ANALISIS UNJUK KERJA PENYIRAM BERPUTAR TEKANAN TINGGI (BIG GUN SPRINKLER) DI AREAL KEBUN TEBU PT LAJU PERDANA INDAH, PALEMBANG SKRIPSI

ANALISIS UNJUK KERJA PENYIRAM BERPUTAR TEKANAN TINGGI (BIG GUN SPRINKLER) DI AREAL KEBUN TEBU PT LAJU PERDANA INDAH, PALEMBANG

SKRIPSI

YOGI AKBAR ERMANSYAH F14080129

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2012

BIG GUN SPRINKLER PERFORMANCE IN THE SUGARCANE AREA OF LAJU PERDANA INDAH COMPANY, PALEMBANG Yogi Akbar Ermansyah and Gatot Pramuhadi Department of Mechanical and Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, Bogor Agricultural University, IPB Dramaga Campus, PO Box 220, Bogor, West Java, Indonesia Phone +62 856 5905 7193, e-mail : [email protected]

ABSTRACT The objective of this research was to analyse of big gun sprinkler used in Laju Perdana Indah (LPI) Company, Palembang. Water from water pond was pumped using water pums that it was driven by a motor diesel of 160 hp (119 kW). Two unit of big gun sprinkler were used in this research and tested on 3 different lateral distances, i.e. 100 m, 150 m and 200 m. When sprinkling performance tests were conducted using 2 nozzle size, i.e. 24 mm and 28 mm is diameter. During sprinkling, the performance analysis parameters are measured, i.e. working pressure, sprinkling discharge, and sprinkling radius. The performance measurement results were compared with SNI 7710-2011 of sprinkler performance requirements of high pressure spinning. The results showed that working pressure, sprinkling discharge, and sprinkling radius using nozzles of 24 mm and 28 mm were (536.26 ± 17.55) kPa and (497,95 ± 18,47) kPa, (56,16 ± 1,87) m3/h and (71,78 ± 4,28) m3/h, and (44,13 ± 3,73) m and (49.04 ± 2.6) m respectively. The results were suitable with SNI 7710-2011 of sprinkler performance requirements of high pressure spinning. Irrigation using nozzle of 24 mm causes water droplets split better and produce uniformity of watering 91%. This value is higher than uniformity by using a nozzle 28 mm which is only 83%, so the use of nozzle 24 mm more effective than 28 mm nozzle. Irrigation cost using nozzles of 24 mm and 28 mm were Rp 543.728/ha and Rp 425.701/ha respectively. Keywords: big gun sprinkler, working pressure, sprinkling radius, sprinkling discharge

Yogi Akbar Ermansyah. F14080129. Analisis Unjuk Kerja Penyiram Berputar Tekanan Tinggi (Big Gun Sprinkler) di Areal Kebun tebu PT. Laju Perdana Indah, Palembang, Sumatera Selatan. Dibimbing Gatot Pramuhadi. 2012.

RINGKASAN Penyiram berputar tekanan tinggi (big gun sprinkler) biasa diaplikasikan untuk kegiatan pemeliharaan tanaman (irigasi) di areal kebun tebu lahan kering. Ada bermacam merk dan tipe big gun sprinkler yang umum digunakan untuk penyiraman. Untuk itu, diperlukan uji unjuk kerja agar big gun sprinkler yang digunakan beroperasi secara efektif. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan unjuk kerja big gun sprinkler yang digunakan di PT. Laju Perdana Indah site Komering, OKU Timur, Sumatera Selatan. Persyaratan unjuk kerja disesuaikan dengan standar SNI 7710-2011 Peralatan irigasi pertanian – Penyiram berputar tekanan sedang dan tinggi – Syarat mutu dan metode uji. Penyiraman (sprinkling) dilakukan pada bulan Maret-April 2012 di 3 areal lahan yang berbeda. Air dari sumber air irigasi (embung / lebung / field reservoir / water pond) dipompa menggunakan pompa air yang digerakkan oleh motor diesel 159 hp (119 kW). Penyiraman menggunakan 2 unit big gun sprinkler dan dilakukan pada 3 jarak lateral yang berbeda, yakni 100 m, 150m, dan 200 m. Pada saat sprinkling digunakan 2 nozzle (nozzle) berukuran 24 mm dan 28 mm. Selama sprinkling diukur parameter unjuk kerja, yaitu: tekanan kerja, debit penyiraman, dan radius penyiraman. Hasil pengukuran unjuk kerja tersebut dibandingkan dengan SNI persyaratan unjuk kerja penyiram berputar tekanan tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa big gun sprinkler yang digunakan di areal kebun tebu PT LPI, Palembang memberikan hasil unjuk kerja, yaitu: (a) tekanan kerja (536.26 ± 17.55) kPa (nozzle 24 mm) dan (497,95 ± 18,47) kPa (nozzle 28 mm), (b) debit penyiraman (56,16 ± 1,87) m3/jam (nozzle 24 mm) dan (71,78 ± 4,28) m3/jam (nozzle 28 mm), dan (c) radius penyiraman (37-53) m (nozzle 24 mm dan 28 mm). Hasil unjuk kerja big gun sprinkler di PT LPI, Palembang telah memenuhi persyaratan unjuk kerja sesuai SNI penyiram berputar tekanan tinggi. Penggunaan nozzle 24 mm menyebabkan butiran air terpecah lebih baik dan menghasilkan keseragaman penyiraman 91%. Nilai ini lebih tinggi dibandingkan keseragaman dengan menggunakan nozzle 28 mm yang hanya sebesar 83%, sehingga penggunaan nozzle 24 mm lebih efektif dibanding nozzle 28 mm. Melalui perhitungan analisis biaya, didapatkan biaya irigasi menggunakan nozzle 24 mm sebesar Rp 543.728/ha, sedangkan dengan menggunakan nozzle 28 mm sebesar Rp 425.701/ha.

ANALISIS UNJUK KERJA PENYIRAM BERPUTAR TEKANAN TINGGI (BIG GUN SPRINKLER) DI AREAL KEBUN TEBU PT. LAJU PERDANA INDAH, PALEMBANG

SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

Oleh YOGI AKBAR ERMANSYAH F14080129

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

Judul Skripsi

: Analisis Unjuk Kerja Penyiram Berputar Tekanan Tinggi (Big Gun Sprinkler) di Areal Kebun Tebu PT. Laju Perdana Indah, Palembang : Yogi Akbar Ermansyah : F14080129

Nama NIM

Menyetujui, Pembimbing,

(Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si.) NIP. 19650718 199203 1 001

Mengetahui : Ketua Departemen,

(Dr. Ir. Desrial, M.Eng.) NIP. 19661201 199103 1 004

Tanggal lulus

:

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Analisis Unjuk Kerja Penyiram Berputar Tekanan Tinggi (Big Gun Sprinkler) di Areal Kebun Tebu PT. Laju Perdana Indah, Palembang adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, November 2012 Yang membuat pernyataan

