah hasil perataan dari tekanan 345
Psi relatif lebih beragam dibandingkan dengan tekanan 230 Psi (Gambar 35 dan
36).
Nilai KV tekanan 460 Psi sebesar 13.40% dengan nilai rata-rata data 5.77
cm (Gambar 22). Titik-titik profil pada posisi 150-300 cm relatif beragam, namun
titik-titik profil pada posisi 0-140 cm relatif seragam. Hal tersebut diakibatkan
oleh ukuran bongkahan tanah profil pada posisi 150-300 cm relatif besar.
Dari kelima jenis bentuk yang telah dilakukan perataan, bongkahan tanah
yang dihasilkan relatif berdiameter cukup besar ± 1.5 cm. Bongkahan tanah
tersebut mengakibatkan titik-titik profil yang diukur beragam.
29
Pengaruh Tekanan Kerja Hidrolik Terhadap Respon Alat Perataan Tanah
Selama mesin traktor menyala, pompa hidrolik akan menyalurkan fluida
hidrolik menuju sistem hidrolik traktor. Laju fluida hidrolik diatur katup pengarah
yang terletak pada batang drag buckets. Ketika Laser Receiver menerima respon
perbedaan elevasi pada lahan, Laser receiver akan mengirim sinyal menuju kotak
kontrol yang diletakkan di traktor. Kotak kontrol akan meneruskan sinyal tersebut
ke katup pengarah sehingga katup pengarah dapat membuka aliran fulida hidrolik
menuju drag buckets. Pada katup pengarah terdapat dua cabang selang menuju
tabung piston hidrolik
drag buckets, cabang selang pertama berfungsi
mengalirkan fluida hidrolik untuk melakukan gerakan naik drag buckets. Gerakan
naik ini adalah tindakan alat perata untuk melakukan proses filling. Cabang selang
kedua berfungsi mengalirkan fluida hidrolik untuk melakukan gerakan turun drag
buckets. Gerakan turun ini adalah tindakan alat perata untuk melakukan proses cut.
Proses ini berlangsung terus menerus selama proses perataan tanah.
Gambar 38 Katup pengarah aliran hidrolik m
BEBERAPA PROFIL PERMUKAAN TANAH DAN TEKANAN
HIDROLIK
DAMAR WAHYU BINTORO
F14070089
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Damar Wahyu Bintoro. F14070089. Pengujian Respon Sistem Laser Grader pada
Beberapa Profil Permukaan Tanah dan Tekanan Hidrolik. Di bawah bimbingan Dr. Ir.
Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr. 2013
RINGKASAN
Perataan tanah dilakukan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan air dan
produktivitas air di lahan pertanian. Di Indonesia operasi perataan tanah masih menggunakan
cara konvensional, ini membutuhkan waktu lama serta kurang presisi. LASER land leveling
dapat melakukan perataan sangat baik dengan ketepatan yang diinginkan dalam lahan
pertanian ataupun lahan bukan pertanian. Kinerja laser leveling dapat diuji dari respon
sistemnya saat meratakan lahan. Respon sistem dapat diukur dengan operasi memotong dan
mengisi dari perata pada beberapa bentuk ketidakrataan tanah.Tujuan dari penelitian ini
adalah untuk menentukan respon sistem terhadap 5(lima) bentuk ketidakrataan tanah dan
tingkat pengaturan katup relief sistem hidrolik pada operasi perataan tanah (land leveling)
menggunakan Laser Power Blade.
Lahan yang dikerjakan untuk kegiatan perataan harus dalam keadaan kering, bersih dari
rumput dan tanaman liar. Pada lahan dibuat sebanyak lima jenis bentuk ketidakrataan tanah.
Bentuk tersebut yaitu empat berupa gundukan dan satu berupa galian. Tiap-tiap model
tersebut dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali berdasarkan perbedaan tekanan kerja
hidrolik (230Psi, 345 Psi, 460 Psi). Seluruh bentuk tanah memiliki panjang 300 cm, lebar
200 cm dan tinggi 20 cm. Traktor beserta implemen perata akan melewati bentuk tanah
tersebut berkali-kali hingga rata. Titik acuan rata ditentukan di bagian depan profil bentuk
ketidakrataan. Peralatan alat perataan tanah yang digunakan antara lain; Leica LASER
Receiver MLS-700 and Electric Mast MPM-700, Leica LASER transmitter, Control box
MCP-700, Tripod, Drag Bucket atau scrapper dan Traktor roda empat.
Pengukuran profil tanah dilakukan sebelum dan setelah diratakan. Pengukuran tersebut
dilakukan untuk menentukan kehalusan elevasi dari operasi perataan tanah dengan
menggunakan alat profil meter. Data hasil pencatatan tiap-tiap titik profil tersebut kemudian
digambarkan pada sebuah grafik. Dari grafik dilakukan perhitungan untuk mencari nilai ratarata, kisaran nilai elevasi kerataan model, dan koefisien variasi model (KV). Nilai batas atas
dan bawah dihitung dari nilai mean ± 1cm. Dari hasil tersebut maka dapat ditarik satu garis
lurus sepanjang titik profill yang merupakan garis batas atas dan bawah profil. Nilai titiktitik profil yang berada di dalam batas atas dan bawah merupakan kisaran nilai yang
menunjukkan model dapat dikatakan rata.
Nilai KV bentuk galian tanah penampang persegi panjang (20.17 %, 19.28 %, 22.2 %)
merupakan nilai KV terbesar diantara bentuk-bentuk yang lain. Nilai KV bentuk gunduk
tanah segitiga sembarang (A) merupakan nilai KV terkecil (3.85%, 3.45%, 6.38%) diantara
bentuk-bentuk gunduk yang lain. Nilai KV bentuk galian tanah paling kecil diantara bentukbentuk profil yang lain. Nilai KV galian tanah dipengaruhi oleh nilai rata-rata tinggi profil
yang relatif besar.
Dari kelima jenis bentuk yang telah dilakukan perataan, bongkahan tanah yang
dihasilkan relatif berdiameter cukup besar ± 1.5 cm. Bongkahan tanah tersebut
mengakibatkan ketinggian titik-titik profil yang diukur menjadi beragam. Tekanan hidrolik
460 Psi dapat melakukan respon yang cukup cepat untuk meratakan tanah. Semakin besar
tekanan hidrolik tidak mempengaruhi kekuatan tekan drag bucket untuk meratakan tanah.
Tekanan kerja hidrolik hanya berpengaruh pada kecepatan gerak naik dan turun dari drag
bucket untuk meratakan tanah.
Respon sistem Laser Grader dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu bentuk profil
tanah, tekanan kerja hidrolik traktor, kemiringan profil tanah, beban tarik drag buckets, dan
kelembaban kondisi lahan. Respon cepat dari gerakan drag buckets terhadap suatu
ketidakrataan tanah dicapai dari besarnya tekanan kerja hidrolik. Kondisi lahan kering
memudahkan proses perataan tanah.
