MAKALAH PENGOLAHAN TANAH PERTAMA DAN KEDUA

LAPORAN PRAKTIKUM TEKNOLOGI TRAKTOR

PENGOLAHAN TANAH PERTAMA DAN KEDUA

DENGAN TRAKTOR POROS GANDA

JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR

2008

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Traktor merupakan mesin yang digunakan untuk menggerakan implement berupa bajak untuk melakukan kerja baik itu mengolah tanah, ataupun kerja stasioner. Dengan adanya traktor, traktor dapat meringankan kerja yang tidak manusiawi (Ade M Kramadibrata dalam kuliah Teknologi Traktor) seperti mencangkul lahan yang sangat luas dengan tenaga manusia. Dengan adanya traktor maka kerja-kerja yang seperti itu dapat dilaksanakan dengan cepat dan efisien, juga dapat meringankan beban petani sehingga petani dapat mengerjakan pekerjaan lain dalam proses produksi produk pertanian.

Pada proses produksi pertanian, pengolahan tanah merupakan tahapan yang paling membutuhkan banyak energi. Lebih dari separuh energi yang digunakan untuk proses produksi adalah pengolahan tanah. Pengolahan tanah yang pertamalah yang memerlukan energi yang paling banyak karena pada kegiatan ini berlangsung pemecahan tanah yang keras kedalam bongkahan-bongkahan tanah yang kelak akan dihancurkan dalam pengolahan tanah kedua. Oleh karena itu walaupun pengolahan tanah itu memerlukan energi yang besar sekli, kebanyakan petani masih menganggapnya perlu.

1.2Tujuan

1. Memahami proses pengolahan tanah
2. Menentukan kapasitas lapang teoritis pengolahan traktor.
3. Menentukan kapasitas lapang efektif pengolahan traktor.
4. Menentukan efisiensi lapang
5. Mengetahui besarnya nilai slip yang terjadi pada saat pengolahan tanah dilahan pertanian .

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Kapasitas Lapang Pembajakan

Kapasitas lapang pembajakan menunjukan kemampuan traktor dalam mengolah lahan dalam luasan dan waktu tertentu. Dimana hal ini dapat kita peroleh dengan membandingkan anatara kapasitas lapang pembajakan secara teoritical dengan kapasitas lapang pembajakan secara actual dilapangan.

Kapasitas lapang pembajakan menunjukan seberapa besarnya efekifitas pembajakan yang dapat terjadi dan dilangsungkan, dengan nilai akurasi dalam persen.

a. Kapasitas Lapang Pembajakan Teoritis

KLT = Wt. V

Dimana :

KLT = Kapasitas Lapang Teoritis ( Ha/jam )

Wt = Lebar Kerja Teoritis ; lebar bajak ( m )

V = Kecepatan Kerja Konstan Teoritis ( m / s )

1 ha = 10,000 m/s

b. Kapasitas Lapang Pembajakan Aktual

KLA = Wt. V

Dimana :

KLA = Kapasitas Lapang Aktual ( Ha/jam )

Wt = Lebar Kerja Aktual ( m )

V = Kecepatan Kerja ( m / s )

1 ha = 10,000 m/s

c. Efisiensi Kapasitas Pembajakan

Slip

Slip adalah suatu kondisi dimana traktor mengalami pergerakan perputaran roda berulang – ulang pada satu titik lokasi dengan tingkat kelicinan tertentu. Slip akan membuat traktor sukar untuk melaju, kemampuan laju berkurang, jarak tempuh lebih sedikit, dan waktu pembajakan menjadi lebih lama.

Rumus Slip:

Dimana :

S₀ = Jarak tempuh teoritis traktor selama X putaran roda belakang ( m ).

S_b = Jarak tempuh aktual traktor selama X putaran roda belakang ( m ).

