Excavator: Bagian, Fungsi, dan Rumus Produktivitas

Excavator adalah alat berat bertenaga hidraulik untuk menggali tanah, memuat hasil galian ke truk, dan memindahkan material di proyek konstruksi, tambang, maupun pekerjaan sungai. Pekerjaan utamanya di proyek sipil adalah galian saluran, galian pondasi, pemuatan tanah ke dump truck, dan perataan kasar. Alat ini bekerja dengan siklus yang berulang (gali, angkat sambil berputar, buang, kembali), sehingga kemampuannya bisa diukur dalam meter kubik per jam.

Artikel ini membahasnya sebagai alat kerja, bukan sebagai produk. Isinya mulai dari sebutan di lapangan, bagian dan fungsinya, jenis menurut penggerak dan ukuran, sampai cara estimator menghitung produktivitas dengan rumus buku teks dan tabel resmi Permen PUPR No. 8 Tahun 2023.

Pengertian excavator dan sebutan lapangan: bego dan beko

Kamus Besar Bahasa Indonesia memakai ejaan baku ekskavator, yaitu "alat yang digunakan untuk melakukan ekskavasi" (KBBI, entri ekskavator). Di lapangan, kata yang lebih sering terdengar adalah bego atau beko. KBBI mencatat bego sebagai kata dari bahasa Jawa dengan arti "kapal keruk; ekskavator" (KBBI, entri bego). Sebutan beko belum tercatat di KBBI, tetapi maknanya sama di percakapan proyek. Jadi, "bego alat berat" dan "beko alat berat" yang dicari orang di internet merujuk ke alat yang sama.

Secara regulasi, alat ini tidak berdiri sendiri. Peraturan Menteri Ketenagakerjaan No. 8 Tahun 2020 memasukkannya ke kelompok pesawat angkut jenis alat berat, bersama forklift, loader, dozer, grader, dan backhoe (Pasal 67 huruf a). Penggolongan ini penting karena menentukan siapa yang boleh mengoperasikannya, yang dibahas di bagian akhir.

Hal yang sering membingungkan pemula adalah istilah backhoe. Pedoman biaya Kementerian PUPR menamai alat berkode E10 sebagai Excavator Backhoe, lalu menghitung produksinya untuk menggali tanah dan menumpahkannya ke dump truck. Jurnal SIGMA (2023) menjelaskan backhoe (pull shovel) sebagai excavator yang dikhususkan untuk menggali di bawah kedudukan alat itu sendiri. Di sisi lain, Permenaker 8/2020 menulis excavator dan backhoe sebagai dua alat berbeda dalam daftar alat berat (Pasal 67) tanpa mendefinisikan keduanya. Saat membaca dokumen proyek, cek konteksnya: di daftar alat AHSP, "excavator backhoe" (E10) adalah excavator hidraulik yang menggali dengan bucket di ujung arm, bukan alat jenis lain.

Bagian utama excavator dan fungsinya

Literatur alat berat membaginya menjadi tiga kelompok: bagian atas yang bisa berputar (revolving unit), bagian bawah untuk berjalan (travel unit), dan perlengkapan kerja yang bisa diganti (attachment) (SIGMA, 2023). Gambar di bawah memetakan bagian itu pada excavator crawler.

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Undercarriage crawler terdiri dari rantai (track), rangka rantai, dan penggerak akhir (final drive) berisi motor hidraulik dan roda gigi yang menggerakkan tiap rantai. Rumah putar dipasang ke undercarriage lewat pena tengah, dan oli bertekanan tinggi dialirkan melalui sambungan putar hidraulik di sumbu pena itu, sehingga rumah putar bisa berputar 360° tanpa hambatan (Wikipedia, Excavator). Karena kabin dan boom sama-sama menempel di rumah putar, operator selalu menghadap arah kerja bucket.

Rangkaian boom, arm, dan bucket bekerja seperti lengan manusia: bahu, lengan bawah, dan telapak tangan. Ketiganya digerakkan silinder hidraulik masing-masing. Permenaker 8/2020 bahkan mengatur posisi lengan ini: saat berpindah lokasi pengerukan, posisi arm dan boom harus diatur untuk mencegah ketidakstabilan (Pasal 86 ayat 2). Saat tidak dipakai, sisi terluar bucket harus menempel di landasan dan kabin sejajar dengan kedua kelabang (Pasal 86 ayat 5).