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Saya menyatakan bahwa skripsi dengan judul Pengujian Respon Sistem
Laser Grader pada Beberapa Profil Permukaan Tanah dan Tekanan Hidrolik
adalah benar karya saya dengan arahan dosen pembimbing akademik dan belum
diajukan dalam bentuk apapun pada 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, April 2013
Damar Wahyu Bintoro
F 14070089
ABSTRAK
DAMAR WAHYU BINTORO. Pengujian Respon Sistem Laser Grader pada
Beberapa Profil Permukaan Tanah dan Tekanan Hidrolik. RADITE PRAEKO
AGUS SETIAWAN.
Perataan tanah dilakukan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan air
dan produktivitas air di lahan pertanian. Di Indonesia operasi perataan tanah
masih menggunakan cara konvensional, ini membutuhkan waktu lama serta
kurang presisi. LASER land leveling dapat melakukan perataan sangat baik dengan
ketepatan yang diinginkan dalam lahan pertanian ataupun lahan bukan pertanian.
Kinerja laser leveling dapat diuji dari respon sistemnya saat meratakan lahan.
Respon sistem dapat diukur dengan operasi memotong dan mengisi dari perata
pada beberapa bentuk ketidakrataan tanah. Pengukuran profil tanah dilakukan
sebelum dan setelah meratakan untuk menentukan kehalusan elevasi selama
operasi perataan tanah. Respon sistem Laser Grader dipengaruhi oleh beberapa
faktor yaitu bentuk profil tanah, tekanan kerja hidrolik traktor, kemiringan profil
tanah, beban tarik drag buckets, dan kelembaban kondisi lahan. Respon cepat dari
gerakan drag buckets terhadap suatu ketidakrataan tanah dicapai dari besarnya
tekanan kerja hidrolik. Kondisi lahan kering memudahkan proses perataan tanah.
Kata kunci: laser, perataan tanah, alat perata, respon sistem
ABSTRACT
DAMAR WAHYU BINTORO. Laser Grader Systems Response Testing on
Multiple Soil Surface Profiles and Hydraulic Pressure. Supervised by RADITE
PRAEKO AGUS SETIAWAN.
Land leveling is done to improve water use efficiency and water
productivity. Land leveling operations in Indonesia are still done using
conventional means, that is time-consuming and less precise. Laser land leveling
operations can perform extremely well according to the desired accuracy in
agricultural or non-agricultural land. Laser grader performance can be examined
from the response of the system when leveling the land. Response of the system
can be measured by cut and fill operation of the blade grader on some ground
unevenness shape. Measurement of the ground profile was done before and after
leveling to determine elevation smoothness during land leveling operations. Laser
Grader systems response was influenced by several factors such as soil profile,
tractor hydraulic working pressure, the slope of the ground, drag buckets tensile
load, and the moisture condition of the soil. The quick response of drag buckets
against an unevenness was achieved by high hydraulic working pressure. Drag
buckets will be easier to level the ground with a relatively uniform slope profile
and ramps. Dry-land conditions make the process of land leveling more easier.
Keywords: laser, land leveling, grader, systems response
PENGUJIAN RESPON SISTEM LASER GRADER PADA
BEBERAPA PROFIL PERMUKAAN TANAH DAN TEKANAN
HIDROLIK
DAMAR WAHYU BINTORO
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
Pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem,
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Pengujian Respon Sistem Laser Grader pada Beberapa Profil
Permukaan Tanah dan Tekanan Hidrolik
Nama
: Damar Wahyu Bintoro
NIM
: F14070089
Disetujui oleh
Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr. Ir. Desrial, M.Eng
Ketua Departemen
Tanggal lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul
Pengujian Respon Sistem Laser Grader pada Beberapa Profil Permukaan Tanah
dan Tekanan Hidrolik dilaksanakan di Laboratorium Lapang Siswadhi Soepardjo
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB sejak bulan November 2011
sampai September 2012.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir.Radite Praeko Agus
Setiawan, M.Agr selaku pembimbing skripsi yang telah memandu penulis dalam
penyelesaian skripsi ini. Ibu Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, MS dan Bapak Dr. Ir.
Wawan Hermawan, MS selaku penguji yang telah banyak memberikan saran.
Terima kasih kepada Bapak Wana dan Bapak Darma selaku teknisi laboratorium
lapang Siswadi Soepardjo yang membantu dalam penelitian. Bapak Firmansyah
selaku administrasi laboratorium lapang Siswadi Soepardjo yang membantu
dalam penelitian.
Terima kasih juga disampaikan kepada kedua orang tua penulis (Bapak
Iwan Guntoro dan Ibu Setyasih) atas segala pengorbanan dan doa yang tak pernah
habis, serta kedua saudara kandung penulis (Lukiswara dan Galih) yang selalu
memberikan semangat.
Terima kasih juga diucapkan kepada Dinda Ayu Lokita, Tri Yulni, dan
teman-teman TEP 44 atas bantuan dan masukan selama penelitian.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2013
Damar Wahyu Bintoro
DAFTAR ISI
PRAKATA
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan
TINJAUAN PUSTAKA
Sistem Berdasarkan Laser
Drag bucket
Traktor dan Penggandengan
Kontrol Otomatis Hidrolik
Koefisien Variasi
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Alat dan Bahan
Prosedur Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Profil Setelah Diratakan
Pengaruh Tekanan Kerja Hidrolik Terhadap Respon Alat Perataan Tanah
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
RIWAYAT HIDUP
V
VI
VII
VII
1
1
1
2
2
7
8
9
11
11
11
11
12
20
20
29
30
30
31
32
56
DAFTAR TABEL
1 Time required and suitability of different land leveling techniques
2 Pemilihan dari ukuran traktor dan penyeret
3 Perlakuan yang dikerjakan
4 Kecepatan maju traktor
3
8
19
19
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Lahan rata yang disiapkan untuk penanaman padi
4
Pemancar laser yang dipasangkan tripods
5
Penerima laser
5
Kotak kontrol
6
Sistem kontrol hidrolik
6
Bagian-bagian dalam perataan tanah dengan laser
7
Drag bucket
7
Traktor roda empat
9
Bagan kontrol loop tebuka dari silinder hidrolik
9
Bagan sistem kontrol loop tertutup
10
Bagan prosedur penelitian
13
Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang persegi panjang
14
Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur
14
Bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur
15
Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga sembarang A (sisi
depan searah dengan arah kerja traktor ).
15
Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga sembarang B (sisi
depan berlawanan arah dengan arah kerja traktor).
