III. METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian ini akan dilaksanakan pada bulan September 2009 sampai dengan Februari 2010. Pembuatan desain prototipe dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian dan Studio Desain Agricultural Engineering Design Studio (AEDS). Pembuatan prototipe dan pengujian kinerja dilaksanakan di Bengkel Samudera Teknik Mandiri, Sindangbarang, Bogor, sedangkan pengujian skala lapangan dilaksanakan di Desa Sawah dan kawasan Batulung, Bogor. Pengujian kinerja meliputi pengujian kapasitas pengumpanan, kapasitas perontokan, tingkat kebersihan, presentase gabah tidak terontok, efisiensi perontokan, presentase gabah tercecer, susut perontokan (threshing loss), dan pengujian mobilitas alat. B. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 2 di bawah ini: Tabel 2. Alat dan bahan yang dibutuhkan dalam penelitian No. Kelompok Nama Peralatan/Bahan Jenis/Tipe Keterangan 1 Peralatan Bengkel Unit las listrik Gurinda listrik Mesin bor listrik Gurinda potong Tang rivet Penggaris dan meteran Microtop tools box 2 Alat Unit perontok padi hasil Pengujian rancangan OT-ORI001 Tachometer digital Krisbow KW06-303 Timbangan digital AD 300 H kapasitas 3 Alat Bantu 300 gram Laptop dengan software product version: AutoCAD 2008 B.51.0 Stopwatch Karung beras kapasitas 50kg Pita ukur/meteran 5 m Terpal 5 x 5 m 2 15
Tabel 2. lanjutan No. Kelompok Nama Peralatan/Bahan Jenis/Tipe Keterangan 4 Bahan Besi pipa hollow Ø12.7mm Besi strip 50 x 3 mm Besi strip 20 x 2 mm Besi poros Ø12.7mm Besi kolom Ø4.8mm Besi kotak hollow 2 x 2 cm Besi plat tebal 1.2mm Nap sepeda Bearing NTN-6204LU Cat besi Hammertone No.303 5 liter Tinner Sakura 1 liter Sekrup Padi C. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural. Adapun tahapan penelitian disajikan dalam Gambar 7. Mulai Identifikasi Masalah Analisis Masalah Konsep Desain Analisis Ekonomi ya Berhasil Pengujian Kinerja Pembuatan Prototipe tidak Selesai Gambar 7. Tahapan penelitian perontok padi tipe pedal yang ringan dan mobile berbasis sepeda Rancangan penelitian untuk menghasilkan perontok padi tipe pedal yang ringan dan mobile berbasis sepeda adalah sesuai dengan Bagan rancangan penelitian pada Gambar 8 berikut: 16
Padi Tradisional Padi Tipe Pedal Susut an Tinggi Kapasitas an Rendah Mobilitas Rendah Kelemahan Padi Tipe Pedal Proses Desain Padi Tipe Pedal Baru Lahan Kurang Mendukung Cara Mobilitas Susah Bobot Berat Kapasitas Tinggi Susut an Rendah Mobilitas Tinggi Harga Terjangkau Lebar Silinder Diameter Silinder Kecepatan Putar Silinder Padi Tipe Pedal yang Ringan dan Mobile Berbasis Sepeda Standar Pengujian Padi Bahan Pengujian Padi Varietas Ciherang Kapasitas Pengumpanan Kapasitas Penrontokan Kecepatan Putar Tingkat Kebersihan Presentase Gabah Tidak Terontok Presentase Gabah Tercecer Susut an Efisiensi an Mobilitas Silinder Pedal Sepeda Prototipe Padi Tipe Pedal yang Ringan dan Mobile Berbasis Sepeda Gambar 8. Bagan Rancangan Penelitian 17
1. Identifikasi Masalah Identifikasi masalah merupakan langkah awal dalam perancangan alat. Pada alat perontok padi tipe pedal yang sudah ada ditemukan beberapa kendala yaitu : 1) terlalu berat untuk dipindahkan, 2) untuk memindahkannya diperlukan dua orang/lebih. Selain itu juga lahan/sawah yang letaknya jauh dari rumah petani dan bentuknya yang berpetak-petak mengakibatkan petani tidak lagi menggunakan alat perontok padi tipe pedal yang sudah ada, sedangkan metode tradisional (metode gebot) memerlukan tenaga yang cukup besar untuk merontokkan padi, selain itu juga menghasilkan susut perontokan yang cukup besar yaitu mencapai 7.48% (Tjahjoutomo, 2006). 