rancang bangun sistem fertigasi dengan …digilib.unila.ac.id/30580/2/skripsi tanpa bab...
TRANSCRIPT
1
RANCANG BANGUN SISTEM FERTIGASI DENGAN MENGGUNAKAN
VENTURIMETER
(Skripsi)
Oleh :
PRABOWO AGUNG LAKSONO
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
2017
ABSTRAK
RANCANG BANGUN SISTEM FERTIGASI DENGAN MENGGUNAKAN
VENTURIMETER
OLEH
PRABOWO AGUNG LAKSONO
Di Indonesia banyak petani belum mengenal teknologi-teknologi fertigasi yang akan membantu
dan mempermudah pekerjaan para petani-petani di Indonesia. Penelitian ini bertujuan
menciptakan alat sistem fertigasi venturimeter, mengetahui debit dari rangkaian sistem, dan debit
keluaran nutrisi serta mengetahui debit total dan rasio larutan nutrisi.
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Daya dan Alat Mesin Pertanian Universitas
Lampung pada bulan Juli 2017 sampai Agustus 2017. Rancangan ini menggunakan pipa
berukuran 1 inchi dan venturimeter berukuran 1 inchi.
Telah dihasilkan alat sistem fertigasi dengan menggunakan venturimeter 1 inchi dengan debit
rangkaian sistem irigasi 0,778 l/s, dan debit keluaran nutrisi 0,00106-0,00259 l/s. Alat ini juga
memiliki debit total dan rasio larutan nutrisi bervariasi dari jarak vertikal hisap 44 cm, 52 cm, 79
cm, adalah 0,8091 l/s, 0,8038 l/s, 0,7907 l/s dan 0,32 %, 0,26 %, 0,13 %
Kata Kunci : fertigasi, fertigasi venturimeter, venturimeter, dan irigasi fertigasi
menggunakan venturimeter
ABSTRACT
THE FERTIGATION SYSTEM DESIGN BY USING VENTUREMETERS
BY
PRABOWO AGUNG LAKSONO
In Indonesia many farmers are not familiar with the technologies of fertigation that will help and
facilitate farmers in Indonesia. This research has a purpose to create a fertigation system design
by venturemeter, to knows discharge of system, and output discharge of nutrients as well
knowing the total discharge and ratio of nutrient solution.
This research was implemented in Power and Agricultural Machinery Tool Laboratory of
University of Lampung in July 2017 until August 2017. The design uses a 1 inch pipe and 1 inch
inner venturemeter.
This research designing the agricultural system have been developed using a 1 inchi
venturemeter, with the discharge of a series of irigation system 0,778 l/s, and the discharge of
nutrient output 0,00106-0,00259 l/s. this tool also has total discharge and nutrient solution ratio
varies from the vertical distance of suction to 44 cm, 52 cm, 79 cm 0,8091 l/s, 0,8038 l/s, 0,7907
l/s and 0,32 %, 0, 26 %, 0, 13 %.
Keywords : fertigation, fertigation of venturemeture, venturemeter, and irrigation of
fertigation using venturemeter
RANCANG BANGUN SISTEM FERTIGASI DENGAN MENGGUNAKAN
VENTURIMETER
Oleh :
PRABOWO AGUNG LAKSONO
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada
Jurusan Teknik Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Lampung
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
2017
7
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tanjung Karang pada Tanggal 29
Oktober 1994, sebagai anak kedua dari pasangan bapak Budi
Permono, S.E. dan Ibu Sri Yulistari, S.Sos. Penulis
menempuh pendidikan di Taman Kanak-Kanak Assalam
1998 sampai dengan tahun 2000. Penulis melanjutkan
pendidikan Sekolah Dasar Negeri 2 Harapan Jaya pada tahun
2000 sampai dengan tahun 2006. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah
Menengah Pertama di SMP Negeri 12 Bandar Lampung pada tahun 2009 dan
Sekolah Menengah Atas di SMA MUHAMMADIYAH 2 Bandar Lampung pada
tahun 2012. Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas
Pertanian, Universitas Lampung melalui jalur PMPAP.
Selama menjadi mahasiswa penulis aktif pada organisasi PERMATEP sebagai
Anggota Biasa pada periode 2012-2013, dan pada periode 2013-2014 dan 2014-2015
penulis menjabat sebagai Anggota Bidang Penelitian dan Penembangan. Penulis
melaksanakan Praktik Umum di “ BALAI BESAR PENGEMBANGAN
MEKANISASI PERTANIAN, SERPONG, TANGGERANG ” dengan judul
“Mempelajari Perekayasaan Jaringan Irigasi Curah Untuk Budidaya Bawang Merah
Menggunakan Tenaga Surya di Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian
(BBP MEKTAN) SERPONG TANGGERANG” pada tahun 2015. Pada tahun 2016
8
penulis melaksanakan kegiatan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Pekon Way Harong,
Kecamatan Air Naningan, Kabupaten Tanggamus.