16
Pengukuran ketinggian titik-titik profil
17
Leica laser receiver MLS 700
18
Leica laser transmitter
18
Drag bucket
19
Control box MCP-700
20
Grafik perbandingan koefisien variasi (KV) dan rata-rata(χ)
21
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang persegi panjang
tekanan kerja hidrolik 230 Psi
21
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang persegi panjang
tekanan kerja hidrolik 345 Psi
22
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang persegi panjang
tekanan kerja hidrolik 460 Psi
22
26 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 230 Psi
23
27 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 345 Psi
23
28 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 460 Psi
24
29 Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 230 Psi
24
30 Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 345 Psi
25
31 Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur tekanan
kerja hidrolik 460 Psi
25
32 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang A tekanan kerja hidrolik 230 Psi
26
33 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang A tekanan kerja hidrolik 345 Psi
26
34 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang A tekanan kerja hidrolik 460 Psi
27
35 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang B tekanan kerja hidrolik 230 psi
27
36 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang B tekanan kerja hidrolik 345 Psi
28
37 Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga
sembarang B tekanan kerja hidrolik 460 psi
28
38 Katup pengarah aliran hidrolik menuju drag buckets
29
39 Posisi Pressure Gauge
30
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
Data pengukuran titik-titik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang
penampang persegi panjang sebelum dan sesudah perataan
Data pengukuran titik-titik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang
penampang busur (arc) sebelum dan sesudah perataan
Data pengukuran titik-titik profil bentuk galian tanah dengan bidang
penampang busur (arc) sebelum dan sesudah perataan
Data pengukuran titik-titik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang
penampang segitiga sembarang A sebelum dan sesudah perataan
Data Pengukuran titik-titik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang
penampang segitiga sembarang B sebelum dan sesudah perataan
Spesifikasi traktor New Holland TT55
Spesifikasi traktor New Holland TT55
Spesifikasi traktor New Holland TT55
33
37
41
45
49
53
54
55
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kerataan sawah sangat penting dalam budidaya pada lahan basah. Perataan
tanah dilakukan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan air dan produktivitas
air. Irigasi permukaan pada lahan yang tidak melalui proses perataan tanah
biasanya mengalami irigasi yang berlebih (Corey dan Clyma 1973). Hal ini
mengakibatkan kehilangan air irigasi yang berlebihan melalui perkolasi dan
mengurangi efisiensi aplikasi sampai 25% (Sattar et al. 2003). Perataan tanah
meningkatkan luas tanah yang bisa diolah hingga 3-5% (Choudhary et al. 2002),
meningkatkan pertumbuhan tanaman, mengurangi intensitas gulma (Rickman
2002) dan menghasilkan penghematan air irigasi (Ali et al. 1975). Perataan tanah
sulit dilakukan pada lahan yang luas. Kerataan tanah dalam ukuran 100x 20-30 m,
kedataran petak harus benar-benar datar dan rata ± 2.5 cm → ± 5 cm petak luas
(Sakai et al. 1998). Pekerjaan perataan tanah dengan manual menghasilkan hasil
sudut kemiringan tanah yang tinggi. Diperlukan mesin yang dapat melakukan
pekerjaan perataan tanah tersebut.
India telah melakukan pengembangan tentang sistem perataan tanah, yaitu
sistem perataan tanah yang dibantu dengan laser. Kegiatan perataan tanah dengan
laser ini kemudian dikenal sebagai Laser Land Leveling. Perataan tanah dengan
laser dapat melakukan perataan sangat baik dengan ketepatan yang diinginkan
dalam lahan pertanian ataupun lahan bukan pertanian. Perataan tanah dengan laser
telah di uji coba dan berhasil digunakan dalam kegiatan pertanian. Perataan tanah
dengan laser yang digunakan di India terbukti dapat memberikan keuntungan
yang besar dalam kegiatan pertanian.
Di Indonesia, perataan tanah dengan laser belum pernah digunakan.
Kegiatan perataan tanah di Indonesia saat ini masih menggunakan cara
konvensional. Secara umum perataan tanah di Indonesia masih menggunakan
tenaga hewan atau traktor roda dua dengan menggunakan garu atau papan perata.
Teknik perataan ini membutuhkan membutuhkan waktu 7 hingga 8 hari untuk
traktor roda dua dan 12 hari per hektar lahan dengan menggunakan tenaga hewan
(Rickman 2002). Kinerja Perataan tanah dengan laser tersebut telah diuji dan
diadaptasi oleh Wiriawan (2013). Kinerja drag bucket perlu untuk beberapa
bentuk ketidakrataan tanah perlu diuji.
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan respon sistem terhadap
5(lima) bentuk ketidakrataan tanah dan tingkat pengaturan katup relief sistem
hidrolik pada operasi perataan tanah (land leveling) menggunakan Laser Power
Blade.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Sistem Berdasarkan Laser
Teknologi Laser
Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) merupakan
mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik, biasanya dalam
bentuk cahaya yang tidak dapat dilihat maupun dapat lihat dengan mata normal,
melalui proses pancaran terstimulasi. Pancaran laser biasanya tunggal,
memancarkan foton dalam pancaran koheren.
Pada tahun 1960, Th. Maiman berhasil menciptakan sinar laser pertama
dengan memompa kilasan cahaya ke dalam kubus kecil dari kristal batu delima
(ruby). Kelompok utama sistem laser adalah bentuk Laser solid dan Laser gas,
Laser karbon dioksida (CO2) memiliki posisi khusus. Beberapa tahun terakhir
Laser dengan sistem baru seperti Laser dye tunsble dari Laser bentuk solid
berhasil diciptakan. Laser tersebut bekerja berdasarkan fluorida kristal bahan
erbium-doped yttrium lithium yang memancar pada panjang gelombang 1.73
mikron dan tidak membahayakan mata manusia (LASER YAG). YLF ini
ditemukan oleh Sanders/ILS dari Orlando, Florida. Berkas elektron pertama lancar
dipompa Laser argon excimer beroperasi dengan panjang gelombang yang sangat
pendek 0.25-0.4 nm dan daya 1.7 kw (Koebner 1984).
Perkembangan lain yang baru adalah sistem laser pertama yang beroperasi
dengan dua panjang gelombang berbeda (YAG atau CO2) yang dikembangkan di
Jepang oleh NIIC. Ketiga dan terkecil dari kelompok laser adalah laser dioda
dengan bidang yang luar biasa dalam aplikasi serat komunikasi, deteksi kebakaran,
asap, dll, dan robot mesin (Koebner 1984).
Para produsen utama industri sistem laser adalah USA, Great Britain,
Jepang, republik jerman, perancis, dan itali. Great Britain memiliki satu
perusahaan yang memproduksi sekelompok bentuk laser sistem padat. laser
bentuk padat terdiri dari bahan induk (host) yang transparan dimana ion penguat
tertanam. Tiga bahan yang umumnya digunakan adalah alumunium oksida dilapisi
Cr3+ (ruby), kaca dilapisi Nd3+, dan alumunium garnet yttrium dilapisi Nd3+.
Sifat dasar laser sebagian besar ditentukan oleh ion pelapis, tapi banyak dari sifat
praktisnya adalah ditentukan oleh bahan induknya. Laser Ruby beroperasi di
wilayah spektrum cahaya tampak pada 694 nm, sedangkan bahan berbasis
neodymium beroperasi pada sekitar 1060 nm dengan panjang gelombang yang
tepat tergantung pada bahan induk(host) (Koebner 1984).