Yogi Akbar Ermansyah F14080129

© Hak cipta milik Yogi Akbar Ermansyah, tahun 2012 Hak cipta dilindungi

Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya

BIODATA PENULIS Yogi Akbar Ermansyah. Lahir di Bandung, 22 Desember 1990 dari pasangan Ermansyah dan Anisah Widjaja, sebagai putra ketiga dari tiga bersaudara. Penulis mengawali pendidkan formal di SD Negeri Merdeka 5 Bandung (1996-2002). Penulis menyelesaikan tingkat pendidikan lanjutan pada SMP Negeri 40 Bandung (2002-2005) dan SMA Negeri 5 Bandung (2005-2008). Pada tahun 2008 penulis diterima sebagai mahasiswa strata-1 Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri 2008, dengan Program Studi Teknik Pertanian, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama masa kuliah, penulis aktif dalam berbagai kegiatan dan organisasi, yaitu di klub Cyber Asrama TPB IPB (2009), Gugus Disiplin Asrama (2009), UKM Karate IPB (2008-2009), dan UKM Uni Konservasi Fauna (2008-2010). Penulis juga aktif dalam kegiatan pengabdian masyarakat di bawah Lembaga Struktural Bina Desa BEM KM IPB pada tahun 2009-2010. Penulis pernah menjadi asisten praktikum Fisika TPB IPB pada tahun 2009-2012 dan menjadi asisten praktikum mata kuliah Praktikum Terpadu Mekanika Bahan Teknik untuk program strata-1 Teknik Pertanian pada tahun 2011. Selain itu, pada tahun 2011 dan 2012 penulis mengikuti Program Kreativitas Mahasiswa bidang Penerapan Teknologi dan berhasi didanai Dikti serta menjadi peserta pada Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional (PIMNAS) ke-25. Pada PIMNAS ke-25, penulis berhasil meraih penghargaan setara emas untuk kategori Poster. Di tahun yang sama, Penulis turut mendapat penghargaan sebagai Juara 2 Tanoto Student Research Award. Pada Juli-Agustus 2011, penulis melaksanakan praktek lapangan di Pabrik Gula Redjosarie, PTPN XI dengan topik ”Pengolahan Tanah Mekanis Pada Budidaya Tebu Lahan Kering di PG Redjosarie PTPN XI, Magetan, Jawa Timur”.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur Alhamdulillah Penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena hanya berkat rahmat dan karunia-Nya skripsi dengan judul Analisis Unjuk Kerja Penyiram Berputar Tekanan Tinggi (Big Gun Sprinkler) di Areal Kebun Tebu PT. Laju Perdana Indah, Palembang dapat diselesaikan. Penulis menyadari bahwa kelancaran pelaksanaan penulisan skripsi ini tidak luput dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu, Penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si. sebagai dosen pembimbing yang telah membimbing Penulis selama kegiatan Praktek lapangan hingga melakukan penelitian dan penyusunan skripsi. 2. Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S. dan Dr. Ir. I Wayan Astika M.S., sebagai dosen penguji skripsi Penulis yang telah memberi banyak masukan dalam penyusunan skripsi ini. 3. Direksi PT. Laju Perdana Indah, Bapak Majedi, Bapak Wandhani, Bapak Eka, Bapak Akmal, Ibu Ina, Bapak Yoyok, Bapak Adhi, Bapak Slamet, serta para operator yang telah membantu Penulis dalam melaksanakan penelitian. 4. Kedua orang tua Penulis, Bapak Ermansyah dan Ibu Anisah Widjaja yang selalu memberi kasih sayang, mendoakan, mendukung, membimbing, dan banyak berkorban untuk kelancaran studi Penulis. 5. Abang-abang Penulis, Ridho Destianto Ermansyah dan Yoga Akbar Ermansyah yang selalu memberikan motivasi dan semangat selama Penulis melaksanakan studi. 6. Saudara-saudara GPK -senasib seperjuangan Penulis, sahabat terbaik sepanjang masa-, Ghulmek, Galer, Dongki, Ade, Fajri, Fuad, Iqi, Anggun, Susis, Yayan, yang selalu setia bersama-sama Penulis menjalani kehidupan perkuliahan sampai menjadi Sarjana Teknologi Pertanian hingga seterusnya. 7. Rekan-rekan Gursapala angkatan 0, yang berjuang bersama-sama Penulis dalam merintis terbentuknya Komunitas Mapala di TMB IPB. 8. Mamen-mamen Magenta, yang selalu menemani dan membantu Penulis dalam melaksanakan kegiatan perkuliahan. 9. Ade Irma Prihatin, yang selalu setia mendampingi, memberi perhatian, bantuan, dan semangat dalam penyusunan skripsi ini. 10. Seluruh dosen, teknisi, staf UPT, dan karyawan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem. 11. Ganjil-Genap Enthusiast SGK, armedho, septiho, fanho, vincentho, veraho, nickho, masmusho, yang telah memberi banyak bantuan kepada Penulis dalam kegiatan ekstra kampus. Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang pertanian.

Bogor, November 2012 Yogi Akbar Emansyah

DAFTAR ISI

I.

II.

III.

IV

V

DAFTAR ISI................................................................................................................... DAFTAR TABEL........................................................................................................... DAFTAR GAMBAR...................................................................................................... PENDAHULUAN A. Latar Belakang.......................................................................................................... B. Tujuan Penelitian....................................................................................................... TINJAUAN PUSTAKA A. Irigasi Curah............................................................................................................... B. Komponen Irigasi Curah............................................................................................ C. Hidrolika Dalam Irigasi Curah................................................................................... D. Kebutuhan Air Irigasi................................................................................................. E. Derajat Keseragaman Penyiraman............................................................................. F. Unjuk Kerja Big Gun Sprinkler.................................................................................. G. Biaya Operasional Big Gun Sprinkler........................................................................ METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat..................................................................................................... B. Alat dan Bahan........................................................................................................... C. Metode Penelitian....................................................................................................... HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman dan Kebutuhan Air Irigasi.................. B. Hasil Pengukuran Unjuk Kerja Big Gun Sprinkler.................................................. C. Hasil Perhitungan Tekanan Operasi pada Beberapa Titik Lateral............................ D. Hasil Pengukuran Derajat Keseragaman Penyiraman.............................................. E. Hasil Perhitungan Biaya Pokok Penyiraman........................................................... KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan............................................................................................................... B. Saran......................................................................................................................... DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

halaman i ii iii 1 2 3 5 7 8 9 11 11 13 13 13 18 18 21 22 22 25 25 26 27

i

DAFTAR TABEL No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Tabel 1. Kriteria Kesesuaian Lokasi Penerapan Irigasi Curah....................................... Tabel 2. Klasifikasi Irigasi Curah Berdasarkan Tekanan Operasional Pencurah........... Tabel 3. Klasifikasi Sistem Irigasi Sprinkler Berdasarkan Tekanan Air........................ Tabel 4. Kondisi pipa dan nilai C (Hazen-William)....................................................... Tabel 5. Nilai Kc berdasarkan fase pertumbuhan (Inman-Bamber dan Smith, 2005)... Tabel 6. Parameter Unjuk Kerja Big Gun Sprinkler (SNI 7710-2011).......................... Tabel 7. Hasil Pengukuran Evapotranspirasi Acuan dan Curah Hujan Efektif.............. Tabel 8. Elevasi Big Gun Sprinkler Dari Pompa Pada Setiap Titik Pengukuran............ Tabel 9. Hasil Pengukuran Tekanan Kerja di Nozzle...................................................... Tabel 10. Hasil Pengukuran Debit Penyiraman.............................................................. Tabel 11. Hasil Pengukuran Radius Penyiraman............................................................ Tabel 12. Hasil Analisis Perhitungan Radius Penyiraman Pada Sudut Trajectory Yang Tetap Sama............................................................................................. Tabel 13. Hasil Analisis Perhitungan Radius Penyiraman Pada Sudut Trajectory Aktual .............................................................................................................. Tabel 14. Hasil Perhitungan Tekanan Kerja pada Beberapa Panjang Pipa Lateral........ Tabel 15. Hasil Pengukuran Keseragaman Penyiraman................................................. Tabel 16. Tabulasi Perhitungan Biaya Tetap.................................................................. Tabel 17. Tabulasi Perhitungan Biaya Tidak Tetap........................................................ Tabel 18. Hasil Perhitungan Biaya Penyiraman pada Setiap Penggunaan Nozzle..........

