III. METODE PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN Kegiatan penelitian yang meliputi perancangan, pembuatan prototipe mesin penanam dan pemupuk jagung dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pengujian prototipe mesin dilaksanakan di Laboratorium Lapangan Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Waktu perancangan dan pembuatan prototipe berlangsung pada bulan Mei September 2009. Waktu pengujian dilaksanakan pada bulan September 2009. B. ALAT DAN BAHAN Alat-alat dan perlengkapan utama yang diperlukan untuk kegiatan perancangan dan pembuatan konstruksi alat adalah : a) Satu unit Personal Computer (PC) dengan program MS Excel, MS Word, dan AutoCAD yang digunakan untuk perhitungan data dan pembuatan gambar teknik. b) Traktor tangan tipe TF105ML-di, daya maksimum 10,5 hp/2400 rpm c) Mesin gerinda potong (cutting wheel) dan gerinda poles. d) Mesin bor duduk dan bor tangan. e) Mesin bubut. f) Mesin las listrik dan las karbit. g) Meteran, jangka sorong, dan penggaris, h) Peralatan bengkel lainnya, seperti obeng, kunci pas, penitik, ragum, seal tape, amplas, dll. Bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan prototipe dalam penelitian ini adalah: a) Besi plat tebal 20 mm, 14 mm, 6 mm, 5 mm, dan 3 mm, b) Besi silinder pejal diameter 63 mm dan 40 mm, c) Besi pipa diameter 37 mm dan 43 mm dan pipi stainless steel diameter 22 mm. 15
Peralatan/instrumen untuk pengujian kinerja lapangan adalah: a) Meteran dan pita ukur, b) Stop watch, c) Timbangan, d) Tachometer digital, e) Instrumentasi pengukuran kondisi tanah (penetrometer, ring sample, dll.), f) Oven. C. TAHAPAN PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural seperti tampak pada Gambar 9. Berdasarkan tahapannya, maka penelitian ini dapat diuraikan menjadi: 1. Identifikasi Masalah Untuk menganalisi permasalah yang muncul pada kegiatan budidaya jagung, diperlukan informasi-informasi yang dibutuhkan untuk mencari solusi dalam bentuk perancangan. Berbagai informasi tersebut kemudian dikumpulkan dan diinventaris. Informasi yang dibutuhkan diantaranya: (a) Karakteristik budidaya jagung di lokasi menyangkut metode pengolahan tanah, penanaman dan pemupukan. Jenis dan karakteristik teknik dari tanah, benih jagung dan pupuk yang digunakan. (b) Ketersediaan sumber tenaga penggerak (kualitas dan kuantitas), karakteristik teknik dan kemampuan traktor tangan. (c) Kondisi topografi areal budidaya jagung, (d) Sifat fisik dan mekanik tanah, khusunya di areal budidaya jagung, (e) Masalah yang dihadapi petani dalam pengolahan tanah, penanaman dan pemupukan. 2. Perumusan dan Penyempurnaan Ide Setelah mengetahui permasalahan yang terjadi maka dilakukan analisis untuk mencari solusi-solusi pemecahan masalah yang mungkin 16
bisa dilakukan. Solusi pemecahan masalah yang dihasilkan berupa beberapa konsep rancangan fungsional maupun rancangan struktural dari mesin penanam dan pemupuk jagung yang potensial untuk dikembangkan. Konsep-konsep tersebut menyangkut model dan konstruksi dari bagianbagian utama mesin, yaitu: (a) Pengolah tanah rotary dan susunan pemasangan pisau rotary. (b) Unit penanam dan sistem penjatah benihnya, (c) Unit pemupuk dan sistem penjatah pupuknya, (d) Sistem penempatan benih, pupuk dan penutupannya, (e) Mekanisme penggerak metering device untuk penanam dan pemupuk, (f) Unit pembuat guludan yang sesuai untuk budidaya jagung. 3. Pemilihan Konsep Rancangan, Analisis dan Pembuatan Gambar Kerja Dari beberapa konsep rancangan yang dihasilkan pada tahap sebelumnya, dilakukan analisis kelayakan baik dari segi teknis maupun ekonomisnya untuk menentukan suatu konsep rancangan yang akan diteruskan untuk pembuatan prototipenya. Berdasarkan konsep rancangan yang dipilih, dilakukan analisis teknik untuk menentukan: bahan, bentuk, ukuran dan cara pembuatan dari tiap-tiap bagian alat. Dari hasil analisis tersebut kemudian dibuat gambar kerjanya. Pada saat penentuan konsep rancangan bagian pejatah pupuk, dilakukan pengujian model rotor penjatah pupuk dengan ukuran dari hasil perhitungannya. Model rotor penjatah dibuat dalam tiga ukuran panjang rotor (alur rotor) : 50 %, 75 % dan 100 %. Pengujian dilakukan dengan menggunakan motor variable speed untuk memutar poros metering device, motor variable speed di set pada beberapa kecepatan. Dari hasil pengujian model rotor tersebut, selanjutnya di pilih dan di tentukan ukuran rotor penjatah pupuk dalam disain unit pemupuk. 17