9
KUPERSEMBAHKAN KARYA KECILKU UNTUK :
AYAH, IBU, DAN KAKAKKU
i
10
SANWACANA
Alhamdulillahirabbil’alamin. Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan kesempatan bagi penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
Salawat dan salam tidak lupa pula penulis haturkan kepada suri tauladan kita, Nabi
Besar Muhammad SAW.
Skripsi dengan judul “Rancang Bangun Sistem Fertigasi dengan Menggunakan
Venturimeter” adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi
Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Ahmad Tusi, S.TP. M.Si. yang sudah membimbing penulis hingga penulis
dapat melaksanakan seminar usul dan penelitian atas saran dan masukannya;
2. Bapak Dr. Drs. M. Amin, M.Si. selaku Pembimbing Utama atas ketersediaannya
untuk memberikan bimbingan, saran dan kritik dalam proses penyelesaian skripsi
ini;
3. Bapak Ir. Budianto Lanya, M.T. selaku Pembimbing Kedua atas ketersediaannya
untuk memberikan bimbingan, saran dan kritik dalam proses penyelesaian skripsi
ini;
4. Bapak Dr. Ir. Ridwan, M.S. selaku Penguji Utama pada Ujian Skripsi ini, terima
kasih untuk masukan dan saran-saran selama melaksanakan skripsi;
ii
11
5. Bapak Dr. Ir. Agus Haryanto, M.P. selaku Ketua Jurusan Teknik Pertanian,
Fakultas Pertanian Universitas Lampung;
6. Bapak Prof. Dr. Ir. Irwan Sukri Banuwa, M.Si. selaku Dekan Fakultas Pertanian,
Universitas Lampung;
7. Seluruh dosen, staf dan karyawan Jurusan Teknik Pertanian Universitas
Lampung
8. Keluarga kecilku, Bapak, Ibu, dan Mbak Thya yang selalu mendukung dan
mendoakanku dalam menyelesaikan skripsi ini;
9. Saudara/i beserta Keluarga Besar Soediman yang telah memberikan semangat,
dukungan dan doa-doanya;
10. Temen-teman seperjuangan selama proses penelitian berlangsung (Yosef, Made,
Nafi, Andrie, Billy, Della, Ardian, Windri, Herza, Rizki ilyas, Riri, Arif, Esa,
Ryan, Hanif) yang telah membantu selama proses penelitian;
11. Semua teman-teman Teknik Pertanian Angkatan 2012 yang telah menemani hari-
hari yang penuh makna dan telah mendaki ilmu bersama, see you on top !;
Akhir kata penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,
semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.
Bandar Lampung, Desember 2017
Penulis
iii
12
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ....................................................................................................... 14
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. 15
I. PENDAHULUAN .................................................................................................. 17
1.1. Latar Belakang ............................................................................................. 17
1.2. Tujuan .......................................................................................................... 19
1.3. Manfaat ....................................................................................................... 19
1.4. Batasan Masalah .......................................................................................... 19
1.5. Hipotesis ...................................................................................................... 19
II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................ 20
2.1. Venturimeter ................................................................................................ 20
2.2. Pupuk ........................................................................................................... 22
2.3. Fertigasi ....................................................................................................... 23
2.4. Debit ............................................................................................................. 24
III. METODOLOGI PENELITIAN ........................................................................... 27
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................................... 27
3.2. Alat Dan Bahan ............................................................................................ 27
3.2.1. Alat ................................................................................................. 27
3.2.2. Bahan .............................................................................................. 27
3.3. Prosedur Penelitian ...................................................................................... 28
3.3.1. Kriteria Desain................................................................................. 29
3.3.2. Rancangan Fungsional..................................................................... 29
iv
13
3.3.3. Rancangan Struktural ...................................................................... 30
3.4. Mekanisme Kerja ......................................................................................... 32
3.5. Uji Kinerja Alat............................................................................................ 34
3.6. Parameter Alat Sistem Fertigasi Venturi ..................................................... 35
3.7. Analisis Data ................................................................................................ 35
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................... 36
4.1. Prototype Alat .............................................................................................. 36
4.2. Dimensi Alat Fertigasi ................................................................................. 38
4.3. Analisis Teknik ............................................................................................ 39
4.3.1. Kapasitas Alat ................................................................................ 39
4.3.2. Hasil Uji Kinerja Alat .................................................................... 40
V. KESIMPULAN ..................................................................................................... 48
5.1. Kesimpulan .................................................................................................. 48
5.2. Saran ............................................................................................................ 48
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 49
LAMPIRAN ................................................................................................................ 51
Perhitungan .......................................................................................................... 52
