IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. SPESIFIKASI MESIN PELUBANG TANAH Sebelum menguji kinerja mesin pelubang tanah ini, perlu diketahui spesifikasi dan detail dari mesin. Mesin pelubang tanah untuk menanam sengon ini terdiri atas beberapa komponen yang dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Daftar komponen mesin beserta fungsinya Komponen Fungsi Motor Listrik DC Accumulator Inverter Saklar Kabel Mata bor Poros Gear Stang Sumber tenaga penggerak non emisi karbon Sumber energi listrik Pengubah tegangan Pengatur ON-OFF Penyalur listrik Pelubang Transmisi Reduksi rpm Kendali mesin Sementara itu, mesin pelubang tanah ini menggunakan motor listrik sebagai sumber tenaga geraknya yang digerakkan dengan menggunakan aki kering dan inverter sebagai sumber catu dayanya. Spesifikasi motor listrik yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Spesifikasi motor Listrik DC Spesifikasi Tipe Motor Listrik 32D5 BEPM-W3 Volts 130 Ampere 1 Hz DC HP 1/8 Torque 6.5 Lb.in Rpm 84 Ratio 29.7 : 1 Secara lengkap, spesifikasi dari mesin pelubang tanah untuk menanam sengon ini dapat dilihat pada Tabel 4. 29
Tabel 4. Spesifikasi mesin pelubang tanah Spesifikasi Daya Putaran maksimal Berat Total Tinggi Total Lebar Total Sumber Catu Daya Mesin Pelubang Tanah 0.125 HP 84 rpm 8.5 kg 126 cm 40 cm Aki Kering 4.2. PENGUJIAN KINERJA MESIN PELUBANG TANAH Pengujian kinerja mesin dilakukan di lahan, dengan diawali dengan proses pengajiran,yaitu proses menandai bagian lahan yang akan dilubangi dengan mesin. Jarak antar lubang dibuat 2.5 x 2.5 meter, selama proses pengajiran juga dilakukan pembersihan lahan terutama yang akan dilubangi dari gulma dan rumput yang menganggu. Pada pengujian kinerja ini menggunakan aki kering 12 v/ 5 Ah yang ditingkatkan dengan menggunakan inverter 24 V/ 500 W sebagai sumber catu daya. Seperti pada Gambar 15. Gambar 15. Sumber Catu Daya Pengujian kinerja dilakukan dengan membuat lubang di lahan yang ditentukan hingga sumber catu daya tidak mampu bekerja. Namun kemampuan mesin dengan sumber catu daya tersebut akan dibatasi oleh daya minimal pembuatan lubang dengan menggunakan alat pelubang manual. Selama proses pembuatan lubang, akan dilakukan beberapa pengukuran. Faktor yang akan diukur yaitu, dimensi lubang, waktu pembuatan lubang, waktu pindah, denyut jantung dan kuat arus listrik yang dihasilkan mesin saat proses pembuatan lubang. Skema pengujian kinerja mesin dapat dilihat pada Gambar 16. 30
Pengukuran Kuat Arus Menyalakan Mesin Membuat Lubang Mematikan Mesin dan Mengukur Dimensi Lubang Pengukuran Denyut Jantung Gambar 16. Skema pengujian mesin pelubang tanah di lahan Pengukuran kuat arus listrik dengan menggunakan clampmeter dilakukan pada inverter, karena hanya di inverter terdapat arus listrik AC, yaitu sebelum arus DC menjadi DC sesaat di inverskan menjadi arus AC untuk meningkatkan daya listrik dari sumber catu daya. Pada saat mesin berputar namun tidak melakukan proses pelubangan kuat arus relatif stabil pada nilai 0.5 A, pada saat melakukan proses pelubangan dan mesin melakukan torsi kuat arus meningkat menjadi 1.2 A, dan kuat arus terus turun ketika mesin melakukan proses pelubangan selanjutnya sehingga menyebabkan kecepatan pelubangan pun menurun. Gambar 17. Grafik kuat arus listrik terukur Berdasarkan grafik pada Gambar 17 terlihat kuat arus listrik yang diukur relatif mengalami penurunan sesuai dengan banyaknya jumlah lubang hingga kuat arus benarbenar habis pada lubang ke 143. Setelah lubang ke 142, mesin masih bisa berputar namun putarannya sangat lemah, hanya mencapai 22 rpm dan kuat arus hampir 0, sehingga tidak memiliki torsi sama sekali. Setelah mengetahui nilai kuat arus listrik yang dibutuhkan mesin untuk membuat setiap lubang, maka dapat dihitung daya aktual yang dibutuhkan mesin ketika melakukan proses pelubangan. Penghitungan daya dilakukan dengan mengalikan kuat arus yang terukur dengan tegangan listrik tetap yaitu sekitar 105 v.berdasarkan pengukuran awal, 31