Mulai Identifikasi Permasalahan Perumusan dan Penyempurnaan Ide Rancangan Pemilihan Konsep, Analisis dan Pembuatan Gambar Kerja Pembuatan Prototipe Mesin Uji Fungsional dan Uji Pendahuluan Modifikasi Tidak Berhasil? Ya Uji Kinerja Siap Pakai? Modifikasi Tidak Ya Mesin siap aplikasi di lapangan Selesai Gambar 9. Skema kegiatan penelitian. 18
D. METODE PENGUJIAN Uji fungsional dilakukan pada prototipe mesin untuk mengetahui dan memastikan tiap-tiap bagian dapat berfungsi dengan baik. Untuk unit penanam, yang diuji adalah bagian: kotak benih, penjatah benih, penyalur benih, pembuka alur dan mekanisme pengaturnya, penutup alur, mekanisme roda penggerak. Untuk unit pemupuk, yang diuji adalah bagian: kotak pupuk, penjatah pupuk, penyalur pupuk, pembuka alur dan mekanisme pengaturnya, penutup alur, mekanisme roda penggerak. Adapun untuk bagian pengolah tanah rotari akan diperiksa kinerja pisau rotari, kegemburan tanah dan bentuk serta ukuran guludan yang dihasilkan. Uji fungsional dilakukan di Laboratorium Lapangan Departemen Teknik Pertanian, IPB. Uji kinerja prototype mesin dilakukan untuk: (a) Mengukur penjatahan benih dan penempatan benih (b) Mengukur kisaran pemberian pupuk (dosis) yang dapat dikeluarkan bagian penjatah pupuk, (c) Kedalaman penempatan benih dan pupuk pada yang dalam guludan, (d) Hasil pembuatan guludan tanam, dan (e) Menguji kemudahan pengaturan dan pengendalian. Uji kinerja ini telah dilakukan di Lahan Percobaan Departemen Teknik Pertanian, IPB. Prototipe mesin pengolah tanah, penanam dan pemupuk terintegrasi diujicoba di lahan percobaan di Laboratorium Lapangan Departemen Teknik Pertanian, Bogor. Untuk budidaya jagung dengan menggunakan prototipe mesin hasil rancangan di mana pengolahan tanah, penanaman benih dan pemupukannya menggunakan mesin. Masing-masing petakan berukuran lebar 25 m, dan panjang 40 m (lihat Gambar 10). Jarak tanam jagung yang dicoba adalah 75 cm x 20 cm. Dengan demikian jarak antar barisan adalah 75 cm. Selama aplikasi mesin, dilakukan pengukuran kinerja mesin di lapangan yang meliputi: 1) pengukuran kapasitas lapangan teoritis (KLT), kapasitas lapangan efektif (KLE) dan menghitung efisiensi lapanganya, 19
2) pengukuran kinerja penanaman: jumlah benih per lubang, jarak antar benih dalam barisan tanam, kedalaman penempatan benih, dan kerusakan benih. 3) pengukuran kinerja pemupukan: takaran pupuk yang diberikan (Urea, TSP dan KCl), kedalaman penempatan pupuk, dan tingkat keseragaman penjatahan pupuknya, 4) pengukuran kinerja mesin pengolah tanah: ukuran dan bentuk guludan, bulk density tanah pada guludan, tahanan penetrasi dan kadar air tanah. Patok 40 m 10 m Patok PETAK (UJI PROTOTIPE) 25 m Gambar 10. Layout petakan aplikasi mesin pengolah tanah, penanam dan pemupuk terintegrasi di lahan budidaya jagung Kapasitas lapangan teoritis dan kapasitas lapangan efektif diukur dengan cara berikut ini. Pada saat mulai dioperasikan (di sudut kiri bawah, Gambar 10), dicatat waktu mulai kerja, lalu pada saat traktor melintas (di tengah) dilakukan 20
pengukuran kecepatan maju (lima kali ulangan), dan saat traktor menyelesaikan pekerjaan seluruh petak dicatat waktu selesai. Kecepatan maju traktor (V t ) diukur dengan mengukur waktu tempuh (t 10 ) dalam jarak (antar patok) 10 m. Dengan data tersebut, dapat dihitung KLE, KLT dan Efisiensi lapangan sebagai berikut. 60 Ll KLE 10000 W k (1) KLT 0. 36 J ab V t... (2) V t 10.. (3) t 10 KLE E l 100. (4) KLT di mana: KLE : kapasitas lapangan efektif (ha/jam) KLT : kapasitas lapangan teoritis (ha/jam) L l : luas lahan petakan (025 m x 40 m = 1000 m 2 ) W k : waktu kerja yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu petak (menit) J ab : jarak antar barisan tanaman (0.75 m) V t t 10 : kecepatan maju traktor (m/s) : waktu tempuh pada jarak 10 m (s) E l : efisiensi lapangan (%) 21