halaman 5 5 5 8 9 11 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24

ii

DAFTAR GAMBAR No. 1 2 3 4 5 6 7

8 9 10 11

Gambar 1. Jenis Penyiram Berputar Pada Ladang Tomat.............................................. Gambar 2. Jenis Penyiram Tetap.................................................................................... Gambar 3. Jenis Penyiram Perforated Pipes Di Kebun Jeruk........................................ Gambar 4. Big Gun Sprinkler Merk KOMET Model Twin 140/Plus 24........................ Gambar 5. Skema jaringan irigasi curah sistem berpindah............................................. Gambar 6. Tata letak wadah untuk satu sprinkler (a), satu pipa lateral (b), dan diantara beberapa sprinkler (c) ....................................................................................... Gambar 7. Unit Mesin Yang Digunakan Dalam Aplikasi Irigasi Curah (A) 1 Unit Pompa Irigasi Merk Dengan Mesin Diesel Merk PERKINS Model 1006-6T Daya 159 Hp, (B) Big Gun Sprinkler KOMET Model Twin 140/Plus 24............................... Gambar 8. Posisi Peletakkan Big Gun Sprinkler pada Titik (a) 100 m, (b) 150 m, dan (c) 200 m......................................................................................................................... Gambar 9. Pemasangan Pressure Gauge pada Big Gun Sprinkler................................. Gambar 10. Posisi Peletakan Cawan dalam Pengukuran Derajat Keseragaman............ Gambar 11. Diagram Alir untuk Melakukan Uji Unjuk Kerja dan Menghitung Biaya Irigasi Menggunakan Big Gun Sprinkler........................................................................

halaman 3 3 4 6 7 10

13 14 15 15 17

iii

I.

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Gula merupakan salah satu komoditas strategis dalam perekonomian Indonesia. Komoditas ini juga menjadi salah satu sumber kebutuhan bahan pokok masyarakat yang mempunyai sumber kalori yang besar. Luas areal lahan penanaman gula pada periode 2007-2009 sekitar 400 ribu ha (Mulyadi, 2009). Seiring dengan pertambahan jumlah penduduk, pada tahun-tahun mendatang kebutuhan gula dalam negeri diperkirakan akan terus meningkat. Dalam kondisi keterbatasan devisa dan kecenderungan harga gula dunia yang meningkat, impor gula akan menimbulkan beban berat bagi perekonomian nasional. Atas dasar itu, maka upaya peningkatan produksi dalam negeri merupakan kebijakan yang rasional sejauh upaya itu dapat dipertanggungjawabkan dari segi efisiensi penggunaan sumberdaya (Mulyadi, 2009). Rendahnya produksi gula di Indonesia menuntut adanya usaha peningkatan efisiensi produksi industri gula. Agar target produksi yang tercapai optimum, produktivitas perkebunan tebu harus sangat diperhatikan. Salah satu hal yang sangat mempengaruhi produktivitas tebu lahan kering adalah jumlah dan distribusi curah hujan setiap tahun. Keberadaan air sangat penting bagi tanaman tebu, karena unsur hara (nutrisi) dalam tanah hanya dapat diserap tanaman jika ada kandungan air dalam tanah yang cukup. Unsur hara tersebut akan diserap akar-akar tanaman bersama-sama unsur air dalam tanah. Di beberapa daerah perkebunan tebu, periode musim kering yang panjang menyebabkan tanaman tebu menderita kekurangan air dan berdampak pada penurunan produktivitas dalam musim kering tersebut. Langkah yang dapat ditempuh untuk meningkatkan produktivitas tebu di musim kering adalah dengan memberikan air melalui irigasi. Sistem irigasi di kebun tebu dapat dilakukan dengan memanfaatkan sumber air dari sungai, danau, atau kolam penampungan air (lebung) yang umumnya terdapat di sekitar hamparan lahan tebu. Berbagai macam metode irigasi dapat diaplikasikan di areal kebun tebu, salah satunya adalah irigasi curah (sprinkler irrigation). Irigasi yang diterapkan tersebut bersifat supplementary irrigation dengan sasaran aplikasi pada fase perkecambahan bibit tebu dan fase kritis pertumbuhan vegetatif tanaman di bulan-bulan kering. Pengaplikasian irigasi curah pada areal kebun tebu memiliki beberapa keuntungan, yaitu efisiensi pemakaian air cukup tinggi, dapat menghindari terjadinya aliran permukaan, tidak membutuhkan banyak saluran terbuka, serta mudah diaplikasikan pada lahan yang bergelombang dan tidak rata. Peralatan untuk irigasi curah tersebut umumnya menggunakan penyiram berputar tekanan tinggi (big gun sprinkler) karena debit penyiramannya relatif tinggi dan dapat menjangkau radius penyiraman yang jauh. Penggunaan air irigasi harus disesuaikan dengan kebutuhan air tanaman tebu agar tidak terjadi kekurangan atau kelebihan air dalam tanah. Kebutuhan air tanaman tergantung pada evaporasi tanaman acuan (ETo), jenis tanaman, dan fase pertumbuhan tanaman. Salah satu indikator efisiensi penyiraman adalah tingginya angka keseragaman penyiraman. Kebutuhan normal pola penyebaran air yang seragam adalah yang paling penting, dimana keseragaman penyebaran air dari sistem irigasi sprinkler akan menentukan sistem rancangan yang optimum serta memberikan keuntungan yang besar dari hasil tanam. (Israelsen dan Hansen, 1979 ; Benami dan Ofen, 1984) PT Laju Perdana Indah site Komering memiliki 1 tipe dan merk big gun sprinkler yang biasa digunakan untuk penyiraman di kebun tebu. Big gun sprinkler tersebut harus memenuhi syarat mutu

yang diperkenankan agar pelaksanaan irigasi curah dapat berlangsung efektif dan efisien. Untuk itu, perlu dilakukan analisis unjuk kerja serta pengukuran keseragaman penyiraman big gun sprinkler yang diaplikasikan pada areal kebun tebu lahan kering.

B. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis unjuk kerja penyiram berputar tekanan tinggi (big gun sprinkler), yaitu tekanan kerja, debit penyiraman, radius penyiraman, dan derajat keseragaman penyiraman agar dapat dilakukan pelaksanaan irigasi yang optimum dan sesuai dengan kebutuhan tanaman. Selain itu, melalui data analisis tersebut dapat dilakukan perhitungan biaya pokok penyiraman menggunakan big gun sprinkler di areal kebun tebu lahan kering.

II.