daya yang dibutuhkan untuk membuat sebuah lubang dengan diameter 15 cm dan kedalaman 15 cm dalam waktu rata-rata 25 detik adalah 0.11424 HP atau setara dengan 85.19 W, sedangkan daya yang dibutuhkan mesin ini untuk membuat lubang dapat dilihat dalam Gambar 18. Gambar 18. Grafik daya yang dihitung ketika proses pelubangan Daya yang terhitung sebanding dengan nilai kuat arus listrik, sehingga grafiknya pun serupa. Berdasarkan hasil perhitungan daya terbesar yang digunakan mesin untuk proses pelubangan adalah 115.5 watt dan daya terkecil adalah 10.5 watt. Dan bila dibandingkan dengan nilai daya yang terukur pada awal perancangan, daya terkecil yang terhitung pada mesin ini masi lebih besar, sehingga pemilihan motor listrik 0.125 hp merupakan hasil pemilihan yang tepat. Namun, pada pengukuran awal, daya yang dibutuhkan untuk membuat lubang sebesar 85.19 watt maka penggunaan mesin ini dibatasi hingga mencapai daya minimal tersebut, sehingga grafik daya dan jumlah lubang akan menjadi seperti Gambar 19. Gambar 19. Grafik daya listrik 32
Pada grafik yang terdapat di Gambar 19, dapat ditarik kesimpulan bahwa mesin ini dengan menggunakan sumber catu daya aki kering 12 v dan 5 Ah sebanyak 2 buah untuk membuat 68 buah lubang. Kemudian pada pengukuran waktu proses pelubangan menghasilkan grafik yang sebaliknya. Grafik relatif menanjak, hal ini disebabkan waktu untuk melakukan proses pelubangan melambat seiring melemahnya sumber catu daya. Keadaan tanah pada lahan percobaan juga menjadi salah satu penghambat ketika melakukan proses pengukuran waktu. Kondisi tanah yang terlalu kering dan gembur mengakibatkan operator sulit berpijak dan tidak stabil ketika menggunakan mesin. Gambar 20. Grafik waktu yang dibutuhkan dalam proses pelubangan Dari grafik pada Gambar 20 terlihat sangat jelas bahwa waktu yang dibutuhkan mesin untuk melakukan proses pelubangan mengalami kenaikan yang cukup tinggi. Semakin lama mesin digunakan maka sumber catu daya pun akan semakin habis dayanya sehingga torsi yang dihasilkan mesin pun akan menurun, mengakibatkan putaran yang dihasilkan mesin semakin lambat dan menambah lama waktu proses. sehingga total dari seluruh proses pembuatan lubang sebanyak 142 lubang dengan menggunakan sumber catu daya accumulator kering 12 volt dan 5 AH sebanyak 2 buah adalah 2675 detik ditambah dengan waktu pindah diusahakan 5 detik per lubang, yaitu 856 detik maka seluruh proses pembuatan lubang membutuhkan waktu sebanyak 3531 detik atau 24.86 detik tiap lubangnya. Sedangkan untuk waktu proses pembuatan lubang setelah pembatasan pemakaian mesin disesuaikan dengan daya minimal, yaitu sebesar 85.19 watt, maka grafik waktu akan menjadi seperti Gambar 21. 33
Gambar 21. Grafik waktu yang dibutuhkan proses pembuatan lubang setelah pembatasan penggunaan mesin Setelah pembatasan penggunaan mesin, maka waktu yang dibutuhkan untuk membuat 68 lubang adalah 941 detik dengan waktu pindah 327 detik. Artinya, dengan menggunakan sumber catu daya aki kering 12 v, 5 Ah sebanyak 2 buah mesin ini dapat dioperasikan selama 1268 detik atau 21.13 menit. Sehingga bisi dihitung kapasitas lubangnya, yaitu sebesar 68 lubang untuk 21.13 menit atau 3.2 lubang/menit. Sementara itu dengan menggunakan rumus perhitungan 10, maka dapat dihitung energi yang dibutuhkan dengan menggunakan mesin pembuat lubang ini dapat dilihat pada Gambar 22. Gambar 22. Grafik Energi pada proses pembuatan lubang dengan mesin Berdasarkan grafik di atas dapat dilihat, dengan menggunakan mesin energi terbesar yang dibutuhkan untuk membuat sebuah lubang dengan mesin ini sebesar 1785 J sedangkan energi terendahnya adalah 672 J. dapat dilihat, nilai terbesar terjadi ketika daya yang dihasilkan mesin besar tapi waktu yang dibutuhkan untuk proses pembuatan 34