Gambar 14-28 ...................................................................................................... 56
Tabel ................................................................................................................... 62
v
14
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Dimensi hasil rancangan alat fertigasi ................................................................... 39
2. Uji Kinerja dengan jet pump bukaan kran 30° ....................................................... 41
3. Uji kinerja dengan jet pump bukaan kran 40° ........................................................ 42
4. Uji kinerja dengan jet pump bukaan kran 60° ........................................................ 42
5. Uji kinerja dengan jet pump bukaan kran 90° (penuh) .......................................... 43
6. Larutan nutrisi yang terhisap oleh pada jarak vertikal 44 cm ................................ 45
7. Larutan nutrisi yang terhisap oleh pada jarak vertikal 52 cm ................................ 45
8. Larutan nutrisi yang terhisap oleh pada jarak vertikal 79 cm ................................ 46
9. Ukuran alat fertigasi hasil rancangan ..................................................................... 62
15
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Skema venturimeter .............................................................................................. 20
2. Diagram alir .......................................................................................................... 28
3. Rancangan struktur rangkaian seri ........................................................................ 31
4. Rancangan struktur rangkaian pararel................................................................... 31
5. Lateral 1 dan lateral 2 ............................................................................................ 32
6. Struktur rancangan pada venturimeter .................................................................. 34
7. Alat fertigasi dengan venturimeter ........................................................................ 36
8. Manometer mengalami kerusakan akibat tekanan ................................................ 37
9. Manometer yang sudah diganti ............................................................................. 38
10. Grafik pada lateral 1 ............................................................................................. 43
11. Grafik pada lateral 2 ............................................................................................. 44
12. Grafik larutan nutrisi yang terangkut ................................................................... 46
13. Head loss .............................................................................................................. 56
14. Bukaan kran 30° ................................................................................................... 56
15. Bukaan kran 45° ................................................................................................... 57
16. Bukaan kran 60° ................................................................................................... 57
17. Bukaan kran 90° ................................................................................................... 58
18. Manometer M1 pada saat tekanan 2 bar .............................................................. 58
19. Manometer M2 ..................................................................................................... 59
16
20. Manometer M3 ..................................................................................................... 59
21. Manometer M4 ..................................................................................................... 59
22. Manometer M5 ..................................................................................................... 60
23. Manometer M6 ..................................................................................................... 60
24. Proses pembuatan rangkaian seri ......................................................................... 60
25. Proses pembuatan rangkaian pararel .................................................................... 61
26. Pembuatan kerangka ............................................................................................ 61
27. Pengujian alat ....................................................................................................... 62
28. Air di dalam wadah 140 Liter .............................................................................. 63
29. Proses pengujian .................................................................................................. 63
17
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pupuk adalah material yang pada umumnya ditambahkan di dalam media tanam atau
tanaman untuk mencukupi kebutuhan hara yang sangat dibutuhkan oleh tanaman
sehingga tanaman dapat berproduksi dengan baik. Material pupuk dapat berupa
bahan-bahan organik maupun non-organik (mineral). Pupuk berbeda dengan
suplemen, pupuk mengandung bahan baku yang diperlukan oleh tanaman untuk
pertumbuhan dan perkembangan tanaman, sementara suplemen seperti hormon
tumbuhan untuk membantu kelancaran metabolisme. Dalam pemberian pupuk perlu
diperhatikan kebutuhan tanaman tersebut, agar tanaman tidak terlalu banyak
mendapat zat makanan karena dapat berbahaya bagi pertumbuhan tanaman.
Pemupukan dan penyiraman pada umumnya dilakukan secara bersamaan agar
pencampuran air dan pupuk/nutrisi dapat tercampur secara merata.
Sistem fertigasi adalah metode pemberian nutrisi atau unsur hara bagi tanaman
melalui irigasi sprinkler, tetes dan metode penyiraman lainnya. Pada sistem
pemberian nutrisi atau unsur hara diberikan bersamaan dengan aliran irigasi (debit air
irigasi) melalui jaringan perpipaan. Terdapat beberapa metode pengukuran debit
fluida baik dengan cara analog maupun digital. Pengukuran debit secara analog dapat
dilakukan dengan menggunakan sistem venturimeter seperti yang dilakukan Saputri
18
(2009). Venturimeter terdiri atas pipa yang memiliki luas penampang berbeda,
masing-masing memiliki tabung dibagian atas pipa untuk mengetahui tekanan pipa.
Pada percobaan tabung venturimeter, tekanan tinggi dialami oleh diameter yang besar
sedangkan tekanan rendah berada pada diameter yang kecil. Laju aliran dan debit
didapatkan melalui venturimeter yang diperoleh dari selisih ketinggian yang
menunjukkan tekanan yang dialami pada masing-masing pipa.