2. Analisis Masalah Setelah diketahui permasalahan yang ada pada perontok padi pedal yang sudah ada maka dilakukan analisis permasalahan. Dalam tahapan ini dilakukan analisis untuk mendapatkan solusi permasalahan yang sesuai dengan kebutuhan yang diharapkan. Solusi inilah yang selanjutnya akan diterapkan dalam pembuatan konsep desain perontok padi tipe pedal hasil modifikasi. Berdasarkan data yang diperoleh dari literatur bahwa kapasitas perontokan dengan menggunakan metode gebot berkisar antara 41,8 kg/jam/orang (Setyono dan Suparyono, 1993) sampai 89,79 kg/jam/orang (Setyono et.al, 2000). Sehingga alat perontok padi yang akan dirancang mempunyai kapasitas perontokan lebih dari 90 kg/jam. Penentuan besarnya kapasitas tersebut pada alat perontok padi yang akan dirancang adalah berdasarkan lebar dari silinder perontok dan kecepatan putar silinder perontok. Dengan mempertimbangkan genggaman padi maksimum oleh petani, lebar silinder perontok dapat ditentukan. Sedangkan kecepatan putaran silinder perontok didasarkan pada kecepatan putaran optimum untuk merontokan padi, yaitu 350-400 rpm (Araulo, 1976). 18
3. Konsep Desain Setelah dilakukan analisis permasalahan yang ada dan pengumpulan ide-ide pemecahan masalah yang mempertimbangkan beberapa aspek yang terkait, tahapan selanjutnya adalah dilakukan perumusan untuk menghasilkan beberapa konsep desain fungsional maupun struktural yang dilengkapi dengan gambar sketsa, analisis teknik, perkiraan kapasitas teoritis, prasarat dan sistem yang mendukung efektifitas operasional alat di lapangan. Modifikasi dalam desain struktural dilaksanakan dengan membuat suatu rangka perontok yang dilengkapi dengan sepeda sebagai tempat menaruh rangka tersebut sehingga dapat mempermudah mobilitas dan operasi perontok di lahan. Selain itu juga dibuat ringan dengan menggunakan bahan-bahan yang mempunyai struktur kuat tetapi ringan. Untuk membuat perontok padi ini lebih mobile, digunakanlah sepeda sebagai alat bantu untuk transportasinya. Pemasangan perontok ke sepeda sama dengan pemasangan boncengan pada sepeda, yaitu dipasang di atas roda sepeda bagian belakang. Untuk desain fungsional modifikasi yang dilakukan adalah penggantian sumber tenaga putar yang sebelumnya menggunakan tenaga manusia dengan cara menekan pedal berulang-ulang yang kemudian akan diganti dengan kayuhan sepeda dengan posisi seperti mengayuh sepeda pada umumnya. Sebagai penyalur tenaga putar dari sepeda ke silinder perontok digunakan rantai, sproket dan sproket tipe freewheel. Hal ini dimaksudkan agar putaran (rpm) yang tejadi pada silinder perontok optimal dengan kayuhan sepeda yang nyaman. Dari segi cara perontokannya, perontok padi ini dirancang dengan cara pengumpanan menggunakan sistem hold-on atau batang padi masih dipegang operator. Operator pengumpan berada di belakang perontok dengan mengumpankan padi ke dalam perontok (di atas silinder perontok) sedangkan operator depan sebagai sumber tenaga, yaitu mengayuh sepeda seperti halnya mengayuh sepeda pada umumnya. Cara melepaskan butir gabah dari malainya adalah dengan cara dipukul (impact), yaitu gabah akan terlepas dari malainya setelah terkena pukulan dari sisir perontok. 19
