PROPOSAL TESISTEKNOLOGI PEMOTONG RANTING PORTABLE DENGAN SISTEM

HIDROLIK MINI

Tugas Mata Penyusunan Proposal ProyekTeknologi Industri Kecil dan Menengah

Dosen pengampuh:Ir. Supranto.M.Sc.,Ph.D

Oleh

Zufri Hasrudy Siregar, STNIM 07/262281/PTK/4446

KEPADA

PROGRAM PASCA SARJANAFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA

MAGISTER SISTEM TEKNIK (MST)Sekretariat : Jl. Teknika Utara Barek Kampus UGM Yogyakarta 55281

Tahun 2008

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

1

BAB IPENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Secara menyeluruh indonesia merupakan daerah tropis dan mempunyai curah

hujan yang baik serta negara yang memiliki daerah-daerah yang banyak ditumbuhi

pepohonan dan beranekaragam jenis tanaman yang tidak dijumpai di tempat- tempat

lain. Dalam kemajuan dan perkembangan teknologi, pepohonan sering juga dipakai

sebagai penghijauan jalan – jalan serta untuk penghias rumah dan pemukiman yang

secara estitika dan fungsinya dapat memberikan kesan indah, hidup dan segar. Untuk

mendapatkan kesan dan funsi tersebut dibutuhkan maintenance yang baik untuk

penataannya. Pemotongan ranting – ranting diperlukan untuk menghilangkan kesan

semerawut dan tidak tertata, sehingga dalam pelaksanaannya dibutuhkan alat yang

safety, mudah penggunaannya serta efisien. Dalam penanganannya sering terkendala

dalam pemotongan ranting – ranting yang dianggap tidak diperlukan sehingga yang

sering terjadi adalah pemotongan dahan pohon yang mengakibatkan rusaknya

ekosistem pohon serta merusak secara estetika nya.

Didalam Agenda Riset Nasional tahun 2006 – 2009 jalas dikemukakan bahwa

negara sedang mengalami kerisis energi, yang berdampak di perlukan teknologi dan

pemanfaatan energi alternatif sebagai pengganti energi yang telah ada. Mobilitas

sumber daya IPTEK Nasional menjadi sangat penting oleh karena terbatasnya sumber

daya tersebut dan besarnya tantangan bagsa yang perlu dijawab melalui pembangunan

dan pengembagan IPTEK. Pemanfaatan energi internal manusia yang terpasilitasikan

dengan teknologi Hidrolik mini merupakan alternatif solusi untuk menghadapi

keterbatasan dan pengembangan teknologi berbasis Industri Kecil. Terdesign nya alat

tersebut juga mempertimbangkan Ergonomi dan kebiasaan tubuh manusia yang

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

2

harapannya menjadi teknologi/ alat yang aplikatif guna menunjang serta mempermuda

dalam hal pemotongan rantig pohon.

B. Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam penelitian alat potong ranting portable ini antaralain :

1. Kapasitas pemotongan ranting dengan diameter tertentu

2. Kapasitas tekanan Hidrolik mini untuk memotong ranting dengan diameter

tertentu

3. Jangkauan alat pemotong ranting yang optimal dengan mempertimbangkan

ergonomis alat tersebut

4. Design ergonomi alat pemotong ranting

C. Keaslian Penelitian

Penelitian dalam hal Teknologi Pemotongan ranting memang sudah pernah dilakukan

oleh para pakar teknologi pertanian sebelumnya yaitu dengan mempergunakan alat

pemotong dengan gergaji otomatis yang begitu berat dan tidak cukup portable untuk

dibawa. Adapun gambar alat tersebut dapat dilihat dibawah ini.

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

3

Tetapi penelitian tentang Alat pemotong ranting portable dengan hidrolik mini

menurut penulis belum pernah dilakukan. Oleh karena itu, penulis berusaha

melakukan percobaan ini dengan membuat alat yang portable dan dapat memotong

ranting dengan mempertimbangkan user yang mempergunakannya adalah masyarakat

awam yang sulit mendapatkan sumber energi.

D. Mamfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat antara lain :

1. Dengan penelitian ini diharapkan dapat memberikat teknologi alternatif yang

dapat membantu masyarakat / petani dalam hal memotong ranting pepohonan

2. Sebagai Solusi alternatif bagi Dinas Tatakota dalam hal pemotongan ranting

pepohonan jalan raya

3. Pengembagan teknologi tepat guna yang berbasis Industri kecil Menengah

yang aplikatif

4. Pemicu pengembangan teknologi sejenis yang lebih baik,efesien dan ramah

lingkungan

E. Tujuan Penelitian

Penelitain yang penilis lakukan mempunyai tujuan ialah :

1. Memberikan solusi bagi masyarakat Indonesia dalam penanganan dan

perawatan pohon diperkotaan

2. Membuat Teknologi tepat guna dan aplikatif yang langsung dapat

dipergunakan sehari-hari

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

4

BAB IITINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

Perkembangan teknologi begitu pesatnya sehingga dituntun akan adanya

perubahan dan perbaikan yang mengacu kepada teknologi yang efesien dan

berkualitas. Seperti industri yang maju banyak menggunakan sistem otomatis yang hal

ini dapat tercapai bila didukung dengan teknologi yang baik dan praktis serta efesien

ditandai dengan terciptanya alat-alat baru yang jauh lebih menguntungkan baik secara

Profit maupun Benefit nya. Industri sekala Kecil dan Menengah yang notabenenya

mempunyai teknologi yang terbatas, diperlukan brainstroming yang dapat mendorong

tumbuhnya pengembangan teknologi dan pada akhirnya memicu tumbuhnya industri

yang besar, salah satu diantaranya pengoptimalan teknologi tepat guna yang berbasis

hidrolik merupakan salah satu contoh kecilnya.

a. Pemangkasan Tanaman

Pemangkasan dimaksudkan agar tanaman memiliki bentuk sesuai dengan yang

kita inginkan. Pada beberapa tanaman, pemangkasan ditujukan untuk menghidanri

penggunaan nutrisi yang berlebihan pada pertumbuhan vegetatif (daun dan tunas)

sehingga nutrisi untuk pertumbuhan generatif (bunga dan biji) terbatas. Pemangkasan

bisa dilakukan pada hampir semua strata tanaman, misalnya tanaman pohon, tanaman

semak, dan tanaman penutup tanah, termasuk rumput. Adapun cara pemangkasan

pada masing-masing tanaman berbeda.

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

5

(gambar orang sedang memangkas tanaman di kebun)

b. Pemangkasan Pohon

Pemangkasan tanaman pohon umumnya ditujukan untuk fungsi keamanan.

Tanaman pohon yang terlalu rimbun dengan daun dan dahan dikhawatirkan tumbang

ketika hujan dan angin kencang. Untuk tujuan ini, pemangkasan biasanya dilakukan

dengan menggunakan mesin gergaji. Selain prosesnya lebih cepat, tanaman yang

dipotong dengan mesin gergaji akan menghasilkan potongan yang rapi. Umumnya,

pemangkasan untuk jenis ini dilakukan ketika musim hujan akan tiba. Di samping

agar dahan atau pohon tidak tumbang ketika hujan deras bercampur angin kencang,

pemangkasan pada waktu musim hujan juga bertujuan agar pertumbuhan tanaman

setelah pemangkasan lebih cepat. Dengan demikian, dalam waktu dekat tanaman

sudah rimbun dengan ditumbuhi dahan, ranting, dan daun.

(gambar orang sedang memotong pohon di jalan dengan gergaji mesin)

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

6

Sistem hidrolik merupakan salah satu sistem pemindah energi atau daya dengan

memanfaatkan fluida yang dipakai untuk memindahkan enrgi. Maka pada sistem

hidrolik ini pemindah energinya dapat diperoleh dengan memanfaatkan prinsip

hidrostatik yaitu mekanika fluida yang diam, hidrolik sendiri adalah ilmu pergerakan

fluida, tetapi tidak terbatas hanya pada fluida air. Sistem tersebut memliki banyak

keuntungan yaitu ringan, mudah dalam pemasangan, sedikit perawatan. Sedangkan

perawatan sistem hidrolik memerlukan penggunaan fluida yang layak, pemilihan tube

dan seal yang layak.

A.1 PENGERTIAN HIDROLIK

Hidraulika berasal dari kata hydro dalam bahasa Yunaniyang berarti air. Dengan

demikian ilmu hidraulika dapat didefenisikan sebagai cabang dari ilmu teknik yang

mempelajari perilaku air baik dalam keadaan diam maupun bergerak. Hidraulika

dapat dibedakan dalam dua bidang yaitu hidrostatika yang mempelajari zat cair

dalam keadaan diam, dan hidrodinamika yang mempelajari zat cair bergerak. Ilmu

hidraulika mempunyai arti penting mengingat air merupakan salah satu jenis fluida

yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Air sangat diperlukan untuk kebutuhan

sehari-hari seperti air minum, irigasi, pembangkit listrik dan sebagainya. Dalam

kehidupan sehari – hari kita sering melihat aplikasi sistem hidraulik sepeperti pompa

yang menggunakan sistem tersebut, apabila diamati perinsip pompa hidrolik adalah

perinsip yang paling sederhana dalam fisika.