Laser Land Leveling
Pengenalan perataan tanah dengan laser (laser land leveling) pada tahun
1970 menghasilkan perubahan mengejutkan yang menaikkan potensi dari efisiensi
irigasi permukaan dengan menggunakan sistem irigasi tetes dan curah (Erie dan
3
Dedrick 1979). Laser leveling adalah proses menghaluskan permukaan tanah (± 2
cm) dari ketinggian rata-rata menggunakan laser yang dilengkapi drag bucket
untuk mencapai presisi dalam perataan tanah (Walker et al. 2003).
Tabel 1 Time required and suitability of different land leveling techniques
(Jat et al. 2006)
Land leveling Capacity * Leveling Accuracy Suitable for plot area
techniques
(ha/day
(cm)
(ha)
Animal
0.08
± 4-5
< 0.25
Hand tractor
0.12
± 4-5
< 0.25
Blade
0.5-1.0
± 4-5
< 0.50
Bucket
0.5-1.0
± 4-5
> 0.10
up to 2 ha
±1
> 0.10
Laser
* Capacity depends on farm size and shape, crop residue, soil, type, and
moisture conditions and the operator’s skill.
Peralatan perataan tanah dengan laser meratakan lahan dengan membuat
garis ketinggian lahan dalam praktik irigasi yang berbeda. Irigasi curah
(springklers irigation) dan tetes (drip irigation) dapat menghemat air dan
menyediakan keseragaman penyaluran air. Sistem irigasi alur membutuhkan
kemiringan yang kecil tapi seragam untuk menggunakan air secara efisien.
Perataan tanah dengan laser dapat mengurangi penggunaan air sebesar 20%-30%
dan meningkatkan hasil panen sebesar 10%-20%.
Kualitas dari meratakan tanah lahan pada kemiringan nol dapat diperkirakan
berdasarkan standar deviasi dari kemiringan permukaan tanah lahan tersebut.
Tanah diratakan dengan peralatan konvensional dapat mencapai standar deviasi
sebesar 20-30 mm, bilamana menggunakan perataan tanah dengan laser batas
tehnis dapat mencapai hingga 10 mm. Perataan tanah dengan laser dapat
menghasilkan peningkatan lebih dari 10% dalam efisiensi aplikasi air, yang mana
biaya dari operasi perataan adalah dua sampai tiga kali dari standar operasi
pengolahan.
4
Gambar 1 Lahan rata yang disiapkan untuk penanaman padi (Jat et al. 2006)
Perataan tanah dengan laser (laser land leveling) menggunakan pemancar
laser yang secara konstan memancarkan sinar berputar 3600 secara paralel ke
permukaan lahan yang diinginkan. Sinar ini diterima oleh penerima yang
dipasangkan pada traktor dengan drag bucket atau scrapper. Sinyal yang diterima
dikonversi di dalam kontrol panel, respon sinyal tersebut merubah posisi alat
perata yang digerakkan secara otomatis oleh dua katup hidrolik untuk mengambil
tanah (Jat et al. 2006).
Sebelum memulai proses perataan tanah dengan laser, lahan harus dibajak
dan peta topografi dibuat. Salah satu pengukuran untuk meningkatkan efisiensi
irigasi adalah meratakan pada kemiringan nol untuk produksi panen. Lahan rata
menghasilkan sebuah kedalaman genangan air yang seragam, serta menggunakan
sedikit air dan mengurangi biaya pemompaan. Perataan tanah presisi yang
dikendalikan laser membantu untuk:
Menyimpan air irigasi
Meningkatkan luas tanam kira-kira 3 sampai 5%
Meningkatkan keseragaman kematangan tanaman
Meningkatkan efisiensi aplikasi air hingga 50%
Meningkatkan intensitas tanam sekitar 40%.
Meningkatkan hasil panen (gandum 15%, tebu 42%, beras 61% dan katun
66%)
Mengurangi masalah gulma dan meningkatkan efisiensi pengendalian gulma
Pemancar laser (laser transmitter) dipasangkan pada tripods, yang dapat
memancarkan sinar laser dan menyapu bagian atas dari lahan. Beberapa traktor
dengan alat laser dan drag bucket dapat bekerja bersamaan dari satu pemancar
dengan beberapa buah penerima laser (Rickman 2002).
5
Gambar 2 Pemancar laser yang dipasangkan tripods (Jat et al. 2006)
Penerima laser (laser receiver) adalah penerima sinyal laser dari banyak
arah yang mana mendeteksi posisi bidang acuan dan memancarkan sinyal ke
kotak kontrol (control box). Alat ini kedap air dan menggunakan tampilan LED
yang dapat mudah dibaca, bahkan pada kondisi terpapar sinar matahari langsung.
Receiver ini memiliki jangkauan tangkap sebesar 360° dengan lebar pengukuran
190 mm. Desain kokoh dan sistem anti getaran dari alat ini merupakan kombinasi
utama terhadap bahaya kerusakan akibat lingkungan keras (Rickman 2002).
Gambar 3 Penerima laser (Jat et al. 2006)
Kotak kontrol (control box) menerima dan memproses sinyal-sinyal dari
mesin penerima. Sinyal ini ditampilkan untuk mengindikasi posisi kemiringan
relatif alat perata (drag bucket atau scrapper) pada lahan. Ketika kotak kontrol
diatur otomatis, kotak kontrol menyalurkan keluaran listrik untuk menggerakkan
katup hidrolik. Kotak kontrol dipasangkan dibagian traktor yang mudah dijangkau
oleh operator. Kotak kontrol dapat menampilkan 5 indikasi yang berbeda dari
posisi kemiringan termasuk indikasi arah keluar cahaya laser. Alat ini tahan air
dan menggunakan tampilan LED yang dapat mudah dibaca, bahkan di sinar
matahari yang kuat. Alat ini juga mudah dioperasikan, dapat dipilih antara
otomatis atau manual. Sistem ini memiliki fungsi seperti lift sehingga
memungkinkan operator untuk sementara mengangkat alat perata tanpa
meninggalkan mode otomatis. Ukurannya relatif kecil sehingga mudah untuk di
posisikan dimana saja (Rickman 2002).
6
Gambar 4 Kotak kontrol (Rickman 2002)
Sistem kontrol hidrolik traktor digunakan untuk memasok minyak untuk
menaikan dan menurunkan alat perata. Minyak yang dipasok oleh pompa hidrolik
traktor secara normal dialirkan pada sekitar 2000 hingga 3000 psi. Sebagaimana
pompa hidrolik merupakan pompa perpindahan positif dan selalu memompa
minyak lebih banyak dari yang dibutuhkan, pembebasan tekanan dibutuhkan
dalam sistem untuk mengembalikan kelebihan minyak ke penampung di traktor
(Rickman 2002).