TINJAUAN PUSTAKA

A. Irigasi Curah Irigasi curah atau siraman (sprinkler) adalah metode penggunaan air terhadap permukaan tanah dalam bentuk percikan, seperti hujan biasa. Metode pemberian air ini dimulai sekitar tahun 1900. Pertanian sistem siraman yang pertama adalah perkembangan dari penyiraman lapangan rumput kota. Sebelum 1920, penyiraman terbatas pada tanaman sayur-sayuran, kebun bibit, dan kebun buahbuahan. (Hansen et al, 1979) Ada beberapa jenis penyiram dalam metode irigasi curah, yaitu penyiram berputar (revolving head sprinklers), penyiram tetap yang dipasang pada pipa (fixed head sprinklers), barisan nozzle (nozzle lines), dan pipa yang dilubangi (perforated pipes). (Wiesner, 1970)

Gambar 1. Jenis penyiram berputar pada ladang tomat (Hansen et al, 1979)

Gambar 2. Jenis penyiram tetap (Hansen et al, 1979)

Gambar 3. Jenis penyiram perforated pipes di kebun jeruk (Hansen et al, 1979) Pada metoda irigasi curah, pemberian air irigasi dilakukan dari bagian atas tanaman terpancar menyerupai hujan (Prastowo, 2002). Penyemprotan dibuat dengan mengalirkan air bertekanan melalui orifice kecil atau nozzle. Tekanan biasanya didapatkan dengan pemompaan. Untuk mendapatkan penyebaran air yang seragam diperlukan pemilihan ukuran nozzle, tekanan operasional, spasing sprinkler, dan laju infiltrasi tanah yang sesuai. Keuntungan menggunakan metode irigasi curah menurut Prastowo (2002) antara lain : 1. Efisiensi pemakaian air cukup tinggi 2. Dapat digunakan untuk lahan dengan topografi bergelombang dan kedalaman tanah (solum) yang dangkal, tanpa diperlukan perataan lahan (land grading) 3. Cocok untuk tanah berpasir di mana laju infiltrasi biasanya cukup tinggi. 4. Aliran permukaan dapat dihindari sehingga memperkecil kemungkinan terjadinya erosi. 5. Pemupukan terlarut, herbisida dan fungisida dapat dilakukan bersama-sama dengan air irigasi. 6. Biaya tenaga kerja untuk operasi biasanya lebih kecil daripada irigasi permukaan 7. Dengan tidak diperlukannya saluran terbuka, maka tidak banyak lahan yang tidak dapat ditanami 8. Tidak mengganggu operasi alat dan mesin pertanian Sedangkan kekurangan metode irigasi curah menurut Prastowo (2002) antara lain : 1. Memerlukan biaya investasi dan biaya operasional yang tinggi, antara lain untuk operasi pompa air dan tenaga pelaksana yang terampil. 2. Perencanaan dan tata letaknya harus teliti agar diperoleh tingkat efisiensi yang tinggi. Sistem irigasi curah dapat digunakan untuk hampir semua tanaman kecuali padi dan yute, dan dapat diaplikasikan pada hampir semua jenis tanah. Akan tetapi tidak cocok untuk tanah bertekstur liat halus, dimana laju infiltrasi kurang dari 4 mm/jam dan atau kecepatan angin lebih besar dari 13 km/jam (Keller, 1990). Beberapa kriteria kelayakan penerapan dan perencanaan irigasi curah disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Kriteria kesesuaian lokasi penerapan irigasi curah (Prastowo, 2002) Parameter

Kriteria Penerapan 1. Zona Geoklimat E, D, C3

Iklim

2. Arah angin tidak berubah-ubah 3. Kecepatan angin kurang dari 4,4 m/s 1. Tekstur kasar, solum dangkal, laju infiltrasi tinggi, peka terhadap erosi. 2. Jenis tanah Regoisol, Rendzina, Litosol, Grumusol, dan Andosol

Lahan

3. Laju infiltrasi lebih dari 4 mm/jam 4. Luas dan bentuk petakan lahan yang teratur 1. Air tanah, mata air, air permukaan (danau, embung, dll)

Air

2. Tersedia sumber air yang cukup sepanjang tahun 3. Kualitas air yang bebas kotoran dan tidak mengandung besi (Fe)

Tanaman

1. Jenis tanaman yang dibudidayakan bernilai ekonomis tinggi 1. Motivasi petani tinggi

Sosial ekonomi

2. Kemampuan teknis dan finansial petani memadai 3. Kelembagaan usaha tani yang siap

Natural Resources Conservation Service (NRCS) dari Idaho mengklasifikasikan sistem irigasi curah berdasarkan tekanan operasional pencurah yang digunakan. Klasifikasi tersebut disajikan pada Tabel 2. Sedangkan Hansen et al (1979) mengklasifikasikan sistem irigasi sprinkler berdasarkan tekanan operasional unit pompa yang digunakan. Klasifikasi tersebut disajikan pada Tabel 3. Tabel 2. Klasifikasi sistem irigasi curah berdasarkan tekanan operasional pencurah (NRCS, 2004) Tekanan

Sistem Irigasi Curah

psi

Bar

Rendah

2.00 – 35.00

0.13 – 2.33

Sedang

36.00 – 50.00

2.40 – 3.33

Menengah

51.00 – 75.00

3.40 – 5.00

Tinggi

> 75.00

> 5.00

Tabel 3. Klasifikasi sistem irigasi sprinkler berdasarkan tekanan air (Hansen et al, 1979) Sistem Irigasi Sprinkler

Tekanan (m)

Sangat Rendah

3.50 – 10.00

Rendah

10.00 – 20.00

Sedang

20.00 – 40.00

Tinggi

40.00 – 70.00

B. Komponen Irigasi Curah Menurut Prastowo (2010), komponen penyusun sistem irigasi curah terdiri atas : (1) sumber air irigasi, (2) pompa air dan tenaga penggeraknya, (3) jaringan perpipaan, dan (4) pencurah. 1. Sumber air irigasi Air untuk irigasi dapat berasal dari mata air, sumber air yang permanen (sungai, danau, dsb), sumur, atau suatu sistem suplai air regional.

2. Pompa air dan tenaga penggeraknya Sistem irigasi curah dapat dioperasikan dengan menggunakan sumber energi yang berasal dari gravitasi, pemompaan pada sumber air, atau penguatan tekanan dengan menggunakan booster pump. Sumber tenaga penggerak pompa dapat berupa motor listrik atau motor bakar. Jenis pompa yang biasa digunakan pada suatu sistem irigasi curah adalah pompa sentrfugal dan pompa turbin. Keller dan Bliesner (1990) menyatakan bahwa pompa sentrifugal digunakan apabila debit dan tekanan yang dibutuhkan relatif kecil, sedangkan pompa turbin digunakan apabila debit dan tekanan yang dibutuhkan relatif besar. 3. Jaringan perpipaan, terdiri dari : a. Pipa lateral, merupakan pipa tempat diletakkannya pencurah sprinkler yang memberikan air ke tanah b. Pipa manifold, merupakan pipa dimana pipa-pipa lateral dihubungkan c. Valve line, merupakan pipa tempat diletakkan katup air d. Pipa utama (mainline), merupakan pipa yang dihubungkan dengan valve line e. Supply line, merupakan pipa yang menyalurkan air dari sumber air. 4. Pencurah (Penyiram berputar tekanan tinggi) Penyiram bertekanan tinggi mampu melingkupi daerah yang luas dan besar presipitasi untuk jarak yang dianjurkan cukup tinggi. Pola distribusi air sangat baik untuk udara yang tenang, tapi sangat rentan terganggu oleh angin (Hansen et al, 1979). Dengan presitipasi rate sebesar 8 – 10 mm/hari, penyiram tekanan tinggi dapat diaplikasikan untuk tanaman tropical dengan jarak tanam rapat seperti tebu dan kelapa sawit. Salah satu jenis sprinkler yang tergolong high pressure sprinkler adalah big gun sprinkler. Peralatan irigasi curah berupa big gun sprinkler yang ada di Indonesia cukup bervariasi, baik tipe, bentuk, ukuran, maupun konstruksinya. Secara umum, konstuksi big gun sprinkler terdiri atas beberapa komponen seperti ditunjukkan pada Gambar 4 berikut.