Skid

Skid adalah kondisi traktor bergerak dalam kondisi bergeser. Perputaran roda terjadi yang kemudian diiringi dengan pergeseran keadaan traktor, atau kendaraan lainnya dari kedudukannya semula.Dengan demikian traktor akan mengalami irama pergerakan yang tidak stabil yang mengelok – elok saat ia berjalan walaupun perputaran rodanya tinggi pada saat itu.

Overlapping

Overlapping menunjukan adanya ketumpang tindihan pengolahan tanah pada lahan. Saat pembajakan kedua akan mengambil sedikit bagian alur pembajakan sebelumnya yang kemudian secara otomatis akan menggerus alur pembajakan pertama sekaligus menimbun sebagian areal pada alur pembajakan sebelumnya tersebut.

Overlapping dilakukan untuk mengurangi luas areal lahan yang tidak terolah pada lahan tersebut, walaupun sebenarnya akan mempengaruhi dan memperlama waktu pembajakan yang terjadi.

Kondisi Tekanan Dalam Tanah

Yang dimaksud dengan tekanan total pada suatu bidang permukaan tanah adalah beban persatuan luas.

Dalam hal ini:

σ = tekanan total

P = beban total

A = luas penampang permukaan tanah

Tekanan tersebut mungkin karena :

1. Berat sendiri tanah ( berat jenuh, jika tanahnya jenuh ).
2. Berat luar diatas tanah.

Tekanan total terdiri dari dua komponen yang berbeda :

1. Tekanan efektif antar butir – butir tanah.
2. Tekanan netral / pori.

Tekanan Vertikal

a. Beban terpusat / titik berdasarkan persamaan Boussinesq

Boussinesq ( 1885 ) memecahkan masalah distribusi tekanan dalam tanah karena beban terpusat di atas permukaan tanah, dengan menganggap sebagai fungsi tekanan yang sesuai. Anggapan – anggapan yang digunakan untuk memecahkannya berdasarkan teori elastisitas sebagai berikut:

· Tanah merupakan medium elastis yang dalam hal ini modulus elastisitas tanah tetap.

· Tanah dianggap homogen, yaitu semua bagian unsur atau element sama dan mempunyai sifat- sifat sama pada setiap titik dalam arah yang sama.

· Massa tanah dianggap isotropis , yaitu memiliki sifat – sifat elastis sama kesemua arah yang melalui setiap titik.

· Massa tanah dianggap semi – tak terbatas ( semi infinite ), yaitu memanjang tak terbatas dalam semua arah kebawah atau permukaan tanah.

Persamaannya :

b. Diagram distribusi tekanan

Dengan menggunakan teori diagram tekanan Boussinesq, maka diagram – diagram distribusi tekanan vertikal.

· Tekanan isobar atau diagram isobar

Isobar adalah kurva atau garis yang menghubungkan semua titik di bawah permukaan tanah yang mempunyai tekanan vertikal sama. Isobar ini merupakan bentuk bola lampu ( bulb ), karena tekanan vertikal pada bidang mendatar adalah sama dalam semua arah pada titik – titik yang mempunyai jarak sama terhadap sumbu beban.

Jika harga isobar; S_Z=0,25Q atau 25 %Q tiap satuan luas digambarkan, berdasarkan persamaan :

Harga – harga z dipilih sedemikian rupa dan harga K_B dihitung dengan persamaan tersebut.

Dengan mengunakan perhitungan secara tabel, maka diagram isobar tersebut dapat digambarkan.

· Distribusi tekanan vertikal pada bidang mendatar

Distribusi tekanan vertikal pada suatu bidang mendatar pada kedalaman = z dibawah permukaan tanah karena beban terpusat dapat ditentukan dengan persamaan :

Dalam hal ini :

z = kedalaman yang diketahui

· Distribusi tekanan vertikal pada garis vertikal.

Persamaan yang dipakai sebagai dasar perhitungan :

Dengan r tetap dan z variable, dapat ditentukan dimana letak sz maksimum dengan sudut b tertentu pula.