Pipa merupakan saluran tertutup yang digunakan sebagai sarana pengaliran fluida.
Pipa plastik yang akan digunakan dalam penelitian ini menggunakan pipa PVC
dimana pipa jenis ini terbilang cukup terjangkau, dan pada umumnya digunakan
untuk mengalirkan fluida dengan korosi aktif.
Pada jaman yang sudah modern, petani di Indonesia tidakbanyak yang menggunakan
sistem pertanian yang modern, hanya sedikit orang atau petani di Indonesia yang
menggunakan teknologi fertigasi dalam mempermudah proses pertaniannya, untuk
sebab itu penulis ingin merancang alat pertanian didalam segi penyiraman atau
irigasi. Penelitian ini dilakukan karena dapat mempermudah pengerjaan manusia
dalam melakukan penyiraman, maupun pemupukan dan dengan harga yang murah
dapat menjadi salah satu alternatif untuk melakukan proses penyiraman atau
pemberian nutrisi, sehingga penelitian ini memang perlu dilakukan.
19
1.2. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1) Merancang alat sistem fertigasi dengan menggunakan venturimeter 1 inchi,
mengetahui debit dari rangkaian sistem, dan debit keluaran nutrisi
2) Mengetahui larutan terlarut setiap perbedaan jarak vertikal hisap dan bukaan
kran
3) Mengetahui nilai rata-rata setiap perbedaan jarak vertikal hisap
4) Mengetahui debit total dan rasio larutan nutrisi
1.3. Manfaat
Manfaat dari penelitian ini ialah :
1) Mempermudah manusia dalam melakukan penyiraman dan pemupukan
2) Penggunaan pupuk atau nutrisi lebih tepat
1.4. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1) Jenis pipa yang digunakan adalah PVC
2) Pompa yang digunakan jenis jet-pump seri PC-375 BIT
3) Menggunakan venturimeter ukuran 1 inchi
1.5. Hipotesis
Hipotesis dari penelitian ini adalah nilai rasio larutan nutrisi tidak lebih dari 1 %
20
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Venturimeter
Menurut Hukum Bernouli, venturimeter merupakan sebuah pipa yang mengalami
penyempitan, aliran air akan semakin cepat jika melewati luas penampang yang kecil
dibandingkan dengan luas penampang yang besar,tekanan lebih besar saat melewati
luas penampang yang lebih besar dan tekanan lebih kecil jika melewati luas
penampang yang lebih kecil seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. Skema venturimeter
𝐴1 = Luas penampang 1 𝑉1 = Kecepatan 1 𝑝1 = tekanan 1
𝐴2 = Luas penampang 2 𝑉2 = Kecepatan 2 𝑝2 = tekanan 2
𝑝1 = tekanan 1
21
Pada pipa mendatar, ℎ1-ℎ2= h, maka jika sistem ini diaplikasikan pada persamaan
Bernoulli,
𝑝1 –𝑝2= 1
2𝜌(𝑣2
2- 𝑣12) ………………………………………………………..(1)
Selisih 𝑝1 dan 𝑝2 merupakan sama dengan tekanan hidrostatis zat cair setinggi h
dengan demikian diperoleh,
𝑝1 – 𝑝2= 𝜌𝑔ℎ ……………………………………………………………….(2)
Persamaan pada tekanan hidrostatis dan pada Hukum Bernoulli yang memiliki
ketinggian yang sama sehingga,
𝜌𝑔ℎ = 1
2𝜌(𝑣2
2- 𝑣12) ………………………………………………………..…(3)
Berdasarkan persamaan kontinuitas, 𝐴1 .𝑣1= 𝐴2 . 𝑣2 , diperoleh kemudian
disubstitusikan, 𝑉2 = 𝐴1 .𝑉1
𝐴2
𝑣1 = 2𝑔ℎ
𝐴1𝐴2
2−1
……………………………………………………………….(4)
Laju aliran fluida pada titik ke satu dapat diperoleh dengan persamaan tersebut
dengan g adalah besarnya percepatan gravitasi, h adalah perbedaan ketinggian pada
pipa vertikal, 𝐴1 adalah luas penampang pipa besar, dan 𝐴2 adalah luas penampang
pipa kecil. Persamaan untuk laju aliran fluida pada titik kedua didapatkan,
𝑣2 = 2𝑔ℎ
1− 𝐴1𝐴2
2 ……………………………………………………………….(5)
Menurut Muchammad, dkk (2015) menyatakan bahwa di dalam percobaannya pipa
venturimeter menghasilkan data manual sedangkan water flow sensor menghasilkan
data digital. Perhitungan dilakukan setelah air melewati venturimeter dengan
22
membaca ketinggian yang menunjukkan tekanan. Pada masing-masing penampang
dengan mengetahui data manual serta water flow sensor dilakukan dengan
menggunakan mikrokontroler Parallax data acquisition (plx-DAQ) yaitu akuisisi
data mikrokontroler untuk microsoft excel. Hasil pengujian alat ukur digital yang
telah dikalibrasi yaitu water flow sensor. Aparatus tersebut digunakan untuk
membandingkan hasil pengukuran dengan venturimeter. Aliran air diperoleh
hubungan sudut knop untuk mendapatkan laju air pada water pump. Debit air
berbanding lurus dengan selisih ketinggian yang menunjukkan tekanan pada masing-
masing penampang, serta debit berbanding terbalik dengan luas penampang.