Keterangan : 1. Ujung lengan pengayun (drive vane) 2. Lengan pengayun (drive arm) 3. Pemberat lengan pengayun (arm weight) 4. Nozzle 5. Tuas pemindah arah 6. Pengatur sudut putaran Gambar 4. Big gun sprinkler merk KOMET Model Twin 140/Plus 24 (www.kometirrigation.com)

Big gun sprinkler merk KOMET Model Twin 140/Plus 24 memiliki spesifikasi sudut trajectory sebesar 24o dan dapat diaplikasikan untuk penyiraman baik putaran penuh (full circle) maupun sebagian putaran (part circle). Nozzle yang dapat dipasang pada big gun sprinkler hanya yang berukuran diameter 16-30 mm. Sangat cocok untuk diterapkan pada tanaman perkebunan seperti tebu, kopi, dan teh (www.jains.com). Skema jaringan irigasi curah secara umum disajikan pada Gambar 5.

Gambar 5. Skema jaringan irigasi curah sistem berpindah

C. Hidrolika Dalam Irigasi Curah Kehilangan tekanan dalam aliran pipa tergantung pada kekasaran pipa, debit aliran, diameter, dan panjang pipa. Kekasaran pipa akan bertambah seiring tingkat keausan dan umur dari pipa tersebut. Kehilangan energi gesekan pipa umumnya dihitung dengan rumus dari Hazen-William :

ℎ = hf Q C D L

.

10.684 .

.

Keterangan : = Kehilangan head (m) = Debit aliran (m3/detik) = Koefisien gesekan pipa = Diameter dalam pipa (m) = Panjang pipa (m)

Sedangkan menurut Scobey (1930), kehilangan head dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : .

ℎ =

hf

Keterangan : = Kehilangan head (m)

.

(4.10 10 )

Ks L Q D

= Koefisien Scobey (0,40 untuk pipa besi dan alumunium dengan coupler ; 0,42 untuk pipa galvanis dengan coupler) = Panjang pipa (m) = Debit aliran (m3/detik) = Diameter dalam pipa (m)

Nilai C pada rumus Hazen-William tergantung pada derajat kehalusan pipa bagian dalam, jenis bahan pembuat pipa, dan umur pipa. Nilai C berdasarkan jenis dan kondisi pipa menurut HazenWilliam ditunjukkan pada Tabel 4. Tabel 4. Kondisi pipa dan nilai C (Hazen-William) Jenis pipa

Koefisien kehalusan “C”

Pipa besi cor, baru

130

Pipa besi cor, tua

100

Pipa baja, baru

120 – 130

Pipa baja, tua

80 – 100

Pipa dengan lapisan semen

130 – 140

Pipa dengan lapisan aspal

130 – 140

Pipa PVC

140 – 150

Pipa besi galvanis

110 – 120

Pipa beton, baru

120 – 130

Pipa beton, lama

105 – 110

Alumunium

135 – 140

Pipa bambu (betung, wuluh, tali)

70 – 90

Melalui kehilangan head tersebut, besarnya Total Dynamic Head (TDH) yang dibutuhkan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : TDH = SH + E + Hf1 + Hm + Hf2 + Hv + Ha + Hs Keterangan : TDH = Total Dynamic Head (m) SH = Beda elevasi sumber air dengan pompa (m) E = Beda elevasi pompa dengan lahan tertinggi (m) Hf1 = Kehilangan head akibat gesekan pada pipa (m) Hm = Kehilangan head pada katup dan belokan (m) Hf2 = Kehilangan head pada sub unit (besarnya 20% dari Ha) (m) Hv = Velocity head (umumnya sebesar 0,3 m) Ha = Tekanan operasi rata-rata sprinkler (m) Hs = Head untuk faktor keamanan (besarnya 20%) (m)

D. Kebutuhan Air Irigasi Penggunaan konsumtif adalah jumlah total air yang dikonsumsi tanaman untuk penguapan (evaporasi), transpirasi dan aktivitas metabolisme tanaman, biasanya disebut juga evapotranspirasi

tanaman. Jumlah evapotranspirasi kumulatif selama pertumbuhan tanaman yang harus dipenuhi oleh air irigasi, dipengaruhi oleh jenis tanaman, radiasi surya, sistem irigasi, lamanya pertumbuhan, hujan dan faktor lainnya. Jumlah air yang ditranspirasikan tanaman tergantung pada jumlah lengas yang tersedia di daerah perakaran, suhu dan kelembaban udara, kecepatan angin, intensitas dan lama penyinaran, tahapan pertumbuhan, tipe dedaunan. Terdapat dua metoda untuk mendapatkan angka penggunaan konsumtif tanaman, yakni (a) pengukuran langsung dengan lysimeter bertimbangan (weighing lysimeter) atau tidak bertimbangan, dan (b) secara tidak langsung dengan menggunakan rumus empirik berdasarkan data unsur cuaca. Secara tidak langsung dengan menggunakan rumus empirik berdasarkan data unsur cuaca, pertama menduga nilai evapotranspirasi tanaman acuan (ETo). ETo adalah jumlah air yang dievapotranspirasikan oleh tanaman rumputan dengan tinggi 15-20 cm, tumbuh sehat, menutup tanah dengan sempurna, pada kondisi cukup air. Ada berbagai rumus empirik untuk pendugaan evapotranspirasi tanaman acuan (ETo) tergantung pada ketersediaan data unsur cuaca, antara lain: metoda Blaney-Criddle, Penman, Radiasi, Panci evaporasi (FAO, 1987). Akhir-akhir ini (1999) FAO merekomendasikan metoda PenmanMonteith untuk digunakan jika data iklim tersedia (suhu rerata udara harian, jam penyinaran rerata harian, kelembaban relatif rerata harian, dan kecepatan angin rerata harian. Selain itu diperlukan juga data letak geografi dan elevasi lahan di atas permukaan laut. Selanjutnya untuk mengetahui nilai ET tanaman tertentu maka ETo dikalikan dengan nikai Kc yakni koefisien tanaman yang tergantung pada jenis tanaman dan tahap pertumbuhan. Nilai Kc tersedia untuk setiap jenis tanaman. ETc = Kc x ETo Nilai ET tanaman yang diperoleh adalah jumlah air untuk evapotranspirasi yang dibutuhkan oleh tanaman agar diperoleh hasil yang maksimum, artinya nilai ini adalah nilai kebutuhan air bagi tanaman (air konsumtif). Koefisen tanaman memiliki nilai yang beragam tergantung pada jenis tanaman dan fase pertumbuhan tanaman, sehingga nilai ET tanaman juga akan berubah sejalan dengan hal tersebut. Nilai Kc tanaman tebu menurut Inman-Bamber dan Smith (2005) ditunjukkan Tabel 5. Tabel 5. Nilai Kc berdasarkan fase pertumbuhan (Inman-Bamber dan Smith, 2005) Umur tanaman (bulan)