Gambar 5 Sistem kontrol hidrolik (Rickman 2002)
7
Gambar 6 Bagian-bagian dalam perataan tanah dengan laser (Jat et al. 2006)
Drag bucket
Drag bucket dipasangkan di bagian belakang traktor dengan 3 titik gandeng
atau ditarik oleh drawbar traktor. Sistem ini dipilih berdasarkan kemudahan untuk
menghubungkan sistem hidrolik traktor ke bagian luar hidrolik. Bagian luar ini
tersambung dengan sistem kontrol bagian dalam yang digunakan oleh sistem
penggandengan 3-point linkage. Kapasitas dan ukuran drag bucket atau scrapper
bermacam macam tergantung dari tenaga yang tersedia dan kondisi lapang
(Rickman 2002).
Gambar 7 Drag bucket (Jat et al. 2006)
8
Tabel 2 Pemilihan dari ukuran traktor dan penyeret (Jat et al. 2006)
Ukuran traktor Min/Max
(HP)
Lebar scraper Min/Max (m)
30-50
2.0
50-100
2.0-3.0
100-125
3.0-3.5
125-150
3.5-4.0
>150
4.0-4.5
Traktor dan Penggandengan
Traktor yang digunakan dalam kegiatan perataan dengan laser adalah traktor
roda 4. Sebuah traktor roda 4 diperlukan untuk menyeret drag bucket. Ukuran
traktor dapat bervariasi dari 3 hingga 50hp tergantung pada hambatan waktu dan
ukuran lapangan. Di Asia traktor mulai ukuran 30 hingga 100 hp telah berhasil
digunakan dengan laser yang dikontrol sistem. Lebih baik untuk memiliki traktor
roda 4 daripada traktor 2-roda dan semakin tinggi horse power, operasi yang
dikerjakan akan lebih cepat. Traktor roda 4 sangat efektif untuk meratakan baik
lahan basah dan lahan kering. Lahan basah baik diratakan dengan scrapper yang
digandengkan dibelakang traktor. Lahan kering baik menggunakan drag bucket
yang dioperasikan hidrolik. Tingkat traktor bekerja adalah tergantung pada
kapasitas traktor dan jumlah tanah yang akan dipindahkan. Dibutuhkan sekitar 8
jam untuk meratakan 1 hektar dengan traktor yang dipasang pisau traktor
(scrapper). Hal ini dapat berkurang sampai sekitar 4 jam bila menggunakan drag
bucket (Rickman 2002).
Sistem penggandengan menghubungkan traktor dengan drag bucket.
Penggandengan memiliki fungsi; mengikat atau menggandengkan implemen ke
traktor, mengontrol kedalaman kerja implemen, mengangkat implemen, dan
memindakan atau mentransfer bobot ke roda belakang traktor. Terdapat beberapa
macam penggandengan traktor roda 4. Macam-macam penggandengan tersebut
antara lain:
1. Satu titik gandeng
Melalui batang penarik (drawbar / swinging d.b.)
Penarikan hela (trailing)
Penarikan semi angkat (semi mounted)
Ukuran dan bobot implemen yang besar
2. Dua titik gandeng
Melalui 2-point hitch (2 lower link)
Penarikan semi angkat (semi mounted)
3. Tiga titik gandeng
Melalui 3-point hitch (2 lower link & 1 top link)
Penarikan angkat penuh (full integral mounted)
9
Pengangkatan implemen secara hidrolik oleh lengan-lengan pengangkat (lift
arms) traktor
Gambar 8 Traktor roda empat (Rickman 2002)
Kontrol Otomatis Hidrolik
Sebagian besar sistem kontrol hidrolik (termasuk yang otomatis) adalah
kombinasi hidrolik (fluida) dan proses mekanik. Di masa depan, komponen
elektronik akan mungkin ditambahkan ke sistem pada traktor. Kontrol otomatis
atau sistem umpan balik membandingkan sinyal keluaran dengan sinyal masukan
dan menggunakan perbedaan tersebut untuk mengubah keluaran. Kontrol otomatis
juga tentu saja akan meringankan operator dalam mengoperasikan banyak kontrol
(Liljedahl et al. 1989).
Latar belakang dalam teori kontrol otomatis diperlukan untuk analisis sistem
hidrolik. Penggunaan komputer telah membuat analisis tersebut jauh lebih mudah.
Sistem kontrol hidrolik dianalisa untuk dua tujuan. Pertama, analisis harus dibuat
dengan sesuai atau ukuran komponen-komponen dari sistem selain fungsi dan
kendala yang telah ditetapkan. Kedua, analisis yang lebih sulit adalah perilaku
dinamis sistem. Karena sistem kontrol hidrolik memiliki umpan balik, ada
kemungkinan bahwa sistem akan tidak stabil, yaitu akan bergetar. Masalah
terakhir ini memerlukan penggunaan teori kontrol otomatis sehingga dapat
mengurangi ketidakstabilan (getaran) atau menurunkan hingga ke tingkat yang
dapat diterima (Liljedahl et al. 1989).
X1
Lever position
Position
G1
q1
Flow
Cylinder
G2
z1
Velocity
Gambar 9 Bagan kontrol loop tebuka dari silinder hidrolik (Liljedahl et al. 1989)
10
Sebuah contoh sederhana dari diagram kontrol matematika berikut. Jika
katup G1 digunakan untuk mengarahkan cairan ke silinder G2 (Gambar 9), sistem
ini dikatakan loop terbuka atau tidak ada aliran kontrol otomatis. Namun, sistem
seperti ini mungkin memiliki loop umpan balik jika silinder G2 memiliki
perangkat pengontrol langkah yang mengembalikan cairan ke tempat oli
berkumpul (sump) ketika silinder G2 mencapai ujung langkah. Atau mungkin
tekanan akan menumpuk pada akhir langkah, menyebabkan katup untuk kembali
ke netral. Dalam kebanyakan kasus operator menjadi bagian dari kontrol dengan
merasakan dan melihat ketika silinder telah mencapai posisi yang diinginkan,
pada saat itu operator mengembalikan kontrol katup tuas ke netral. Operator
cukup mampu menjadi bagian dari sistem kontrol. Sasaran dari suatu sistem
kontrol otomatis adalah pengendalian sistem tanpa bantuan operator manusia.
Kecepatan mesin pada traktor telah dikendalikan selama bertahun-tahun oleh
perangkat mekanis yang disebut governor. Perangkat hidrolik juga telah
menggunakan governor seperti pada mesin (Liljedahl et al. 1989).