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

7

menurut hukum Pascal yang dikatakan bahwa tekanan pada suatu fluida akan

diteruskan kesegala arah. Hal ini mengakibatkan kesetimbangan tekanan yang

diberikan sebagai fungsi dari aksi reaksi didalam suatu bejana berhubungan yang diisi

sejenis cairan kental (fluida) sehingga tekanan pada kedua peghisap menjadi sama (P1

=P2 )

Aplikasi popa hidrolik pada bengkel mobil

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

8

B. Landasan Teori

1. HIDROSTATIKA

Zat cair dalam keadaan diam yang berada di dalam tangki atau kolom mempunyai

permukaan horizontal di mana tekanannya adalah konstan. Pada tangki terbuka

permukaan tersebut mengalami tekanan atmosfer, sedang pada tangki tertutup

tekanannya bisa lain dari tekanan atmosfer. Hidrostatika adalah cabang ilmu dari

hidraulik yang mempelajari perilaku zat cair dalam keadaan diam. Pada zat cair diam,

tidak terjadi tegangan geser di antara partikel zat cair. Hal ini terlihat dalam hukum

Newton tentang kekentalan , di mana apabila kecepatan (gradien kecepatan) nol akan

memberikan tegangan geser nol. Suatu benda yang berada di dalam zat cair diam akan

mengalami gaya-gaya yang ditimbulkan oleh tekanan zat cair. Tekanan tersebut

bekerja tegak lurus pada permukaan benda. Selain itu, tekanan yang bekerja pada

suatu titik adalah sama dalam segala arah.

a. 1 Persamaan Navier-Stokes

(Dinamakan dari Claude-Louis Navier dan George Gabriel Stokes) adalah

serangkaian persamaan yang menjelaskan pergerakan dari suatu fluida seperti cairan

dan gas. Persamaan-persamaan ini menyatakan bahwa perubahan dalam momentum

(percepatan) partikel-partikel fluida bergantung hanya kepada gaya viskos internal

(mirip dengan gaya friksi) dan gaya viskos tekanan eksternal yang bekerja pada

fluida. Oleh karena itu, persamaan Navier-Stokes menjelaskan kesetimbangan gaya-

gaya yang bekerja pada fluida. Persamaan Navier-Stokes memiliki bentuk persamaan

diferensial yang menerangkan pergerakan dari suatu fluida. Persaman seperti ini

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

9

menggambarkan hubungan laju perubahan suatu variabel terhadap variabel lain.

Sebagai contoh, persamaan Navier-Stokes untuk suatu fluida ideal dengan viskositas

bernilai nol akan menghasilkan hubungan yang proposional antara percepatan (laju

perubahan kecepatan) dan derivatif tekanan internal. Untuk mendapatkan hasil dari

suatu permasalahan fisika menggunakan persamaan Navier-Stokes, perlu digunakan

ilmu kalkulus. Secara praktis, hanya kasus-kasus aliran sederhana yang dapat

dipecahkan dengan cara ini. Kasus-kasus ini biasanya melibatkan aliran non-turbulen

dan tunak (aliran yang tidak berubah terhadap waktu) yang memiliki nilai bilangan

Reynold kecil. Untuk kasus-kasus yang kompleks, seperti sistem udara global seperti

El Niño atau daya angkat udara pada sayap, penyelesaian persamaan Navier-Stokes

hingga saat ini hanya mampu diperoleh dengan bantuan komputer. Kasus-kasus

mekanika fluida yang membutuhkan penyelesaian berbantuan komputer dipelajari

dalam bidang ilmu tersendiri yaitu mekanika fluida komputasional

Bentuk umum persamaan Navier-Stokes untuk kekekalan momentum adalah :

di mana

ρ adalah densitas fluida,

adalah derivatif substantif (dikenal juga dengan istilah derivatif dari material)

adalah vektor kecepatan,

f adalah vektor gaya benda, dan

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

10

adalah tensor yang menyatakan gaya-gaya permukaan yang bekerja pada

partikel fluida.

adalah tensor yang simetris kecuali bila fluida tersusun dari derajat kebebasan yang

berputar seperti vorteks. Secara umum, (dalam tiga dimensi) memiliki bentuk

persamaan:

di mana

σ adalah tegangan normal, dan

τ adalah tegangan tangensial (tegangan geser).

Persamaan di atas sebenarnya merupakan sekumpulan tiga persamaan, satu persamaan

untuk tiap dimensi. Dengan persamaan ini saja, masih belum memadai untuk

menghasilkan hasil penyelesaian masalah. Persamaan yang dapat diselesaikan

diperoleh dengan menambahkan persamaan kekekalan massa dan batas-batas kondisi

ke dalam persamaan di atas

Fluida Newtonian vs. non-Newtonian

Sebuah Fluida Newtonian (dinamakan dari Isaac Newton) didefinisikan sebagai

fluida yang tegangan gesernya berbanding lurus secara linier dengan gradien

kecepatan pada arah tegak lurus dengan bidang geser. Definisi ini memiliki arti bahwa

fluida newtonian akan mengalir terus tanpa dipengaruhi gaya-gaya yang bekerja pada

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

11

fluida. Sebagai contoh, air adalah fluida Newtonian karena air memiliki properti

fluida sekalipun pada keadaan diaduk.