Pengukuran debit dapat diketahui dengan hasil pengukuran yang dilakukan pada
venturimeter dan water flow sensor terdapat kesalahan terbesar yaitu 1,75 %.
2.2. Pupuk
Dalam pengertian sehari-hari pupuk didefinisikan sebagai bahan untuk memperbaiki
kesuburan tanah agar tanah menjadi lebih subur. Oleh sebab itu pemupukan pada
umumnya diartikan sebagai penambahan unsur hara tanaman ke dalam tanah
meskipun dalam arti luas sebenarnya pupuk ialah bahan-bahan untuk memperbaiki
sifat-sifat tanah (Hardjowigeno, 2010).
Pupuk AB-MIX atau biasa disebut dengan nutrisi ini merupakan faktor penting untuk
tumbuh kembang dan kualitas hasil dari tanaman, untuk itu harus memiliki takaran
yang tepat dalam segi komposisi ion nutrisi dan suhu. Larutan itu sendiri dibagi
menjadi dua, yaitu unsur makro (C, H, O, S, P, K, Ca, dan Mg), dan unsur mikro (B,
Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, dan Zn). Biasanya kualitas larutan nutrisi dapat diketahui
23
dengan cara mengukur electrical conductivity pada larutan itu sendiri. AB-MIX
dibuat dengan dua kepekatan, kedua kepekatan tersebut dicampur saat akan
digunakan, namun kedua kepekatan ini dicairkan berbeda terlebih dahulu agar tidak
terjadi pengendapan kalsium sulfat.
Komposisi larutan A terdiri dari :
a) Kalsium nitrat : 1176 gr
b) Kalium nitrat : 616 gr
c) Fe EDTA : 38 gr
Komposisi larutan B terdiri dari :
a) Kalium dihidro fosfat : 335 gr
b) Ammonium : 12 gr
c) Kalium sulfat : 36 gr
d) Magnesium sulfat : 790
e) Cupri sulfat : 0,4 gr
f) Zinc sulfat : 1,5 gr
g) Asam borat :4,0 gr
h) Mangan sulfat : 8 gr
i) Ammonium hepta molipdat : 0,1 gr
2.3. Fertigasi
Fertigasi diartikan sebagai proses pemupukan bagi tanaman melalui sistem irigasi
dengan cara melarutkan pupuk ke dalam air irigasi (Landis, dkk 2010). Kebutuhan
24
air irigasi adalah faktor utama fertigasi sebab tujuan utama instalasi irigasi yaitu
menyediakan air irigasi bagi tanaman, dan diikuti aplikasi sistem fertigasi dengan
konsentrasi pupuk yang dapat diatur sesuai dengan kebutuhan tanaman. Fertigasi
yang efektif memerlukan pengetahuan tentang bagaimana karakteristik tanaman
seperti laju kebutuhan pupuk dan distribusi perakaran dalam tanah (Hermantoro,
2003). Selain itu hal yang perlu dipertimbangkan adalah daya larut pupuk dalam air
irigasi, mobilitas pupuk dalam tanah dan faktor kualitas air irigasi seperti pH,
kandungan mineral, kadar garam terlarut. Pada sistem fertigasi modern pemberian
pupuk yang efisien mencakup :
1) Pengaturan jumlah pemakaian
2) Durasi pemakaian
3) Pengaturan proporsi pupuk
Metode penyuntikan pupuk yang umum digunakan adalah metode by-pass, vaccum
injection, dan injection pump (Sastrohartono, 2010).
2.4. Debit
Debit adalah banyaknya volume air yang mengalir per satuan waktu. Pada irigasi
tetes debit yang diberikan hanya beberapa liter per jam. Umumnya debit rata-rata
dari emitter 2, 4, 6, 8 l/jam tergantung pada jenis tanaman dan jarak tanam, pada
umumnya debit irigasi tetes yang digunakan 4 l/jam (Keller dan Bliesner, 1990).