Fungsi pemindahan (Gambar 10), katup G1 adalah rasio dari keluaran q ke
masukan χ1 (q/χ1) dan fungsi pemindahan G2 adalah z1 / q. Ini dapat
dikombinasikan dengan hanya mengalikan G1 x G2. Fungsi pemindahan adalah
sebagai berikut:
q
x1
x
z1
q
=
z1
(1)
x1
Jika G1 dan G2 ditempatkan dalam sistem loop tertutup seperti dalam
Gambar 10, operator bisa mengabaikan mengontrol sistem (jika sistem dirancang
dengan benar). F saat ini dalam loop umpan balik. Laju alir z1 dari silinder
mendapat umpan balik ke katup melalui perangkat pensinyalan F1, melalui
sambungan penjumlah sedemikian rupa sehingga memperbaiki posisi katup
(Liljedahl et al. 1989).
i(s)
+
x1
G1
q
G2
z1(s)
o
F
Gambar 10 Bagan sistem kontrol loop tertutup (Liljedahl et al. 1989)
Keseluruhan fungsi pemindahan
�(�)
�(�)
= 1+
1 2
1 2
�(�)
�(�)
adalah sebagai berikut:
(2)
11
G1 bisa menjadi katup yang keluarannya adalah tingkat aliran (debit) dan
masukan adalah gerakan dari spool. Dengan demikian, G1 adalah nisbah keluaran
dengan masukan. G2 mencakup perilaku dinamis dari sistem (silinder, minyak
hidrolik dan massa yang melekat ke silinder). F adalah loop umpan balik, yang
mungkin salah satu penghubung mekanis terikat pada "eror bar" atau sebuah garis
tekanan untuk merasakan beban yang sedang berlangsung, atau posisi keluaran
dari silinder (Liljedahl et al. 1989).
Koefisien Variasi
Koefisien variasi digunakan untuk membandingkan dua kelompok nilai
yang bebas dari satuan data asli (Supranto 2008). Semakin besar nilai koefisien
variasi menunjukkan data semakin beragam. Rumus yang digunakan sebagai
berikut:
KV =
KV =
σ
µ
�
ᵡ
x100%, untuk populasi
(3)
x100%, untuk sampel
(4)
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan dalam waktu 11 bulan dimulai dari bulan November
2011 sampai dengan September 2012. Penelitian dilaksanakan di laboratorium
lapangan Siswadhi Soepardjo Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas
Teknologi Pertanian IPB. Penelitian meliputi pembuatan bentuk ketidakrataan
tanah, perataan bentuk ketidakrataan tanah menggunakan Laser Power Blade, dan
pengukuran profil bentuk ketidakrataan tanah. Studi literatur dilaksanakan di
perpustakaan IPB.
Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan
1. Alat tulis dan catatan lapang
Alat tulis yang digunakan yaitu pensil dan ballpoint sedangkan catatakan
lapang berupa buku saku. Alat tulis ini berguna untuk mencatat data-data
yang didapat selama penelitian berlangsung di lapang.
2. Kalkulator
Kalkulator digunakan untuk membantu proses kalkulasi data selama
penelitian.
12
3. Laptop
Laptop atau notebook digunakan sebagai media dalam proses pemindahan
data, pemrosesan data, menggambar dan kalkulasi dengan software. Proses
kalkulasi data dan pengolahan data menggunakan sofware MS Office Excel.
Proses menggambar teknik menggunakan software AutoCAD.
4. Digital camera
Selama penelitian, pengambilan gambar dilakukan dengan menggunakan
kamera digital Casio Exilim.
5. Peralatan Leica LASER Power Blade
Peralatan ini antara lain:
1. Leica LASER Receiver MLS-700 and Electric Mast MPM-700
Penerima sinar LASER yang dipancarkan oleh pemancar LASER, alat ini
diletakkan di atas Bucket/scrapper.
2. Leica LASER transmitter
Pemancar sinar LASER yang diletakkan pada kaki tiga.
3. Control box MCP-700
Kotak pengontrol sistem kerja LASER.
4. Tripod
Tripod atau kaki tiga berguna untuk penyangga dan dudukan dari
pemancar LASER sehingga posisinya diatur rata atau tegak lurus dengan
lahan.
5. Drag Bucket/scrapper
Sebagai alat perata yang berguna untuk memindahkan tanah. Tanah tersebut
diseret agar dapat mengisi profil tanah yang kurang atau mengambil dari
profil tanah yang berlebih.
6. Traktor roda 4
Traktor roda 4 yang digunakan adalah traktor New Holland. Traktor
berguna sebagai sumber tenaga tarik alat perata.
7. Tape
Berguna untuk mengukur panjang atau tinggi secara manual.
8. Profil meter dan papan pengukur
Alat ini berguna untuk mengukur profil tanah.
Bahan
Bahan penelitian yang digunakan berupa lahan tanah kering yang dibentuk
dengan lima Bentuk. Tanah pada lahan pengujian berjenis latosol.
Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian merupakan langkah sistematis dalam penelitian ini.
Adapun prosedur disajikan dalam bentuk bagan (Gambar11).
13
Mulai
Persiapan alat
Traktor
Persiapan bahan
Alat perata LASER
Power Blade
Pembuatan Bentuk
ketidakrataan tanah
Pengujian alat
Pengambilan data profil tanah
Pengolahan
data
Selesai
Gambar 11 Bagan prosedur penelitian
Pembuatan Bentuk Ketidakrataan Tanah
Pada lahan dibuat sebanyak lima jenis bentuk ketidakrataan tanah yaitu
empat berupa gundukan dan satu berupa galian. Bingkai bentuk ketidakrataan
tanah dibuat menggunakan patok bambu dan tali yang terhubung. Bingkai tersebut
lalu diisi oleh tanah dan dimampatkan agar kokoh sewaktu traktor melewati
bagian atasnya. Pemampatan tanah dilakukan dengan tenaga manusia
menggunakan bantuan cangkul. Lima jenis bentuk ketidakrataan tanah tersebut
dipilih untuk memvariasikan jenis ketidakrataan. Bentuk ketidakrataan tanah
tersebut pada umumnya terdapat pada sebuah lahan. Oleh sebab itu bentuk-bentuk
tersebut dipilih pada pengujian ini. Berikut ini adalah bentuk ketidakrataan tanah
yang digunakan (Gambar 12-16).
14
Gambar 12 Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang persegi panjang
Gambar 13 Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur (arc)
15
Gambar 14 Bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur (arc)
Gambar 15 Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga sembarang
A (sisi depan searah dengan arah kerja traktor ).
16
Gambar 16 Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang segitiga sembarang
B (sisi depan berlawanan arah dengan arah kerja traktor).
Pengukuran Ketinggian Titik-Titik Profil Bentuk Ketidakrataan Tanah
Ketinggian titik-titik profil bentuk ketidakrataan tanah diukur sebelum dan
sesudah diratakan oleh alat perata. Pengukuran ketinggian titik-titik profil setelah
diratakan dilakukan untuk mengetahui hasil dari operasi perataan. Data hasil
pencatatan ketinggian tiap-tiap titik profil tersebut kemudian digambarkan pada
sebuah grafik. Dari tiap-tiap grafik, dilakukan perhitungan untuk mencari nilai
rata-rata ketinggian profil(ᵡ), kisaran nilai kerataan, dan koefisien variasi (KV).