Gabah yang terontok akan keluar dari jalan pengeluaran gabah, yaitu di bagian bawah perontok bagian belakang. Gabah yang keluar tersebut dapat langsung dimasukkan ke dalam karung. Jalan pengeluaran gabah inilah yang menjadi salah satu cara menekan susut perontokan, selain itu juga dari adanya penutup perontok yang menahan lemparan butir-butir gabah keluar dari kotak perontok tidak melalui jalan pengeluaran gabah. Adapun konsep desain dari modifikasi perontok padi tipe pedal dapat dilihat pada Gambar 9. 4. Pembuatan prototipe perontok padi yang ringan dan mobile Setelah desain modifikasi alat perontok padi tipe pedal ini selesai, kemudian dibuatlah prototipe perontok padi tipe pedal sesuai dengan hasil desain modifikasi yang telah dilakukan. Prototipe perontok padi tipe pedal yang ringan dan mobile berbasis sepeda ini bisa dibuat di bengkel lengkap seperti di Bengkel Samudera Teknik Mandiri, sehingga pembuatan prototipe ini dilakukan di Bengkel Samudera Teknik Mandiri, Sindangbarang, Bogor. Pembuatan prototipe ini dilakukan agar dapat dilakukan pengujian di lapangan apakah alat tersebut dapat berfungsi sesuai dengan desain yang diinginkan atau tidak. 5. Pengujian Kinerja Pengujian kinerja dilakukan untuk mengetahui apakah setiap bagian pada alat telah berfungsi dengan baik atau tidak. Pengujian ini dilakukan setelah alat perontok padi pedal selesai dalam pembuatan dan perangkaiannya. Pengujian yang dilakukan meliputi: Keterangan gambar: 1. Unit sepeda 2. Silinder perontok 3. Tutup perontok 4. Rangka perontok 5. Lubang pengumpanan 6. Lubang keluar gabah 7. Sistem transmisi rantai dan sproket 8. Pedal Gambar 9. Sketsa perontok padi tipe pedal berbasis sepeda 20
a. Pengujian Stasioner. Untuk pengujian stasioner, perontok padi tipe pedal ini dioperasikan di tempat tanpa diberikan beban (padi). Pengujian stasioner dilaksanakan dengan tujuan untuk mengetahui apakah alat telah berfungsi dengan baik sebelum dilakukan pengujian fungsional. Pada pengujian stasioner dilakukan pengukuran kecepatan putar dari silinder perontok dengan menggunakan Tachometer. Kecepatan putar yang diharapkan adalah 350-400 rpm (Araulo, 1976). b. Kapasitas pengumpanan Pengujian ini dilakukan dengan cara memasukkan jerami padi melalui lubang pemasukan dan pada saat itu pula dicatat waktunya. Pada saat jerami yang akan dirontok sudah masuk semua dan sudah cukup untuk perontokannya, waktu dicatat lagi. Semua gabah hasil perontokan yang keluar dari lubang pengeluaran ditampung dan ditimbang. Perlakuan tersebut dilakukan sebanyak lima (5) kali ulangan. Perhitungan kapasitas pengumpanan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: Kpm = Kapasitas pengumpanan (kg/jam) Wp = Bobot total gabah dan jerami yang masuk dari lubang c. Kapasitas an Wp Kpm...(4) t pemasukan dengan cara dipegang/hold-on (kg) t = Waktu yang diperlukan, dihitung mulai jerami masuk ke lubang pemasukan sampai gabah habis (jam) Pengujian kapasitas perontokan ditujukan untuk mengetahui jumlah gabah yang dirontokkan berdasarkan satuan waktu. Pengujian ini dilakukan dengan cara memasukkan jerami padi secara 21
berkesinambungan ke dalam ruang perontokan. Kemudian gabah yang keluar dari lubang pengeluaran gabah dalam waktu tertentu ditampung dan ditimbang. Perlakuan tersebut dilakukan sebanyak lima kali ulangan. Perhitungan kapasitas kerja perontokan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : Wk Kpk t 1...(5) Kpk = Kapasitas perontokan (kg/jam) Wk = Bobot gabah yang keluar dari lubang pengeluaran gabah selama waktu perontokan (kg) t 1 = Waktu perontokan (jam) d. Tingkat kebersihan Tingkat kebersihan dapat dicari dengan cara menimbang minimum tiga (3) sampel dari lubang pengeluaran gabah sewaktu menghitung kapasitas perontokan padi pada setiap ulangan. Dari sampel tersebut, gabah dibersihkan, baik utuh maupu rusak, dari gabah hampa dan kotoran, kemudian masing-masing ditimbang. Perhitungan tingkat kebersihan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: Tb Wu Wp Tb = Tingkat kebersihan (%) Wu = Bobot gabah (utuh dan rusak) yang keluar dari lubang pengeluaran (gram) Wp 1 = Bobot total sampel diperoleh melalui lubang pengeluaran (gram) e. Presentase gabah tidak terontok 1 100%...(6) Presentase gabah tidak terontok dapat dicari dengan mengambil dan menimbang minimum tiga (3) sampel jerami pada 22