Dengan menggunakan tabel seperti tersebut dibawah ini dapat diketahui σ_Z maksimum dengan mengambil harga: r = 1 satuan.

Kekuatan Geser / Gesek Tanah

Jika tanah dibebani, maka akan mengakibatkan tegangan geser / gesek. Apabila tegangan geser akan mencapai harga batas, maka massa tanah akan mengalami deformasi dan cenderung akan runtuh. Keruntuhan tersebut mungkin akan mengakibatkan fondasi mengambang atau pergerakan / pergeseran dinding penahan tanah atau longsoran timbunan tanah. Keruntuhan geser dalam tanah adalah akibat gerak relatif antara butir –butir massa tanah. Jadi kekuatan geser tanah ditentukan untuk mengukur kemampuan tanah menahan tekanan tanpa terjadi keruntuhan.

Kekuatan geser tanah dapat dianggap terdiri dari tiga komponen sebagai berikut :

1. Geseran struktur karena perubahan jalinan antara butir – butir massa tanah.
2. Geseran dalam ke arah perubahan letak antara butir – butir tanah sendiri dan titik – titik kontak yang sebanding dengan tegangan efektif yang pada bidang geser.
3. Kohesi atau adhesi antara permukaan butir – butir tanah yang tergantung pada jenis tanah dan kepadatan butirnya.

Parameter Kekuatan Geser / Gesek : c dan Ø

Hipotesis pertama mengenai kekuatan geser tanah dikemukakan oleh Coulomb ( sekitar tahun 1773 ) sebagai berikut :

s = C + fσ

atau

s = C + σ tan Ø

Dalam hal ini :

s = kekuatan / tegangan geser.

C = kohesi

F = tan Ø = faktor geser di antara butir – butir yang bersentuhan.

Ø = sudut geser dalam tanah

σ = tegangan/tekanan normal

Persamaan ini sebenarnya tidak dapat tepat sama sekali serta nilai C dan Ø yang diperoleh dari percobaan dilaboratorium tergantung pada cara pengukurannya.

Kemudian persamaan coulomb tersebut diubah oleh Terzaghi ( tahun 1925 ) dengan memasukan unsur tekanan air pori dan dibuktikan pula oleh Hvorslev ( 1937 ). Oleh karena itu, persamaan berikut ini dikenal dengan persamaan Coulomb-Hvorslev.

s = C’ + σ’ tan Ø’

Dalam hal ini :

C’ = kohesi tanah dalam kondisi tekanan efektif

Ø’ = sudut geser dalam tanah kondisi efektif

σ’ = tegangan/tekanan efektif

= σ – u

u = tekanan pori

Hubungan antara kekuatan geser (s), kohesi (C) dan tekanan efektif (σ’) tampak seperti gambar berikut :

Draft Tanah dan Unit Draft Tanah

Draft tanah adalah besarnya gaya yang dibutuhkan oleh objek olah dalam mengolah tanah pada arah dan kedalaman tertentu akibat adanya reaksi dari tahanan geser dan penetrasi dari tanah tersebut

Unit draft adalah besarnya gaya yang dibutuhkan dalam pengolahan tanah per luasan bidang olah tertentu pada lebar dan kedalaman olah tertentu . Dimana unit draft tanah ini bisa disebut sebagai draft tanah per satuan penampang pengolahan kerja tanah.

Adanya draft dan unit draft tanah ini diakibatkan oleh adanya aksi dan reaksi dari tanah tersebut terhadap beban dan gaya yang diberikan oleh objek kerja pada bidang tanah tersebut.

Berdasarkan diatas , maka draft tanah adalah suatu komponen horizontal yang segaris dengan arah pergerakan mesin terhadap tahanan tanah yang berlaku.