Fase pertumbuhan

Nilai kc

0–1

Perkecambahan – pertumbuhan tunas

0,55

1–2

Pembentukan anakan

0,80

2–3

Pembentukan anakan

0,90

2,5 – 4

Pertumbuhan anakan – kanopi penuh

1,00

4 – 10

Pertumbuhan puncak (pemanjangan batang)

1,05

10 – 11

Pematangan – awal senesen

0,80

11 – 12

Matang

0,60

E. Derajat Keseragaman Penyiraman Derajat keseragaman merupakan salah satu faktor petunjuk efisiensi irigasi terutama dalam distribusi penyebaran air. Derajat keseragaman distribusi air biasanya dinyatakan dalam koefisien keseragaman (CU) (Michael, 1974 dalam Latiyono, 1985)

Keseragaman distribusi penyemprotan air dari sprinkler dapat ditentukan melalui pengukuran di lapangan, yaitu dengan menempatkan wadah-wadah pada titik-titik tertentu. Air yang tertampung di setiap wadah kemudian diukur ketebalannya, yaitu volume yang tertampung dibagi dengan luas penampangnya. Wadah umumnya ditempatkan pada setiap jarak 1 m atau 2 m (Prastowo, 2003). Pengukuran dapat dilakukan untuk satu sprinkler, satu pipa lateral, atau diantara beberapa sprinkler. Gambar 6 menyajikan suatu lapangan pengujian distribusi penyemprotan air.

Gambar 6. Tata letak wadah untuk satu sprinkler (a), satu pipa lateral (b), dan diantara beberapa sprinkler (c) Menurut Christiansen (1942), koefisien keseragaman (CU) dapat dihitung dengan persamaan berikut :

 ∑ Xi − X CU = 1,0 −  X ×n  dimana :

Xi

= Nilai masing-masing pengamatan (mm)

X = Nilai rata-rata pengamatan (mm)

n

= Jumlah total pengamatan

   

F. Unjuk Kerja Big Gun Sprinkler Unjuk kerja big gun sprinkler dimaksudkan untuk menguji unjuk kerja penyiram berputar tekanan tinggi sesuai dengan syarat mutu yang ditetapkan Standar SNI 7710-2011. Pengujian ini dilakukan dengan pengukuran beberapa parameter unjuk kerja penyiram tekanan tinggi, yaitu : 1. Tekanan kerja, adalah besar tekanan air dalam kisaran tekanan efektif yang digunakan untuk menguji penyiram, yaitu berupa besar tekanan dari pusat putaran atau mesin irigasi laeral yang diukur pada bagian hiir pengeluaran air dari sambungan siku atau sambungan T di atas bagian pemasukan ke jalur pipa. 2. Debit penyiraman, adalah besar volume air yang dikeluarkan dari nozzle penyiram per satuan waktu. 3. Radius penyiraman, adalah jarak terukur paling jauh ketika penyiram sedang berputar normal, yang diukur dari garis pusat penyiram ke titik dimana penyiram mengalirkan air dengan kecepatan aliran minimum tertentu untuk besar debit penyiraman tertentu. 4. Arah putaran penyiraman, adalah sudut penyiraman air di atas suatu bidang horizontal yang dikeluarkan dari nozzle penyiram pada tekanan kerja. 5. Sudut perpindahan arah putaran penyiraman adalah besar sudut pergerakan penyiram tekanan tinggi pada setiap putaran penyiramannya berpindah arah. Syarat mutu parameter unjuk kerja big gun sprinkler seperti ditunjukkan pada Tabel 6. Tabel 6. Parameter unjuk kerja big gun sprinkler (SNI 7710-2011)* Jenis penyiram

Parameter unjuk kerja

Nilai

Satuan

Maksimum 900

kPa

Debit penyiraman

6,6 – 274,0

m3/jam

Radius penyiraman

23,5 – 94,0

m

0 – 360

o

Tekanan kerja

Big gun sprinkler

Arah putaran penyiraman

Sudut perpindahan arah putaran o 12 – 43 penyiraman *) SNI 7710-2011 : Peralatan irigasi pertanian – Penyiram berputar tekanan sedang dan tinggi – Syarat mutu dan metode uji

G. Biaya Operasional Big Gun Sprinkler Irigasi curah merupakan metode irigasi yang membutuhkan biaya operasional yang tinggi (Prastowo, 2002). Kebutuhan biaya operasional irigasi curah dengan menggunakan big gun sprinkler dapat diukur secara ekonomi teknik dengan menggunakan data hasil pengamatan dan persamaan (1) berikut :

= B Bt Btt x

+

........................................................(1)

Keterangan : = Biaya total (Rp/jam) = Biaya tetap (Rp/tahun) = Biaya tidak tetap (Rp/jam) = Jam kerja rata-rata per tahun (jam/tahun) (Pramudya, 1991).

Komponen yang termasuk dalam biaya tetap adalah bunga modal serta biaya penyusutan pompa, big gun sprinkler, jaringan instalasi pipa, bangunan, bunga modal, serta pajak. Sedangkan

yang termasuk biaya tidak tetap adalah bahan bakar, upah operator, dan biaya perawatan. Perhitungan biaya penyusutan menggunakan persamaan (2) berikut : D = (P-S) x (A/P,i,N) ....................................................(2) Keterangan : D = Biaya penyusutan (Rp) P = Harga awal mesin (Rp) S = Harga akhir mesin (Rp) i = Tingkat bunga modal (%) (Pramudya, 1991).

III.

METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Kegiatan penelitian dilaksanakan di lahan perkebunan tebu milik PT. Laju Perdana Indah (LPI), Palembang, Sumatera Selatan. Tempat ini berada pada elevasi 35 m dpl, keadaan topografi di lokasi yang digunakan dalam pengambilan data merupakan lahan terbuka tanpa tanaman serta kemiringan lahan yang landai. Lokasi pengambilan data ditunjukkan pada Lampiran 1 Penelitian telah dilakukan pada musim hujan yang dimulai dari pertengahan bulan Maret hingga April 2012. Pengambilan data dilakukan pada pagi hingga sore hari.

B. Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1 unit pompa irigasi merk dengan mesin diesel merk PERKINS Model 1006-6T daya 159 hp , 2 unit big gun sprinkler KOMET Model Twin 140/Plus 24, pipa alumunium berdiameter 5 inchi, nozzle berdiameter 24 mm dan 28 mm, meteran gulung 30 m, pressure gauge, cawan penangkap air, selang, drum berkapasitas 200 liter, stopwatch, dan software CROPWAT versi 8.0.

(a) Gambar 7.