waktu menghitung lapasitas pengumpanan pada setiap ulangan. Butiran gabah yang masih melekat pada malainya dipisahkan dan kemudian ditimbang. Presentase gabah yang tidak terontok terhadap sampel yang diambil dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut: Wt W1 100%...(7) Wo W 1 = Gabah tidak terontok (%) Wt = Bobot gabah yang tidak terontok (kg) Wo = Bobot total gabah yang seharusnya diperoleh berdasarkan nisbah gabah-jerami (kg) Nisbah gabah-jerami dihitung berdasarkan hasil pengukuran sebanyak 15 kali ulangan. f. Efisiensi perontokan Efisiensi perontokan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: Efp 100% W Efp = Efisiensi perontokan (%) W 1 = Gabah tidak terontok (%) g. Presentase gabah tercecer Presentase gabah tercecer dapat dicari dengan cara mengambil sampel pada waktu menghitung kapasitas pengumpanan pada setiap ulangan. Gabah utuh dan bersih yang keluar tidak melalui lubang pengeluaran ditimbang. Kemudian presentase gabah tercecer dapat dihitung dengan menggunakan perssamaan sebagai berikut: Wp2 W2 100% Wo...(9) W 2 = Gabah tercecer (%) Wp 2 = Bobot total gabah utuh dan bersih yang tidak melalui lubang pengeluaran gabah (kg) 1...(8) 23
Wo = Bobot total gabah yang seharusnya diperoleh berdasarkan nisbah gabah-jerami (kg) h. Susut perontokan (threshing loss) Susut perontokan dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: W atau 3 W W 1 2 W3 ( 100% Efp ) W2...(10) dengan, W 3 = Susut perontokan (%) i. Mobilitas perontok Pada pengujian mobilitas perontok, akan dilakukan pada persawahan yang mempunyai jarak antara rumah petani ke sawah yang dekat dan relatif jauh. Sehingga akan diketahui tingkat mobilitas perontok apakah lebih tinggi bila dibandingkan dengan pedal thresher yang sudah ada. Selain itu juga akan dilakukan pengujian mobilitas di dalam petakan sawah. 6. Analisis Ekonomi Analisis ekonomi dilakukan untuk mengetahui biaya pokok perontokan padi dengan mengunakan perontok padi ini. Metode yang akan dilakukan untuk menghitung biaya pokok dari penggunaan alat perontok padi pedal ini yaitu: a. Menentukan harga beli (rupiah). Harga dari perontok padi ini tanpa sepeda diasumsikan Rp 1.200.000,00. Berdasarkan perkiraan berat perontok yaitu 15 kg dan harga besi Rp 6000,00/kg, maka dapat ditentukan harga ahir perontok, yaitu Rp 90.000,00. Kemudian menentukan suku bunga/tahun (%) dan umur ekonomi (tahun). Suku bunga diasumsikan 1.2%/tahun, sedangkan umur ekonomi dari perontok diasumsikan 5 tahun. Langkah selanjutnya adalah menentukan kapasitas perontokan (kg/jam). Dari kapasitas perontokan dari perontok padi tersebut, dapat dicari jumlah padi yang 24
dirontokan setiap tahunnya (kg/tahun). Selanjutnya adalah menentukan waktu kerja (jam/tahun). b. Menghitung biaya tetap yang meliputi: 1) Penyusutan D P S L...(11) Keterangan : D = Biaya penyusutan (Rp/tahun) P = Harga awal (Rp) S = Harga akhir (Rp) L = Umur ekonomi perontok (tahun) 2) Bunga Modal ip( N 1) D 2N...(12) Keterangan : P = Harga awal (Rp) i = Total tingkat bunga modal (%/ tahun) I = Total bunga modal (Rp/tahun) N = Umur ekonomis alat dan mesin budidaya (tahun) 3) Biaya gudang c. Menghitung biaya tidak tetap (rupiah/kg) seperti pelumas, penggantian komponen, service, dan upah operator. d. Menghitung biaya pokok dengan menggunakan persamaan: Biaya tetap/tahun + Biaya tidak tetap/tahun Biaya pokok = ------------------------------------------------------- kg padi/tahun...(13) 25