Kegunaan mengetahui draft dan unit draft tanah :

1. Dapat digunakan sebagai parameter penting dalam menentukan daya olah piranti kerja ( bajak dan traktor ) pada lahan.

2. Dapat menentukan karakteristik tanah pada lahan olah.

3. Dapat digunakan dalam penentuan perancangan alat mesin pertanian terutama yang berhubungan dengan pengolahan tanah.

4. Dapat digunakan untuk menentukan luasan bidang penampang pengolahan pada bajak, dsb yang sesuai dengan kondisi lahan.

5. Mengetahui tingkat aerasi tanah.

6. Mengetahui daya gembur tanah.

Daya pembajakan = unit draft x luas penampang olah x kecepatan maju ( olah )

Atau

P = Ds x A x V

Dimana :

P = Daya ( Watt )

A = Luas Penampang Olah/ bajak ( m² )

V = Kecepatan olah ( m/s )

Pengukuran Draft

a. Menggunakan Load cell sebagai transducer untuk mengukur gaya ( draft ) yang terjadi.

b. Melakukan pembajakan langsung dilapangan.

c. Melakukan penelitian dilaboratorium dengan kondisi terkendali.

· Dengan menggunakan cone penetrometer ( untuk Ci )

· Cassagrande ( untuk mencari IP tanah ).

· Shears Strenght ( Untuk mencari Ss ; F’ ).

Pendugaan Draft

Draft penting untuk diketahui dalam hubungannya :

a. Pemilihan traktor untuk bajak tertentu.

b. Pemilihan bajak / implement untuk traktor tertentu.

Oleh karena itu, draft sebaiknya diketahui sebelum operasi mesin lapangan dilaksanakan.

Tahanan Spesifik

Dimana :

F = tahanan Spesifik ( N/ cm² )

Ci = nilai cone indeks

Unit Draft = Tahanan spesifik x Percepatan gravitasi

BAB III

METODOLOGI PRAKTIKUM

3.1. Waktu dan Tempat

Waktu dan tempat dilaksanakannya praktikum ini adalah sebagai berikut:

Waktu : Kamis, 20 November 2008

Jam : 10.00-selesai

Tempat : Kebun Percobaan

3.2. Alat dan Bahan

Adapun alat (mesin) yang digunakan pada praktikum ini adalah:

1. Mesin traktor, sebagai penggerak utama implement.

2. Meteran gulung

3. Patok, sebagai tanda pada lahan.

4. Alat tulis

5. Stopwach

6. Kalkulator

3.3. Prosedur Praktikum

1. Pola pengolahan tanah

1. Menyiapkan Perlengkapan Pengukuran Kapasitas Lapang.
2. Mengukur lahan seluas 10 m x 40 m, kemudian memberi tanda dengan patok/tali pada bagian ujung/sudutnya.
3. Menyiapkan traktor sedemikian rupa sehingga implement traktor tepat pada garis awal area pembajakan.
4. Menghitung lamanya waktu gerak / pembajakan traktor dari awal penurunan bajak ke lahan, membajak, hingga operator mengangkat kembali implement dari traktor ketika traktor telah sampai diujung tepi area pembajakan yang lainnnya.
5. Menggerakan traktor mengelilingi lahan yang belum diolah dalam arah berlawanan dengan arah putaran jarum jam.
6. Pada sisi lahan yang panjang, bajak diturunkan (melakukan pengolahan tanah) dimulai dari sisi terluar lahan.
7. Setelah traktor sampai pada headland, mengangkat bajak dan traktor melintasi headland menjuju sisi panjang lahan yang lain (bersebrangan) untuk pengolahan tanah yang berikutnya.
8. Mencatat data pengukuran diatas.