Untuk menghitung debit dapat menggunakan persamaan berikut :
25
Q = A V…………………………………………………………………(6)
Dimana
Q = debit aliran (𝑚3/s)
A = luas penampang saluran (𝑚2)
V = kecepatan aliran (m/s)
Berdasarkan Dirjen Pengelolaan Lahan dan Air Departemen Pertanian, 2008 bahwa
komponen penyusun sistem irigasi tetes adalah
1) Sumber air Irigasi
2) Pompa dan tenaga penggerak,
3) Jaringan Perpipaan
Jaringan pipa irigasi tetes terdiri dari :
a) Pipa utama, merupakan komponen yangmenyalurkan air dari sumber air ke
pipa-pipa distribusi dalam jaringan. Bahan pipa utama biasanya dipilih
dari pipa PVC atau paduan antara semen dan asbes. Ukuran pipa utama
biasanya berdiameter antara 7,5 – 25 cm. Pipa utama dapat dipasang di
atas atau di bawah permukaan tanah.
b) Pipa sub utama atau Manifold, merupakan pipa yang mendistribusikan air
ke pipa-pipa lateral. Pipa sub utama atau manifold biasanya dari bahan
pipa PVC dengan diameter 1 inci – 3 inci.
c) Lateral, merupakan pipa dimana emitter ditempatkan. Bahan yang
digunakan sebagai lateral biasanya terbuat dari pipa PVC atau PE dengan
diameter ½ inci – 1 ½ inci.
26
d) Emiter atau penetes, merupakan komponen yang menyalurkan air dari pipa
lateral ke tanah sekitar tanaman secara kontinu dengan debit rendah dan
tekanan mendekati tekanan atmosfer.
e) Komponen pendukung, terdiri dari katup-katup, pengatur tekanan, saringan,
dan lain-lain (Made, 2014).
27
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada bulan April 2017 bertempat di Laboratorium Daya dan
Alat Mesin Pertanian (DAMP), Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Lampung.
3.2. Alat Dan Bahan
3.2.1. Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini gergaji potong, gelas ukur, disk filter
ukuran 1 inchi, bor, venturimeter ukuran 1 inchi, gunting, meteran, paku, manometer
tekanan 10 bar, flow controller dan amplas.
3.2.2. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pipa ukuran 1 inchi, wadah
larutan nutrisi, selang plastik polyethylen (PE), lem pipa, stop kran, kayu reng, kayu
balok, sambungan pipa T, sambungan pipa L.
28
3.3. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian yang dilakukan adalah perancangan pembuatan alat penelitian
dan pengujian alat penelitian sistem fertigasi menggunakan venturimeter. Penelitian
ini dilakukan dengan mempersiapkan alat dan bahan lalu dilakukan proses
perancangan dan melakukan pengujian alat serta menganalisis dan pengambilan data,
seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram alir
Mulai
Persiapan alat dan bahan
Perancangan alat fertigasi
Pengujian alat fertigasi
Analisis dan pengambilan
data
Hasil
Selesai
29
3.3.1. Kriteria Desain
Perancangan alat fertigasi ini diharapkan :
1) Dapat mempermudah dalam proses pencampuran pupuk dan air, sehingga
dalam sekali jalan larutan nutrisi dan air akan tercampur
2) Alat ini dirancang untuk dapat mengatur tekanan dan mengatur banyaknya
larutan nutrisi yang terlarut
3.3.2. Rancangan Fungsional
Alat ini terdiri dari beberapa komponen utama yaitu: pompa air, pipa utama, pipa
lateral, kran, manometer, venturimeter, selang, wadah larutan nutrisi, emitter.
1) Pompa air berfungsi sebagai penyalur air
2) Penyaring berfungsi sebagai tempat penyaring air
3) Pipa utama berfungsi sebagai tempat air mengalir dari pompa
4) Kran berfungsi sebagai alat pengatur tekanan dalam pipa
5) Manometer berfungsi sebagai alat pengukur tekanan air di dalam pipa
6) Venturimeter berfungsi sebagai alat pencampuran larutan nutrisi/pupuk
7) Selang berfungsi sebagai penghubung antara wadah dan venturimeter
8) Wadah larutan nutrisi berfungsi sebagai tempat penampung larutan nutrisi
30
3.3.3. Rancangan Struktural
Rancangan struktur dari penelitian ini menggunakan sistem rangkaian seri dan
rangkaian pararel. Prosesnya adalah air yang dihisap oleh pompa akan disaring
terlebih dahulu sebelum masuk ke dalam pipa utama. Kemudian air diukur
tekananannya dengan manometer, setelah itu aliran pipa terbagi menjadi 2 aliran, lalu
laju aliran air diatur oleh kran dengan bukaan 30°, 45°, 60°, dan 90°(pada Gambar
14-17 di lampiran) sehingga laju air dapat dikendalikan dan air masuk ke dalam
venturimeter. Setelah air berada di dalam venturimeter, tekanan air menarik larutan
nutrisi dari wadah larutan nutrisi. Laju pencampurannya disalurkan kembali ke pipa
yang diukur oleh manometer. Rancangan ini terbagi dalam beberapa desain yaitu seri
dan pararel, dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4 (Madhu, dan Bheemarao,
2016). Dari rancangan alat fertigasi ini dibagi menjadi 2 bagian dan 1 sistem by pass
dengan bagian lateral 1 dan lateral 2. Peletakan lateral 1 dan lateral 2 dapat dilihat
pada Gambar 5
31
1. Pompa 2. Kran 3. Manometer (M1) 4. M2
5. M3 6. M4 7. M5 8. M6
9. Disk Filter 10. Venturimeter1 11. Venturimeter 2 12. Selang air
13. Wadah air 14. Klep air 15. Kran by pass
Gambar 3. Rancangan struktur rangkaian seri
Gambar 4. Rancangan struktur rangkaian pararel
.