Sebaliknya, bila fluida non-Newtonian diaduk, akan tersisa suatu "lubang". Lubang

ini akan terisi seiring dengan berjalannya waktu. Sifat seperti ini dapat teramati pada

material-material seperti puding. Peristiwa lain yang terjadi saat fluida non-

Newtonian diaduk adalah penurunan viskositas yang menyebabkan fluida tampak

"lebih tipis" (dapat dilihat pada cat). Ada banyak tipe fluida non-Newtonian yang

kesemuanya memiliki properti tertentu yang berubah pada keadaan tertentu.

Persamaan pada fluida Newtonian

Konstanta yang menghubungkan tegangan geser dan gradien kecepatan secara linier

dikenal dengan istilah viskositas. Persamaan yang menggambarkan perlakuan fluida

Newtonian adalah:

di mana

τ adalah tegangan geser yang dihasilkan oleh fluida

μ adalah viskositas fluida-sebuah konstanta proporsionalitas

adalah gradien kecepatan yang tegak lurus dengan arah geseran

Viskositas pada fluida Newtonian secara definisi hanya bergantung pada temperatur

dan tekanan dan tidak bergantung pada gaya-gaya yang bekerja pada fluida. Jika

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

12

fluida bersifat inkompresibel dan viskositas bernilai tetap di seluruh bagian fluida,

persamaan yang menggambarkan tegangan geser (dalam koordinat kartesian) adalah

di mana

τij adalah tegangan geser pada bidang ith dengan arah jth

vi adalah kecepatan pada arah ith

xj adalah koordinat berarah jth

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

13

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Bahan dan Alat

A.1 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Hidrolik mini, besi

campuran (alloy)yang ringan dan ranting pohon yang berdiameter tertentu.

A.2 Alat

Alat yang dipakai untuk membuat alat penelitian ini adalah :

1. Alat las yang digunakan untuk menyambung besi pada peralatan tersebut

2. Alat uji tekan untuk mengetahui kapasitas tekanan maksimal bahan yang

dipakai untuk memotong ranting

3. Hidrolik mini yang akan dipakai untuk membuat alat tersebut

4. Ranting pohon yang berdiameter tertentu

5. Alat perbengkelan

B. Variabel Penelitian

Variabel terikat dalam penelitian ini adalah kekuatann tekan ada

hidrolik mini dan tingkat kelelahan tangan ketika menggunakan alat tersebut

B.1 VARIABEL

1. Pada variasi pemotongan ranting digunakan ukuran diameter yaitu 4

cm, 6 cm, 8 cm, 10 cm

2. Lama waktu menggunkan alat tersebut dengan tangan manusia

3. Jenis dan campuran besi yang digunakan

Tugas II Penyusunan Proposal Proyek Zufri Hasrudy Siregar, ST

Dosen pengampu: Ir. Supranto,M.Sc.,Ph.D

Tugas Zufri Hasrudy Siregar, STProposal tesis “ Teknologi Pemotong Ranting portable dengan sistem Hidrolik Minil

14

4. Tekanan maksimal pada hidrolik mini

5. Panjang alat untuk menjangkau ranting pohon

6. Berat alat setelah si asembling dan digunakan

Dalam penelitian ini dipilih variabel berat alat setelah dibuat dan tingkat

kelelahan menggunakan alat tersebut secara ergonomis penggunaan alat dengan

asumsi semakin ringan alat yang dibuat maka semakin baik penggunaan alat tersebut

untuk memotong ranting

C. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini direncanakan dilakukan di lab. FT-Mesin UGM dan di

Lab FT-UNY. Serta dilakukan diwilayah kampus MST-UGM dan di Fakultas

Kehutanan UGM. Penelitian direncanakan dilakukan mulai pada tanggal 18 Juni 2008

sampai 21 Desember 2009.

D. Jalan Penelitian

D.1 Penelitian Pendahuluan

Penelitian pendahuluan direncanakan dengan mengunakan besi campuran

(alloy) yang akan dipakai sebagai alat pemotong ranting dengan menguji kekuatan

alloy sehingga didapat datum yang dipergunakan untuk menguji ranting yang akan

dipotong. Dan mencari data –data menggenai design alat yang ergonomis guna

mendukung penggunaan alat secara efesien dan efektif.