Jenis excavator menurut penggerak dan ukuran

Tidak ada satu klasifikasi resmi tunggal untuk jenisnya. Pembagian yang paling berguna bagi estimator dan pelaksana adalah menurut cara alat bergerak, menurut perlengkapan kerja, dan menurut ukuran bucket.

Menurut penggerak (undercarriage). Rumah putar excavator modern duduk di atas undercarriage berupa kelabang rantai (crawler) atau roda ban (wheeled) (Wikipedia, Excavator). Undercarriage kelabang memberi mobilitas dan daya cengkeram yang lebih baik daripada roda ban, terutama di tanah lunak, tidak rata, atau tidak stabil (Wikipedia, Crawler excavator). Ada pula excavator amfibi, yang undercarriage-nya memakai ponton besar bertekanan tanah rendah sehingga bisa bekerja di lahan basah, rawa, dan pengerukan saluran (Wikipedia, Amphibious excavator). Daftar alat Permen PUPR 8/2023 mencantumkannya sebagai "excavator amphibius" (E10b).

Menurut perlengkapan kerja. Daftar alat dalam pedoman PUPR yang sama memuat varian excavator lengan panjang (long arm, E10) dan excavator dengan pemecah batu (excavator breaker, E56b). Prinsip mesinnya sama, yang berubah adalah lengan atau attachment di ujung boom.

Menurut ukuran. Istilah excavator mini, standar, dan excavator besar adalah sebutan pasar. Permen PUPR 8/2023 maupun Permenaker 8/2020 tidak memakainya sebagai kelas alat. Yang dipakai pedoman PUPR untuk perhitungan adalah kapasitas bucket munjung (heaped). Tabel A.11 Permen PUPR 8/2023 membagi waktu siklus ke dalam tiga kelompok kapasitas: 0,10 sampai 0,60 m³, 0,60 sampai 1,25 m³, dan 1,25 sampai 2,20 m³. Daftar varian alat E10 dalam pedoman itu sendiri memuat bucket 0,45 sampai 1,00 m³.

Excavator mini (compact excavator) adalah excavator berukuran kecil, beroda ban atau berkelabang, yang umumnya dilengkapi blade urug dan boom yang bisa diayun ke samping secara terpisah (Wikipedia, Compact excavator). Keunggulannya bukan produktivitas, melainkan akses ke ruang sempit seperti gang, sisi bangunan, dan parit kecil. Excavator besar dipakai untuk volume masif, misalnya di tambang terbuka. Memilih alat terbesar belum tentu paling murah, karena biaya sewa, mobilisasi, dan daya dukung jalan akses ikut naik.

Rumus produktivitas excavator

Produktivitas adalah volume material yang bisa dipindahkan dalam satu jam. Rumus buku teks berikut berasal dari Rochmanhadi, Alat-alat Berat dan Penggunaannya (Departemen Pekerjaan Umum), seperti dikutip jurnal SIGMA (2023):

Keterangan simbol:

• $Q$ = produksi per jam (m³/jam)
• $q$ = produksi per siklus (m³), dihitung dari $q = q_1 \times K$
• $q_1$ = kapasitas bucket munjung sesuai spesifikasi alat (m³)
• $K$ = faktor bucket, bergantung pada jenis dan kondisi tanah (tanpa satuan)
• $3600$ = jumlah detik dalam satu jam (detik/jam)
• $E$ = efisiensi kerja (tanpa satuan, di bawah 1)
• $C_m$ = waktu siklus, yaitu waktu gali, putar bermuatan, buang, dan putar kembali (detik)

Pedoman resmi Kementerian PUPR menulis rumus yang setara dengan satu faktor tambahan. Rumus (28) pada Lampiran A Permen PUPR 8/2023 untuk Excavator Backhoe (E10) adalah:

Keterangan simbol:

• $Q$ = kapasitas produksi galian (m³/jam)
• $V$ = kapasitas bucket munjung (m³)
• $F_b$ = faktor bucket, dari Tabel A.10 (tanpa satuan)
• $F_a$ = faktor efisiensi kerja excavator, dari Tabel A.13 (tanpa satuan)
• $60$ = jumlah menit dalam satu jam (menit/jam)
• $T_s$ = waktu siklus standar, dari Tabel A.11 (menit; tabel menulisnya dalam detik, bagi 60)
• $F_v$ = faktor konversi galian menurut kedalaman dan kondisi buang, dari Tabel A.12 (tanpa satuan)

Kedua rumus menghasilkan angka yang sama bila faktornya sama, karena $3600 / C_m$ (detik) sama dengan $60 / T_s$ (menit). Perbedaannya hanya $F_v$. Faktor ini menaikkan waktu efektif bila galian dalam dan pembuangan sulit, dan sebaliknya menurunkannya bila galian dangkal dan buangnya mudah.