(b)

Unit mesin yang digunakan dalam aplikasi irigasi curah (a) 1 unit pompa irigasi merk dengan mesin diesel merk PERKINS Model 1006-6T daya 159 hp, (b) big gun sprinkler KOMET Model Twin 140/Plus 24

C. Metode Penelitian 1. Perlakuan yang Diterapkan a. Pengukuran dilakukan pada 3 lokasi areal yang berbeda. Areal yang digunakan adalah areal tanpa tanaman dengan luas petakan 100 x 500 m. b. Pada setiap areal, digunakan 2 unit big gun sprinkler dan 1 unit engine pump. c. Setiap big gun sprinkler menggunakan 2 ukuran nozzle, yaitu nozzle 24 mm dan 28 mm. d. Setiap penggunaan nozzle diaplikasikan pada jarak lateral yang berbeda sebagai sample pengukuran, yaitu 100 m, 150m, dan 200m. Secara rinci, posisi peletakan big gun sprinkler di lahan seperti ditunjukkan pada Gambar 8. e. Pada setiap jarak lateral di setiap areal, dilakukan pengukuran tekanan kerja, debit penyiraman, dan radius penyiraman serta derajat keseragaman penyiraman sebanyak 3 kali ulangan.

(a)

(b) (c) Gambar 8. Posisi peletakkan big gun sprinkler pada titik (a) 100 m, (b) 150 m, dan (c) 200 m

2. Prosedur pengukuran Uji unjuk kerja dilakukan pada tiga lokasi areal dengan elevasi dan jarak lateral yang berbeda. Pengukuran pertama dilakukan di petak 5D5, pengukuran kedua di petak 22B5, dan pengukuran ketiga di petak 22B5 dengan posisi lebung yang berbeda agar didapatkan varian elevasi big gun sprinkler dari pompa. Seluruh petakan lahan yang digunakan berlokasi di Divisi I Sungai Balak, PT.Laju Perdana Indah site Komering, Sumatera Selatan. Sesuai kebijakan perusahaan, digunakan 2 unit big gun sprinkler untuk mengefisienkan debit penyiraman. Tekanan pada pompa sebesar 6 bar dengan kecepatan putar 1400 rpm. Jarak lateral yang digunakan dalam pengukuran adalah 100 m, 150 m, dan 200 m. Pipa yang digunakan adalah pipa alumunium berdiameter 5”. Pengukuran tekanan kerja (kPa) diukur dengan menggunakan pengukur tekanan (pressure gauge). Pressure gauge dipasang pada kepala big gun sprinkler seperti ditunjukkan pada Gambar 9. Satuan yang tertera pada pressure gauge yang digunakan adalah psi dengan nilai ketelitian 5 psi. Pengukuran debit penyiraman (m3/jam) diukur dengan menggunakan drum, selang air, dan pengukur waktu (stopwatch). Air yang keluar dari nozzle, ditampung pada drum 200 liter, kemudian dilakukan pengukuran waktu pengisian air hingga drum penuh. Debit dapat dihitung dengan persamaan (3) berikut :

Q = V/t ..........................................................................(3) Keterangan : Q = Debit (l/s) V = Volume drum (liter) t = Waktu pengisian air (s) Pengukuran radius penyiraman (m) diukur dengan menggunakan meteran gulung (mesuring tape), yaitu jarak yang diukur dari garis pusat penyiram ke titik penyiraman terakhir yang masih terukur.

Gambar 9. Pemasangan pressure gauge pada big gun sprinkler Pengukuran derajat keseragaman penyiraman menggunakan metode Christiansen. Cawancawan air diletakkan pada areal penyiraman 2 big gun sprinkler yang sedang dioperasikan. Jumlah cawan yang digunakan sebanyak 16 buah dengan lamanya penyiraman sebesar 3 kali putaran big gun sprinkler. Gambaran posisi peletakan cawan dalam areal siraman big gun sprinkler di lahan seperti ditunjukkan pada Gambar 10.

Gambar 10. Posisi peletakan cawan dalam pengukuran derajat keseragaman

Prosedur menghitung biaya penyiraman menggunakan big gun sprinkler dilakukan dengan menghitung biaya tetap dan biaya tidak tetap. Perhitungan biaya tetap meliputi biaya penyusutan engine pump, big gun sprinkler, dan jaringan instalasi pipa, biaya penyusutan gudang, serta pajak. Biaya penyusutan dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : D = (P-S) x (A/P,i,N) ...................................................(4) Keterangan : D = Biaya penyusutan (Rp/tahun) P = Harga awal mesin (Rp) S = Harga akhir mesin (Rp) i = Tingkat bunga modal (%) N = Umur ekonomis mesin (tahun) Biaya tidak tetap meliputi biaya konsumsi bahan bakar, upah operator, dan biaya perawatan mesin. Perhitungan biaya konsumsi bahan bakar, upah operator, dan biaya perawatan mesin ditunjukkan pada persamaan seperti berikut : Bkbb = Kbb x Hbb.............................................................(5) Keterangan : Bkbb = Biaya konsumsi bahan bakar (Rp/jam) Kbb = Konsumsi bahan bakar (liter/jam) Hbb = Harga bahan bakar (Rp/liter) Upj = Uph / Jph.................................................................(6) Keterangan : = Upah operator per jam (Rp/jam) Upj Uph = Upah operator per hari (Rp/hari) Jph = Jam kerja operator per hari (jam/hari) Bpj = Bpb / Jpb..................................................................(7) Keterangan : Bpj = Biaya perawatan per jam (Rp/jam) Bpb = Biaya perawatan per bulan (Rp/bulan) Jpb = Jam kerja per bulan (jam/bulan) Biaya total dan biaya irigasi dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

=

+

Keterangan : B = Biaya total (Rp/jam) Bt = Biaya tetap (Rp/tahun) = Biaya tidak tetap (Rp/jam) Btt X = Jam kerja rata-rata per tahun (jam/tahun)

........................................................(8)

Bi = B / Klp.....................................................................(9) Keterangan : Bi = Biaya irigasi (Rp/ha) B = Biaya total (Rp/jam) Klp = Kapasitas lapang penyiraman (ha/jam)

Gambar 11. Diagram alir untuk melakukan uji unjuk kerja dan untuk menghitung biaya irigasi menggunakan big gun sprinkler

IV.

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Perhitungan Kebutuhan Air Tanaman dan Kebutuhan Air Irigasi Perhitungan kebutuhan air tanaman (ETo) dan kebutuhan air irigasi diawali dengan menghitung nilai evapotranspirasi acuan (ETc) melalui input data cuaca serta curah hujan daerah sekitar PT Laju Perdana Indah pada tahun 2011 ke dalam software CROPWAT versi 8.0. Hasil perhitungan evapotranspirasi acuan dan curah hujan efektif ditunjukkan pada Tabel 7 berikut : Tabel 7. Hasil pengukuran evapotranspirasi acuan dan curah hujan efektif

Januari

ETo (mm/hari) 3,36

He (mm) 115,5

Februari

3,71

133,4

Maret

3,40

175,6

April

3,40

164,7

Mei

3,69

155,6

Juni

4,04

83,9

Juli

4,30

66,4

Agustus

4,74

1,1

September

5,58

0,6

Oktober

4,00

145,9

November

3,53

148,5

Desember

3,30

150,9

Rata-rata

3,92

111,84

Bulan

Keterangan : ETo = Evapotranspirasi acuan He = Curah hujan efektif Melalui software CROPWAT (data lengkap ditunjukkan pada Lampiran), didapatkan total kebutuhan air tanaman tebu sebesar 1528.5 mm/masa tanam. Selama masa tanam, curah hujan dapat memenuhi kebutuhan sebesar 1169,5 mm, sehingga kebutuhan air irigasi sebesar 359 mm/masa tanam. Dalam 1 periode penyiraman (dec), kebutuhan air irigasi sebesar 9,97 mm. Nilai ini didapat dengan menggunakan asumsi bahwa penanaman dilakukan pada tanggal 01 Juli dan dipanen tanggal 30 Juni tahun mendatang.