Tiap bentuk memiliki panjang 300 cm dengan jarak tiap titik-titik profil 5 cm
sehingga total jumlah ketinggian titik-titik profil sebanyak 60 titik. Tiap-tiap
bentuk memiliki panjang 80 cm, lebar 200 cm dan tinggi 20 cm.
Nilai batas atas dan bawah ketinggian profil dihitung dari nilai rata-rata (ᵡ) ±
1 cm. Dari hasil tersebut maka dapat ditarik satu garis lurus sepanjang ketinggian
titik-titik profil. Nilai ketinggian titik-titik profil yang berada di dalam batas atas
dan bawah merupakan kisaran nilai yang menunjukkan hasil yang telah rata. Nilai
ketinggian titik-titik profil yang didapat tidak menunjukkan elevasi tanah yang
sebenarnya, tetapi untuk melihat keseragaman elevasi tanah dari operasi perataan.
Pengukuran ketinggian titik-titik profil dilakukan dengan menggunakan alat profil
meter. Lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 17.
17
Gambar 17 Pengukuran ketinggian titik-titik profil
Kondisi Operasi Perataan
Ketika dilakukan proses perataan, Laser receiver (Gambar 18) akan
menunjukkan tanda berwarna hijau yang menandakan lahan telah rata. Laser
receiver juga akan menunjukkan warna hijau dan jingga dengan berkedip
bersamaan yang menandakan lahan telah rata. Hal tersebut disebabkan oleh
kisaran toleransi kerataan dari pulsa laser terhadap ketinggian tanah berkisar ± 10
cm. Jika pada lahan diketahui terdapat perbedaan ketinggian melebihi 10 cm maka
alat perataan tidak akan merespon untuk melakukan kegiatan perataan. Oleh sebab
itu perlu dilakukan pemetaan topografi agar elevasi di lahan dapat diketahui dan
alat perata dapat diatur.
Pada pengujian ini, pemetaan topografi tidak perlu dilakukan karena lahan
yang akan diratakan tidak terlalu luas, jadi posisi laser receiver diatur pada posisi
yang dapat membaca elevasi tiap-tiap bentuk ketidakrataan tanah. Tiap-tiap
bentuk ketidakrataan tanah memiliki titik acuan elevasi rata yang berbeda-beda.
Titik acuan rata ditentukan di bagian depan bentuk. Pada posisi ini traktor
akan berada di bagian atas bentuk tersebut. Laser transmitter (Gambar
19)atau pemancar sinar laser diletakkan di pinggiran lahan pengujian.
18
Gambar 18 Leica laser receiver MLS 700
Gambar 19 Leica laser transmitter
Tiap-tiap bentuk tersebut dilakukan perlakuan sebanyak 3 kali berdasarkan
perbedaan tekanan kerja hidrolik (Tabel 2). Traktor beserta implemen perata akan
melewati bentuk tersebut pada arah memanjang. Traktor akan bergerak maju pada
kecepatan yang sudah ditentukan (Tabel 3). Tingkat percepatan laju traktor diatur
pada posisi low dua (L2). Drag bucket (Gambar 20) yang digunakan memiliki
lebar 200 cm, dan jarak antar sumbu roda 150 cm. Kotak pengatur alat perata atau
control box (Gambar 21) diletakkan pada bagian yang mudah dijangkau oleh
operator. Posisi control box juga harus aman dari goncangan selama operasi
perataan.
19
Gambar 20 Drag bucket
Tabel 3 Perlakuan yang dikerjakan
Tekanan kerja hidrolik
Putaran
mesin
Perlakuan
Psi
kPa
RPM
1
230
1585.79
1000
2
345
2378.69
1500
3
460
3171.589
2000
Tabel 4 Kecepatan maju traktor
Perlakuan
Kecepatan Maju
(km/Jam)
RPM
1
1.65
1000
2
2.27
1500
3
3.20
2000
20
Gambar 21 Control box MCP-700
HASIL DAN PEMBAHASAN
Profil Setelah Diratakan
Pengujian respon sistem Laser Grader dilakukan pada keadaan tanah
kering. Pada kenyataan di lapangan, bagian dalam gundukan tanah tiap-tiap
bentuk sedikit lembab namun bagian permukaan terlihat kering. Kondisi lembab
pada bagian dalam tanah ini menyebabkan konstruksi gundukan menjadi semakin
kaku. Grafik hasil pengukuran profil dapat dilihat pada Gambar 23-37. Grafik
perbandingan antara nilai koefisien variasi (KV) dan rata-rata(χ) dapat dilihat
pada gambar dibawah ini (Gambar 22).
21
Koefisien Variasi (%) dan Rata-rata (cm)
80
70
60
50
22.79
22.2
13.4
40
30
13.41
19.28
22.14
Tekanan 460 Psi
17.57
15.03
20
10
26.94
10.75
20.17
0
5.39
5.24
5.09
5.07
14.67 5.07
5.14
KV χ (cm)
(%)
4.32 20.87
4.42
5.82
KV χ (cm)
(%)
B
A
5.12
11.55 4.72
5.01
5.77
17.18 4.96
5.48
KV χ (cm)
(%)
KV χ (cm)
(%)
KV χ (cm)
(%)
C
D
E
Tekanan 345 Psi
Tekanan 230 Psi
Jenis Ketidakrataan Tanah
Gambar 22 Grafik perbandingan koefisien variasi (KV) dan rata-rata(χ)
Keterangan :
A: Gunduk tanah bidang penampang persegi panjang (Gambar 12)
B: Gunduk tanah bidang penampang busur (Gambar 13)
C: Galian tanah bidang penampang busur (Gambar 14)
D: Gunduk tanah bidang penampang segitiga sembarang A(Gambar 15)
E : Gunduk tanah bidang penampang segitiga sembarang B (Gambar 16)
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 23
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
persegi panjang tekanan kerja hidrolik 230 Psi
22
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 24
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
persegi panjang tekanan kerja hidrolik 345 Psi
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 25
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
persegi panjang tekanan kerja hidrolik 460 Psi
Hasil pehitungan dari bentuk ini pada tekanan 230 Psi, didapat nilai
koefisien variasi (KV) sebesar 20.17 % dengan rata-rata tinggi profil 5.09 cm
(Gambar 22). Nilai KV dapat lebih kecil jika nilai rata-rata tinggi profil semakin
besar. Pada tekanan kerja 345 Psi dan 460 psi nilai KV sebesar 19.28% dan
22.2 %, sedangkan nilai rata-rata sebesar 5.24 dan 5.39 (Gambar 22). Nilai KV
tekanan 345 Psi lebih kecil dari tekanan 460 Psi dan 230 Psi, padahal nilai ratarata data tidak berbeda jauh. Hal ini menunjukkan hasil perataan pada tekanan
kerja hidrolik 345 lebih baik dari yang tekanan hidrolik 230 Psi dan 460 Psi.