2. Pengukuran

1. Mengukur lebar kerja implement diukur dari sisi ke sisi, dimulai dari sisi terluar. Pada setiap kali putran traktor, memberi patok disetiap sisi olahan tanah sebagai tanda, pengukuran slip dilakukan mengacu pada patok terluar.
2. Mengukur kecepatan maju dengan cara menghitung waktu yang dibutuhakan untuk membajak sepanjang sisi panjang lahan. Dengan kecepatan maju rata-rata adalah hasil bagi jarak dengan waktu tempuh.
3. Mengukur waktu untuk pemasangan implement, istirahat operator dan waktu berbelok sebagai waktu hilang
4. Mengukur slip dengan melakukan pengukuran 5 kali putaran roda. Memberikan patok sebagai tanda dimulainya dan berakhirnya putaran roda.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1. Hasil

Ø Te₁ = 2 menit 26 detik

Ø Te₂ = 4 menit 5 detik

Ø Te₃ = 2 menit 3 detik

Ø Te total = 8 menit 34 detik

Ø Waktu total = 15 menit = 0,25 jam

Ø Waktu hilang (T_n) = 0,1023 jam

ET = x 100 %

= x 100 % = 57,108 %

KLE =

= = 0,096

V₁ = = = 0,13

V₂ = = = 0,08

V₃ = = = 0,16

V_rata-rata = 0,1233

KLT =

= = 98,4

Ø Slip₁ = 59 cm

Ø Slip₂ = 108 cm

Ø Slip₃ = 80 cm

Ø Slip rata-rata = 82,32 cm = 0,823 m

Ø Sb = 0,823 m

So = π x D x n

So = π x 1,2 m x 5 = 18,849 m

SLIP = x 100 %

= x 100 %

= 95,63 %

Overlap

Lebar teoritis = 0,8 m

Lebar efektif :

Z1 = 61 cm Z2 = 70 cm = 65,5 cm

Y1 = 53 cm Y2 = 85 cm = 69 cm

X₁ = 70 cm

X₂ = 75 cm

= 72,5 cm

Lebar efektif = = 0,6275 m

Overlap = x 1000 %

= x 100 %

= 21,5625 %

IV.2. Pembahasan

Pada umumnya kapasitas lapang teoritis dan aktual memiliki perbedaan nilai yang cukup signifikan. Dalam prakteknya kapasitas lapang secara aktual akan lebih rendah dari kapasitas lapang teoritis ini disebabakan oleh beberapa faktor meliputi

1. Kondisi lahan

2. Kondisi dari traktor itu sendiri, apakah masih layak digunakan atau tidak.

Dari data yang kami dapat pada saat praktikum adalah kapitas lapang efektif sebesar 0,096 ha/jam dan kapasitas lapang teoritis adalah sebesar 98,4 ha/jam. Kapasitas lapang menunjukan seberapa besar luasan tanah yang dapat diolah oleh traktor persatuan waktu tertentu. Ini berkaitan dengan lebarnya daerah pembajakan oleh traktor, dan kecepatan traktor tersebut pada saat melakukan pengolahan tanah

Kapasitas lapang secara teoritis hanya membahas dan memperhitungkan luasan areal perlamanya waktu pembajakan tanpa memperhitungkan gangguan-gangguan yang ada dilapangan. Kapasitas lahan teoritis merupakan suatu kapasitas lahan ideal traktor dalam melakukan pembajakan pada suatu areal tertentu, dengan asumsi bahwa traktor dianggap berjalan dengan mulus tanpa hambatan dengan kecepatan konstan dan jarak yang ditempuh berdasarkan keliling roda traksi ban belakang traktor. Kapasitas ini memberikan gambaran seberapa besar kemampuan optimum traktor dalam mengolah tanah yang sebenarnya dilapangan.

Pada saat praktikum kondisi lapangan tidak bersahabat. Kondisi tanahnya memiliki kelembaban yang tinggi sehingga ban traktor tertutupi tanah sehingga alur ban traktor tidak bisa menggigit tanah akibatnya traktor banyak sekali slip nya. Praktikum kali ini mengalami hambatan dan hambatan itu dapat disebabkan oleh beberapa faktor meliputi

1. Faktor Kelembaban Tanah Yang Tinggi

Kelembaban tanah yang tinggi membuat gerak traktor menjadi sulit, dan traktor sangat sulit berjalan lurus selalu berkelok – kelok, juga menimbulkan slip pada traktor serta ketidak seimbangan lainnya yang membuat arah pembajakan menjadi lebih luas dan lebih pendek dari semestinya.