lubang relatif lama, sedangkan saat proses pembuatan energi hanya membutuhkan waktu yang sebentar maka energi yang dibutuhkan lebih kecil. Hal ini dapat dikaitkan dengan kondisi tanah yang mempegaruhi proses pembuatan lubang. Energi yang dibutuhkan ketika menggunakan mesin ini lebih sedikit daripada tanpa menggunakan mesin, seperti yang terukur pada perancangan awal. 4.3. PENGUKURAN BEBAN KERJA Pengambilan data denyut jantung dilakukan bersamaan dengan uji performansi mesin pembuat lubang. Namun sebelum pengambilan data denyut jantung saat melakukan pekerjaan, sebelumnya dilakukan terlebih dahulu kalibrasi denyut jantung pada operator dengan menggunakan metode step test, Pengukuran data denyut jantung dilakukan dengan menggunakan alat Heart Rate Monitor (HRM). Transmiter atau sensor dari alat tersebut dipasangkan di dada dan menyentuh kulit subjek agar detak jantung dapat terdeteksi dan terukur dengan baik. Kemudian secara otomatis detak jantung yang terukur akan diterima sekaligus disimpan oleh Data Receiver and Memory (perekam) yang berupa jam tangan yang dipakaikan di pergelangan tangan tiap subjek yang akan diukur. Dalam pengukuran ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, misalnya pemasangan sensor di dada harus benar-benar menempel pada kulit dan tidak longgar. Selain itu, perekam yang digunakan pada pergelangan tangan harus diletakkan agak ke atas agar dapat menerima detak jantung yang terukur dan menyimpannya. Pemasangan HRM yang sudah tepat ditandakan dengan diterimanya denyut jantung oleh perekam. Pada perekam akan terlihat lambang heart yang berkedip-kedip. Metode step test mempunyai komponen pengukuran yang mudah, sehingga dengan menggunakan metode ini ketidakstabilan denyut jantung seseorang dapat dengan mudah dianalisa. Dalam metode ini, faktor-faktor karakteristik subjek meliputi berat badan, tinggi badan, jenis kelamin, dan usia harus diperhatikan sebagai faktor yang sangat penting. Kalibrasi dengan menggunakan metode step test bertujuan untuk mengetahui kolerasi antara denyut jantung dengan peningkatan beban kerja. Kegiatan step test dilakukan dengan menggunakan anak tangga yang tingginya 25 cm. Pengambilan data step test dilakukan secara bertahap dengan tiga frekuensi, yaitu: 15 langkah/menit, 20 langkah/menit, 25 langkah/menit, dan 30 langkah/menit. Langkah kaki pada saat step test disesuaikan dengan bunyi digital metronome yang telah diatur sesuai dengan siklus tiap step test, sehingga setiap kenaikan siklus digital metronome perlu diatur ulang. 35
Gambar 23. Grafik heart rate saat step test Pada Gambar 23 dapat dilihat denyut jantung operqator saat melakukan step test, dimana denyut jantung terlihat stabil saat beristirahat dan cenderung mengalami peningkatan saat melakukan step test, proses pengukuran denyut jantung berjalan lancar dan tanpa hambatan. Perubahan denyut jantung bisa diakibatkan oleh beberapa factor, diantaranya adalah tekanan emosi, kelelahan, dan heat stress yang mempengaruhi denyut jantung tapi tidak mempengaruhi konsumsi oksigen. Nilai denyut jantung yang digunakan untuk menghitung nilai IRHR adalah nilai dari hasil rata-rata data denyut jantung minimal 30 detik dengan data yang dianggap stabil. Data yang digunakan ketika istirahat merupakan data yang terendah dan stabil, biasanya terdapat pada R1. Pada saat R1 subjek belum melakukan pekerjaan apapun, sehingga biasanya nilai denyut jantung (HR) akan lebih rendah jika dibandingkan istirahat selanjutnya. Namun, tidak menutup kemungkinan pula nilai HR pada R2, R3, dan R4 yang lebih rendah. Hal ini mungkin terjadi, karena pada saat R1 subjek masih dalam keadaan