23
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 26
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 230 Psi
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 27
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 345 Psi
24
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 28
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 460 Psi
Bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang busur menghasilkan nilai
koefisien variasi yang lebih kecil dibandingkan dengan bentuk gunduk tanah
bidang penampang persegi panjang (Gambar 22). Pada tekanan 230 Psi, didapat
nilai KV sebesar 14.67% dengan nilai rata-rata 5.14 cm (Gambar 22). Tekanan
345 Psi dan 460 Psi menghasilkan nilai KV sebesar 15.03 % dan 13.41 % dengan
rata-rata data sebesar 5.07 cm dan 5.07 cm (Gambar 22). Pada tekanan 345 Psi
dan 460 nilai rata-rata data sama tetapi nilai KV tekanan 460 lebih kecil dari
tekanan 345 Psi. Hasil perataan pada tekanan 460 Psi lebih baik daripada hasil
pada tekanan 230 Psi dan 345 Psi.
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 29
Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 230 Psi
25
Tinggi Profil (cm)
35
30
25
Profil Sesudah
20
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 30
Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 345 Psi
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 31
Grafik profil bentuk galian tanah dengan bidang penampang busur
tekanan kerja hidrolik 460 Psi
Nilai KV dari bentuk ini merupakan nilai KV terkecil diantara bentukbentuk yang lain. Hal ini disebabkan karena nilai rata-rata tinggi profil yang besar.
Pada tekanan kerja 230 Psi, nilai KV sebesar 5.82% dengan nilai rata-rata 20.87
cm (Gambar 22). Nilai KV pada tekanan 345 Psi dan 460 Psi sebesar 4.42 % dan
4.32 % (Gambar 22). Nilai rata-rata tinggi profil pada tekanan 345 Psi dan 460 Psi
sebesar 26.94 cm dan 22.79 cm (Gambar 22). Nilai KV pada tekanan 460 Psi
lebih kecil dari nilai KV pada tekanan 345 Psi (Gambar 22).
Dapat dilihat pada grafik (Gambar 29 dan 30), titik-titik profil yang diukur
relatif beragam. Bentuk galian tanah pada pengujian ini merupakan bentuk yang
paling sulit untuk diratakan. Untuk meratakan bentuk ini dibutuhkan kapasitas
angkut tanah dari drag buckets yang cukup besar. Apabila drag buckets
membawa tanah yang tidak mencukupi untuk melakukan proses filling, maka
kegiatan filling dapat dilakukan berkali-kali hingga profil galian tersebut rata.
Sebelum dilakukan perataan, tanah yang digunakan untuk mengisi galian
diletakkan pada bagian depan galian. Tanah tersebut sengaja dipersiapkan untuk
26
mengisi galian. Titik elevasi acuan rata terletak pada bagian depan tanah pengisi
galian.
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 32
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang A tekanan kerja hidrolik 230 Psi
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
100
200
300
400
Panjang Profil (cm)
Gambar 33
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang A tekanan kerja hidrolik 345 Psi
27
30
Tinggi Profil (cm)
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
Batas Atas
5
Profil Sebelum
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 34
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang A tekanan kerja hidrolik 460 Psi
Keseragaman tanah yang diratakan pada tekanan 460 Psi relatif besar
(Gambar 34). Keseragaman tersebut disebabkan oleh ukuran bongkahan tanah
yang relatif besar ± 1.5 cm. Nilai KV yang didapat menjadi lebih besar
dibandingkan pada tekanan 230 Psi dan 345 Psi (Gambar 22). Pada tekanan 460
Psi, nilai KV didapat 22.14% dengan rata-rata tinggi profil 5.12 cm (Gambar 22).
Pada tekanan 230 Psi dan 345 Psi, nilai KV yang didapat sebesar 11.55 % dan
10.76 % (Gambar 22). Nilai rata-rata tinggi profil pada tekanan 230 Psi dan 345
Psi sebesar 4.72 cm dan 5.12 cm (Gambar 22).
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas bawah
Batas Atas
5
Profil Sesudah
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 35
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang B tekanan kerja hidrolik 230 psi
28
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 36
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang B tekanan kerja hidrolik 345 Psi
Tinggi Profil (cm)
30
25
20
Profil Sesudah
15
Rata-rata
10
Batas Bawah
5
Batas Atas
0
Profil Sebelum
0
50
100
150
200
250
300
350
Panjang Profil (cm)
Gambar 37
Grafik profil bentuk gunduk tanah dengan bidang penampang
segitiga sembarang B tekanan kerja hidrolik 460 psi
Hasil perataan dari bentuk ini cukup baik. Nilai KV relatif kecil namun ratarata tinggi profil sedikit lebih besar dibandingkan dengan 3 bentuk gunduk tanah
yang lain. Nilai KV tekanan 230 Psi sebesar 17.18% dengan nilai rata-rata 5.48
cm (Gambar 22). Nilai KV tekanan 345 Psi sebesar 17.57 % dengan nilai rata-rata
data sebesar 4.97cm (Gambar 22). Elevasi tanah hasil perataan dari tekanan 345
Psi relatif lebih beragam dibandingkan dengan tekanan 230 Psi (Gambar 35 dan
36).
Nilai KV tekanan 460 Psi sebesar 13.40% dengan nilai rata-rata data 5.77
cm (Gambar 22). Titik-titik profil pada posisi 150-300 cm relatif beragam, namun
titik-titik profil pada posisi 0-140 cm relatif seragam. Hal tersebut diakibatkan
oleh ukuran bongkahan tanah profil pada posisi 150-300 cm relatif besar.
Dari kelima jenis bentuk yang telah dilakukan perataan, bongkahan tanah
yang dihasilkan relatif berdiameter cukup besar ± 1.5 cm. Bongkahan tanah
tersebut mengakibatkan titik-titik profil yang diukur beragam.
29
Pengaruh Tekanan Kerja Hidrolik Terhadap Respon Alat Perataan Tanah
Selama mesin traktor menyala, pompa hidrolik akan menyalurkan fluida
hidrolik menuju sistem hidrolik traktor. Laju fluida hidrolik diatur katup pengarah
yang terletak pada batang drag buckets. Ketika Laser Receiver menerima respon
perbedaan elevasi pada lahan, Laser receiver akan mengirim sinyal menuju kotak
kontrol yang diletakkan di traktor. Kotak kontrol akan meneruskan sinyal tersebut
ke katup pengarah sehingga katup pengarah dapat membuka aliran fulida hidrolik
menuju drag buckets. Pada katup pengarah terdapat dua cabang selang menuju
tabung piston hidrolik
drag buckets, cabang selang pertama berfungsi
mengalirkan fluida hidrolik untuk melakukan gerakan naik drag buckets. Gerakan
naik ini adalah tindakan alat perata untuk melakukan proses filling. Cabang selang
kedua berfungsi mengalirkan fluida hidrolik untuk melakukan gerakan turun drag
buckets. Gerakan turun ini adalah tindakan alat perata untuk melakukan proses cut.
Proses ini berlangsung terus menerus selama proses perataan tanah.
Gambar 38 Katup pengarah aliran hidrolik m