2. Faktor Liat Pada Lahan Yang Tinggi

Kadar liat tinggi ditambah kondisi lahan setelah hujan, membuat lahan menjadi licin, tanah semakin liat. Distribusi tekanan traktor menjadi tidak merata pada setiap titiknya sehingga dengan demikian pergerakan traktor tidak stabil.

3. Faktor Konfigurasi Lahan Yang Tidak Beraturan

Pada kondisi lahan yang tidak beraturan dapat membuat nilai besaran pembajakan untuk setiap lokasi menjadi berbeda, kondisi pada saat kami praktikum memiliki kelembaban yang sangat tinggi sehingga traktor mengalami ketidakseimbangan sehingga pembajakan menjadi melebar atau menyempit. Belum lagi ada slip pada roda traktor yang sangat besar mengakibatkan laju gerak traktor tidak lurus menjadi berkelok-kelok sehingga mempengaruhi lebar lahan yang dibajak.

4. Kesalahan Operator Pada Saat Pengukuran Data

Faktor ini akan selalu menyertai dalam setiap pengukuran dilapangan. Factor ini kemungkinan besar terjadi pada saat pengukuran pada praktikum kali ini. Kesalahan pengukuran tersebut bisa pada saat mengukur mengukur lebar pembajakan. Kemudian kesalahan pembacaan ukuran pun dapat mempengaruhi hasil pengukuran yang ada.

Overlapping pada saat pelaksanaan pembajakan dilapangan dapat kita amati Overlapping terjadi atau tidak bisa dilihat dari adanya gerusan dan gundukan yang menumpuk pada areal aluran pembajakan yang dilakukan sebelumnya.

BAB V

KESIMPULAN

1) Kapasitas teoritis pembajakan menunjukan seberapa besar kemampuan optimum traktor dalam membajak lahan pertanian dalam ha /jam.

2) Efisiensi pembajakan diperoleh dari seberapa besar kapasitas actual dan teoritis yang diperoleh pada traktor saat pengolahan lahan.

3) Slip dan Skid mempengaruhi kinerja pembajakan traktor secara umum dilapangan.

4) Umumnya pada lahan pertanian yang basah, kadar liat tinggi, dan konfigurasi lahan yang fluktuatif / tidak seragam, menimbulkan slip yang besar pada laju traktor.

5) Besarnya overlapping akan mempengaruhi lamanya waktu pembajakan keseluruhan areal pembajakan yang akan dilakukan.

DAFTAR PUSTAKA

Ali Hanafiah, Kemas.2005.Dasar –Dasar Ilmu Tanah.Jakarta:PT Raja Grafindo Persada.

Bowles, J.E.,1984.Sifat - sifat Fisis dan Geoteknis Tanah.Alih bahasa Ir.Johan Kelanaputra Hainim.Jakarta : Erlangga.

Braja M.Das.,1993.Mekanika Tanah Jilid 1 ( Prinsip – Prinsip Rekayasa Geo Tehnis ).Jakarta : Erlangga.

Christiady Hardiyatmo, Hary.1992.Mekanika Tanah I.Jakarta : PT Gramedia Pustaka Utama.

Djatmiko Soedarmo, G., 1985. Petunjuk Praktikum Mekanika Tanah., Universitas Merdeka Malang.

Djatmiko Soedarmo, G dan S.J.Edi Purnomo.,1997.Mekanika Tanah 1., Yogyakarta : Kanisius.

Hunt, Donnell.1983.Farm Power and Machinerry Management, eighht edition.Lowa State University Press : Ames.

Sunggono. 1984. Mekanika Tanah. Bandung : Nova.