32
Gambar 5. Lateral 1 dan lateral 2
3.4. Mekanisme Kerja
Pada percobaan penelitian ini mekanisme kerja dari kedua gambar tersebut yakni
sebagai berikut :
1) Pada percobaan ini air yang tersedia dalam wadah akan dialirkan melalui
pompa air yang diukur oleh manometer (M1) bisa dilihat pada lampiran
Gambar 18, dan akan disaring dengan disk filter, setelah itu air akan dialirkan
menjadi 2 bagian dengan sistem by pass (Gambar 5) ditengah pipa utama.
2) Air yang sudah terbagi kebagian lainnya akan dialirkan ke dalam
venturimeter namun sebelumnya aliran akan diatur tekanannya dengan kran
bukaan 30°, 45°, 60°, dan 90°, lalu tekanan tersebut diukur oleh manometer
(M2) dapat dilihat pada lampiran Gambar 19, dan (M3) dapat dilihat pada
Gambar 20 untuk mengukur tekanan sebelum air masuk ke dalam
venturimeter.
Lateral 2
Lateral 1
Kran by
pass
33
3) Di dalam venturimeter air akan menarik larutan nutrisi dari wadah larutan
nutrisi (drigen) melalui selang yang sudah terhubung.
4) Setelah air menarik larutan nutrisi di dalam venturimeter air akan keluar untuk
diukur tekanannya oleh manometer (M4) dapat dilihat dilampiran Gambar 21,
dan (M5) dapat dilihat pada lampiran Gambar 22.
5) Setelah air yang telah tercampur oleh larutan nutrisi,air akan kembali dialirkan
ke pipa utama dan diukur kembali dengan manometer (M6) dapat dilihat pada
lampiran Gambar 23, setelah itu air dialirkan kembali ke wadah air.
Pada Gambar 6, venturimeter yang digunakan memiliki ukuran dengan ∅1= 20 mm
dan ∅2= 9 mm. Wadah larutan nutrisi dihubungkan dengan venturimeter melalui
selang yang diletakkan pada bagian tengah venturimeter. Tekanan air yang mengalir
melewati penyempitan pipa pada venturimeter dapat mengangkut larutan nutrisi di
dalam drigen, larutan nutrisi akan ditarik oleh laju tekanan air dari permukaan larutan
dalam drigen dengan jarak vertikal hisap 52 cm secara vertikal dari permukaan
larutan ke venturimeter dan aliran air akan mengalir dari kiri ke kanan seperti Gambar
6.
34
Jarak 52 cm
Gambar 6. Struktur rancangan pada venturimeter
3.5. Uji Kinerja Alat
Pengujian komponen alat ini diamati untuk memastikan bahwa setiap komponen
diharapkan bekerja dengan baik. Setelah semua komponen alat bekerja dengan baik
langkah selanjutnya adalah pengujian alat fertigasi venturimeter dan pengukuran
tekanan pada manometer.
Faktor-faktornya adalah tekanan air yang keluar dari pompa air, mengatur bukaan
kran pada jaringan perpipaan dengan bukaan 30°, 45°, 60°, 90° yang dilakukan pada
kran di lateral 1 dan lateral 2, dan larutan nutrisi yang akan teralirkan.
1. Wadah Larutan Nutrisi
2. Flow controller
3. Selang Penghubung ke
Venturimeter
4. Venturimeter
Jarak antara
permukaan
larutan dengan
venturimeter
secara vertikal
(44-79 cm)
35
3.6. Parameter Alat Sistem Fertigasi Venturi
Parameter yang diukur yaitu tekanan yang dihasilkan pompa, mengatur bukaan kran
pada lateral 1 dan lateral 2, dan mengamati kurangnya larutan yang ada dalam wadah
drigen yang sudah disiapkan. Prosedur ini menggunakan stopwatch untuk mengukur
larutan yang terangkut. Stopwatch diatur terlebih dahulu dengan waktu 3 menit,
dalam waktu 3 menit berapa ml larutan yang teralirkan.