Hasil $Q$ kemudian diubah menjadi koefisien alat untuk analisis harga satuan, dengan Rumus (19) di halaman 48 lampiran yang sama:

Keterangan: $K_a$ = koefisien alat (jam/m³), $Q$ = kapasitas produksi (m³/jam).

Tabel faktor efisiensi dan faktor bucket menurut Permen PUPR 8/2023

Tabel berikut disalin dari Lampiran A Permen PUPR 8/2023, halaman 62 dan 63. Pedoman mencantumkan Specifications and Application Handbook Komatsu edisi 28 (2007) sebagai bibliografi Tabel A.10, A.12, dan A.13. Tabel A.11 adalah modifikasi buku pegangan itu yang disesuaikan dengan kajian Estimation of Duration of Earthwork with Backhoe Excavator by Monte Carlo Simulation (2018).

Tabel A.13 Faktor efisiensi kerja excavator (Fa)

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Tabel A.10 Faktor bucket excavator backhoe (Fb), ringkas

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Tabel A.12 Faktor konversi galian (Fv)

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Tabel A.11 Waktu siklus standar backhoe (Ts), kelompok bucket 0,60 sampai 1,25 m³

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Satu hal yang jarang dibahas: lampiran yang sama (halaman 37) menyatakan bahwa dalam penyusunan HPP dan HPS kondisi operasi peralatan dianggap baik sekali, sehingga faktor efisiensi yang dipakai 0,83. Angka itu cocok untuk menghitung harga. Untuk menyusun jadwal, terutama di lokasi sempit atau musim hujan, memakai 0,83 cenderung membuat durasi terlalu optimistis.

Contoh hitungan produktivitas excavator untuk galian saluran

Sebuah saluran drainase tepi jalan akan digali dengan excavator crawler. Penampang galiannya trapesium, dan tanah hasil galian ditumpuk di tepi saluran untuk diangkut kemudian. Semua angka di bawah adalah data contoh, bukan spesifikasi alat tertentu. Cara menentukan ukuran saluran itu sendiri dibahas di artikel drainase dan rumus debit rencana.

Data contoh:

• Lebar dasar galian 0,80 m, lebar atas 1,60 m, kedalaman 1,20 m, panjang 500 m
• Kapasitas bucket munjung $V$ = 0,80 m³ (masuk kelompok 0,60 sampai 1,25 m³)
• Tanah biasa berpasir, kering, sehingga kondisi operasi bucket "sedang"
• Kedalaman galian maksimum alat dianggap 6,0 m (angka contoh; cek brosur alat yang dipakai)
• Sudut putar ke tumpukan 45° sampai 90°, kondisi buang normal
• Lokasi di tepi jalan permukiman, kondisi operasi "sedang"

Contoh hitungan

Produktivitas excavator dan durasi galian saluran 500 m

1. Luas penampang: A = (0,80 m + 1,60 m) / 2 x 1,20 m = 1,44 m²

2. Volume galian: Vol = 1,44 m² x 500 m = 720 m³

3. Faktor bucket (Tabel A.10, sedang, ambil batas bawah): Fb = 1,0

4. Faktor efisiensi (Tabel A.13, sedang): Fa = 0,75

5. Waktu siklus (Tabel A.11, tanah umumnya, putar 45° - 90°, ambil batas atas): Ts = 23,3 detik / 60 = 0,3883 menit

6. Rasio kedalaman: 1,20 m / 6,0 m = 20 %, di bawah 40 %

7. Faktor konversi galian (Tabel A.12, buang normal): Fv = 0,9

8. Produktivitas: Q = (0,80 m³ x 1,0 x 0,75 x 60 menit/jam) / (0,3883 menit x 0,9) = 103,0 m³/jam

9. Cek dengan rumus buku teks: q = 0,80 m³ x 1,0 = 0,80 m³; Q = 0,80 m³ x 3600 x 0,75 / 23,3 detik = 92,7 m³/jam; dibagi Fv 0,9 = 103,0 m³/jam