tidak stabil dan dapat pula dipengaruhi oleh beban psikologis seperti rasa tegang dan lain sebagainya. Sedangkan untuk data yang digunakan ketika step test merupakan data yang nilai denyut jantungnya tertinggi dan stabil. Secara umum, data yang diambil tidak boleh data pada menit-menit awal, karena pada menit-menit awal terjadi proses anaerob pada subjek. Berikut ini adalah contoh perhitungan data HR rata-rata untuk rest dan step test 1 (15 langkah/menit): HR rest (3 75 4 25 ) 73.00 HR ST1 (7 00 7 50 ) 97.00 IRHR ST1 1.328 Pengukuran denyut jantung ketika istirahat dilakukan selama 5-10 menit, hal ini diharapkan untuk mendapatkan nilai denyut jantung terendah ketika istirahat. Setiap pergantian frekuensi step test, subjek juga beristirahat selama 5-10 menit sampai denyut jantung subjek stabil. Denyut jantung stabil seseorang ketika istirahat yaitu sekitar 60-80 denyut/menit. Kemudian pengukuran denyut jantung saat melakukan pekerjaan, yaitu pembuatan lubang tanah dengan menggunakan mesin pembuat lubang. Hasil pengukurannya dapat dilihat pada Gambar 24. 36
Gambar 24. Grafik heart rate saat pekerjaan dilakukan Berdasarkan grafik pada Gambar 24, sebelum melakukan pekerjaan dilakukan step test dahulu sebagai kalibrasi denyut jantung atau sebagai control, karena pengukuran denyut jantung saat bekerja dilakukan di hari yang berbeda dengan hari dilakukan pengukuran metode step test, apabila hasil dari step test yang dilakukan sebelum kerja menghasilkan data yang tidak jauh berbeda dengan saat metode step test maka pengukuran dapat dilanjutkan karena kondisi jantung kurang lebih sama dengan hari sebelumnya. Berdasarkan gambar 31 tersebut dapat dilihat kondisi jantung saat rest dan step test tidak jauh berbeda dengan pengukuran metode step test hari sebelumnya, namun pada pengukuran denyut jantung saat melakukan pekerjaan, terjadi sedikit kesulitan, karena saat melakukan pekerjaan, operator tidak diam dan melakukan satu jenis pekerjaan, tapi terdapat beberapa hal yang mempengaruhi denyut jantung operator, diantaranya berat mesin ketika pekerjaan dilakukan, pekerjaannya sendiri terdiri dari beberapa hal yang sangat mempengaruhi denyut jantung, yaitu mengangkat mesin untuk memindahkan dari lubang satu ke lubang lain, melangkah dari satu lubang ke lubang lain dengan memikul sumber catu daya sembari mengangkat mesin dan menahan mesin saat proses pembuatan lubang dilakukan. sehingga data yang dihasilkan sebenarnya kurang akurat karena semua hal tersebut dilakukan tidak sesuai dengan bunyi digital metronome. Pada gambar 30 tersebut data heart rate saat melakukan pekerjaan semakin meningkat karena terjadi akumulasi kelelahan yang dialami operator dengan adanya repetisi mengangkat mesin setelah melakukan pelubangan. dan perhitungan heart rate selama proses pekerjaan adalah : HR rest (13 25 13 75 ) 74.00 HR W1 (19 50 21 00 ) 160.667 HR W2 (19 00 20 50 ) 107.00 IRHR W1 2.1712 IRHR W2 1.446 37
Nilai IRHR yang dicari berdasarkan 2 jenis pekerjaan yang dilakukan, yaitu mengangkat mesin dan ketika mesin membuat lubang, oleh karena itu terdapat 2 nilai IRHR, dan berdasarkan tabel kejerihan, maka pekerjaan mengangkat mesin termasuk dalam jenis pekerjaan luar biasa berat, sedangkan ketika membuat lubang dengan mesin tergolong jenis pekerjaan sedang bagi operator. Beberapa factor yang membuat perbedaan ini adalah ketika membuat lubang, operator tidak terlalu menggunakan tenaganya karena mesin berputar, sedangkan ketika pindah dari lubang satu ke lubang lain, operator harus mengangkat mesin, dimana massa mesin memungkinkan operator bekerja lebih keras untuk melakukannya, ditambah dengan adanya sisa-sisa tanah yang tidak terbawa keluar, sehingga proses mengangkat mesin menjadi lebih berat dan membuat operator menggunakan enrginya lebih banyak. 38