Debit = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 ………………………………………………………….…(6)
Rancangan ini akan dilakukan pengukuran debit total, dan laju nutrisi terangkut.
3.7. Analisis Data
Data yang diperoleh dari percobaan ini, pengamatan dan perhitungan dianalisis
dengan menggunakan statistik dan disajikan dengan bentuk tabel grafik dan gambar.
48
V. KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1) Telah dihasilkan alat sistem fertigasi dengan menggunakan venturimeter 1
inchi, alat ini memiliki debit 0,778 l/s, dan debit keluaran nutrisi 140-480 ml
2) Alat ini memiliki larutan terhisap pada jarak vertikal hisap 44 cm, 52 cm, 79
cm dengan bukaan 30° sebanyak 460 ml, 375 ml, 185 ml, bukaan 45 ° 465 ml,
395 ml, 195 ml, bukaan 60° 470 ml, 395 ml, 195 ml, bukaan 90° (penuh) 475
ml, 385 ml, 190 ml
3) Alat ini memiliki nilai rata-rata dalam setiap jarak vertikal hisap 44 cm, 52
cm, 79 cm adalah 467,5 ml, 387,5 ml, 191,25 ml
4) Alat ini memiliki debit total dan rasio larutan nutrisi bervariasi dari jarak
vertikal hisap 44 cm, 52 cm, 79 cm, adalah 0,8091 l/s, 0,8038 l/s, 0,7907 l/s
dan 0,32 %, 0,26 %, 0,13 %
5.2. Saran
Dengan dilakukannya pengujian, maka disarankan :
1) Untuk dapat membuat rangkaian dengan ukuran yang lebih kecil seperti ½
inchi atau ¾ inchi.
2) Melakukan percobaan pada tanaman
49
DAFTAR PUSTAKA
Dirjen Pengelolaan Lahan Dan Air Departemen Pertanian. 2008. Pedoman Irigasi
Bertekanan (Irigasi Sprinkler dan Irigasi Tetes). Tidak diterbitkan. Jakarta.
Hardjowigeno, S. 2010. Ilmu Tanah. CV Akademika Pressindo. Jakarta. 288 hal.
Heriwibowo, K. dan Budiana, N.S. 2014. Hidroponik Sayuran untuk Hobi dan
Bisnis.Swadaya. Jakarta Timur.
Hermantoro. 2003. Efektifitas Sistem Fertigasi Kendi pada Tanaman Lada Perdu.
Volume 17, No. 1, April 2003
Keller, J., dan Bliesner, R.D. 1990. Sprinkle and Trickle irrigation. New York: an
Av book. 652 hlm.
Landis, T.D., Pinto, J.R., dan Davis, A.S. 2010. Fertigation - Injecting Soluble
Fertilizers Into the Irrigation System:Part 2. Forest Nursery Note.
Made, U. 2014. Perancanaan Sistem Irigasi Tetes (Drip Irrigation) di Desa
Besmarak Kabupaten Kupang. Jurnal Teknik Sipil Vol. III, No. 1, April 2014
Madhu, K.S., dan Bheemarao W. 2016. Design, Analysis (CFD) and Development
of fertilizers Injection System for Irigation. International journal of Innovative
Reserch and Science, Enginering and Technology (IJIRSET). Vol 5, Issue 4,
April 2016
Muchammad, S. A., Dzulkifli, dan Rahmawati, E. 2015. Perancangan dan
Penerapan Aparatus Pengukuran Debit Air dengan Menggunakan Venturimeter
dan Water Flow Sensor. Volume 04, Nomor 02, Tahun 2015, hal 21 – 26.
Prastowo. 2002. Pengoperasian Irigasi Tetes. CREATA, IPB. Bogor.
Saputri, S.D. 2009. Rancang Bangun Venturimeter Berbasis Mikrokontroler.
Skripsi Tidak diterbitkan. Universitas Indonesia.
50
Sastrohartono, H. 2010. Teknik Fertigasi Kendi untuk Lahan Kering. Fakultas
Teknologi Pertanian Institut Pertanian “STIPER”. Yogyakarta 92
halaman.
Setyaningrum, D., A.Tusi., dan Sugeng T. 2014. Aplikasi Sistem Irigasi Tetes pada
Tanaman Tomat. Jurnal Teknik Pertanian Lampung. Volume 03, Nomor
02 : 127-140.