10. Koefisien alat: Ka = 1 / 103,0 m³/jam = 0,0097 jam/m³

11. Durasi efektif: 720 m³ / 103,0 m³/jam = 6,99 jam

Hasil

sekitar 1 hari kerja dengan 7 jam kerja efektif per hari (Permen PUPR 8/2023, Lampiran A hlm. 15-16: 8 jam kerja per hari dengan istirahat 1 jam, efektif 7 jam)

Bila harga satuan disusun untuk HPS dengan $F_a$ = 0,83, hasilnya naik menjadi sekitar 114 m³/jam dan koefisien alat 0,0088 jam/m³. Selisih sekitar 11 persen ini menunjukkan mengapa faktor efisiensi perlu ditulis jelas di lembar analisis.

Angka 103 m³/jam adalah kapasitas alat, bukan janji hasil di lapangan. Hasil nyata bisa dibatasi hal di luar alat gali, misalnya jumlah dump truck yang mengangkut tumpukan, utilitas bawah tanah yang harus digali hati-hati dengan tangan, atau air yang menggenang di dasar galian. Untuk galian setempat seperti lubang pondasi footplat, waktu pindah posisi antar lubang juga perlu diperhitungkan, sehingga kondisi operasi bisa lebih tepat dinilai "agak kurang" daripada "baik".

Syarat operator excavator menurut Permenaker 8/2020

Karena excavator termasuk pesawat angkut, Pasal 141 ayat (2) Permenaker 8/2020 mewajibkan pengoperasiannya dilakukan oleh operator dengan kualifikasi sesuai jenis dan kapasitas alat. Berbeda dengan operator forklift yang dibagi kelas I dan kelas II, pembagian kelas itu tidak berlaku bagi operator excavator (Pasal 152 ayat 2). Persyaratannya diatur langsung di Pasal 155.

Sumber: lihat bagian Sumber artikel.

Lisensi K3 didefinisikan sebagai kartu tanda kewenangan untuk melaksanakan tugas sebagai teknisi, operator, atau juru ikat (Pasal 1 angka 18). Permohonannya diajukan oleh pengurus atau pengusaha kepada Direktur Jenderal, dengan lampiran fotokopi ijazah, surat pengalaman kerja dari perusahaan, surat sehat, KTP, sertifikat kompetensi, dan pas foto (Pasal 159). Lisensi K3 operator berlaku 5 tahun dan dapat diperpanjang (Pasal 162 ayat 2). Di lapangan kartu ini sering disebut SIO (Surat Izin Operator), seperti dalam buletin MSIG tentang SIA dan SIO, walaupun istilah SIO tidak dipakai dalam teks Permenaker 8/2020.

Satu ketentuan yang sering terlewat: Lisensi K3 hanya berlaku selama pemegangnya bekerja di perusahaan yang mengajukan permohonan (Pasal 163 ayat 1). Bila operator pindah kerja sebelum masa berlakunya habis, lisensinya dapat diubah melalui permohonan dari perusahaan tempat ia bekerja (Pasal 163 ayat 2). Selain lisensi, operator dan pekerja di sekitar alat perlu memakai alat pelindung diri yang sesuai, dan pekerja tidak boleh berada di jangkauan ayun bagian belakang alat saat rumah putar berputar.

Ringkasan untuk estimator dan pelaksana

Excavator adalah alat berat yang sangat serbaguna di proyek tanah, tetapi angka produktivitasnya hanya sebaik faktor yang dipilih. Rumus $Q = (q \times 3600 \times E) / C_m$ dan Rumus (28) Permen PUPR 8/2023 menghasilkan nilai yang setara. Yang membedakan hasil satu estimator dengan yang lain adalah pilihan faktor bucket, waktu siklus, faktor efisiensi, dan faktor konversi galian. Pakai tabel resmi yang berlaku, catat asal setiap faktor, dan bedakan angka untuk harga (HPS) dari angka untuk jadwal. Di lapangan, pastikan operatornya memegang Lisensi K3 dan jalur utilitas bawah tanah sudah dipetakan sebelum bucket pertama turun.