B. Hasil Pengukuran Unjuk Kerja Big Gun Sprinkler Pada seluruh petak penelitian, elevasi big gun sprinkler dari pompa cukup bervariasi di setiap panjang lateral. Elevasi pompa saat aplikasi di petak 1 berada dalam rentang 3.17 – 5.75 m, di petak 2 dalam rentang 0.00 – 1.95 m, dan di petak 3 dalam rentang -0.35 – 1.44 m. Secara keseluruhan, elevasi big gun sprinkler dari pompa ditunjukkan pada Tabel 8.

Tabel 8. Elevasi big gun sprinkler dari pompa pada setiap titik pengukuran Big gun sprinkler

A

B

Titik

Elevasi (m)

Jarak lateral (m)

Petak 1

Petak 2

Petak 3

1

100

3.17

0.83

-0.35

2

150

4.31

1.95

0.20

3

200

4.05

0.00

0.93

1

100

3.45

1.32

0.43

2

150

3.94

1.62

0.03

3

200

5.75

1.31

1.44

Pengukuran parameter tekanan kerja, radius penyiraman, dan debit penyiraman dilakukan terhadap penggunaan dua nozzle, yakni ukuran 24 mm dan 28 mm. Hasil pengukuran tekanan kerja pada big gun sprinkler ditunjukkan pada Tabel 9. Tabel 9. Hasil pengukuran tekanan kerja di nozzle Tekanan kerja (kPa) Big gun sprinkler

Jarak

A

B

Rataan

Nozzle 24 mm

Nozzle 28 mm

(m)

Petak 1

Petak 2

Petak 3

Petak 1

Petak 2

Petak 3

100

551.58

551.58

586.05

482.63

517.11

551.58

150

517.11

517.11

551.58

448.16

482.63

482.63

200

517.11

551.58

517.11

482.63

517.11

482.63

100

551.58

551.58

551.58

517.11

517.11

482.63

150

517.11

517.11

586.05

482.63

517.11

551.58

200

448.16

551.58

517.11

448.16

517.11

482.63

536.26 ± 17.55

497,95 ± 18,47

Nilai tekanan kerja yang dihasilkan pada big gun sprinkler dengan nozzle 24 mm sebesar 536.26 ± 17.55 kPa. Nilai ini lebih besar dibandingkan penggunaan nozzle 28 mm yang menghasilkan tekanan kerja sebesar 497,95 ± 18,47 kPa. Semakin besar luas penampang, dengan kecepatan aliran yang tetap, akan menghasilkan debit yang semakin besar kecepatan aliran akan semakin kecil. Dalam persamaan Hazen-William maupun Scobey dalam perhitungan head loss, semakin besar debit yang dihasilkan, akan terjadi kehilangan head yang besar pula. Maka tekanan pada penggunaan nozzle 24 mm akan lebih besar dibandingkan penggunaan nozzle 28 mm. Selain dipengaruhi oleh debit aliran, besarnya tekanan kerja juga dipengaruhi panjang pipa lateral dan elevasi big gun sprinkler dari pompa. Dalam penelitian ini, ditunjukkan bahwa kontur lahan yang bergelombang turut mempengaruhi besarnya tekanan pada big gun sprinkler. Big gun sprinkler pada elevasi yang lebih rendah memiliki tekanan operasional yang lebih besar. Menurut Standar SNI, besar tekanan minimum yang disyaratkan sebesar 200 kPa. Penggunaan nozzle 24 mm dan 28 mm telah memenuhi persyaratan SNI tersebut.

Tabel 10. Hasil pengukuran debit penyiraman Ukuran nozzle Parameter

Lokasi 24 mm

28 mm

Standar SNI

Keterangan

Debit

Petak 1

53.82 – 55.26

60.95 – 72.76

penyiraman

Petak 2

55.00 – 55.48

73.91 – 74.81

Minimum 6,6

Telah sesuai

(m3/jam)

Petak 3

58.18 – 59.00

72.97 – 74.66

m3/jam

SNI

56,16 ± 1,87

71,78 ± 4,28

Rataan

Rataan debit penyiraman yang dihasilkan dari penggunaan nozzle 24 mm sebesar 56,16 ± 1,87 m /jam. Nilai ini jauh lebih kecil dibandingkan rataan debit pada big gun sprinkler dengan nozzle 28 mm, yaitu sebesar 71,78 ± 4,28 m3/jam. Debit yang dihasilkan dipengaruhi oleh ukuran mulut nozzle yang digunakan. Dengan kecepatan aliran yang tetap, besar debit akan semakin besar jika diameter pengeluaran semakin besar. Dalam aplikasi irigasi, pengeluaran debit air yang lebih besar oleh nozzle berukuran besar akan lebih menguntungkan karena dapat mempercepat proses pemberian air pada tanah, sehingga waktu operasional menjadi lebih cepat. Namun semkain besar debit yang dihasilkan, head loss yang terjadi juga akan semakin besar. Untuk itu, dalam pemilihan ukuran nozzle untuk aplikasi irigasi juga harus mempertimbangkan faktor-faktor lain, salah satunya juga adalah besar derajat keseragaman penyiraman yang dihasilkan penggunaan nozzle tersebut. Radius penyiraman diukur saat kondisi tidak berangin. Hasil pengukuran radius penyiraman ditunjukkan pada Tabel 11. 3

Tabel 11. Hasil pengukuran radius penyiraman Radius penyiraman (m) Big gun sprinkler

Jarak

A

B

Rataan

(m)

Nozzle 24 mm Petak 1

Nozzle 28 mm

Petak 2

Petak 3

Petak 1

Petak 2

Petak 3

100

39.47

48.13

47.67

51.59

51.71

50.79

150

37.50

41.69

46.69

44.94

46.94

49.22

200

40.65

43.85

42.65

46.16

48.73

46.50

100

43.39

49.13

47.59

50.05

53.36

49.97

150

42.66

41.74

49.57

48.32

45.44

52.14

200

38.84

46.42

46.72

45.52

49.98

51.36

44,13 ± 3,73

49.04 ± 2.6

Melalui data penelitian, ditunjukkan bahwa penggunaan nozzle 28 mm menghasilkan radius penyiraman lebih besar dibandingkan nozzle 24 mm. Rataan radius penyiraman dengan nozzle 24 mm sebesar 44.13 ± 3.73 m, sedangkan penggunaan nozzle 28 mm memiliki rataan radius penyiraman sebesar 49.04 ± 2.6 m. Radius penyiraman dapat dihitung secara teoritis menggunakan persamaan gerak superposisi. Besarnya radius penyiraman yang dihasilkan berbanding lurus dengan kuadrat dari kecepatan awal. Dengan menggunakan data hasil pengukuran debit, kecepatan aliran pada masing-masing penggunaan

nozzle dapat diketahui dan radius penyiraman dapat dianalisis. Hasil analisis perhitungan radius penyiraman ditunjukkan pada Tabel 12. Tabel 12. Hasil analisis perhitungan radius penyiraman pada sudut trajectory yang tetap sama Nozzle

Luas permukaan (m2)

Debit 3

(m /s)

Kecepatan aliran

Sudut trajectory

(m/s)

(o)

Radius penyiraman maksimum (m)

24

0.000452

0.0156

34.48

24

92.45

28

0.000616

0.0199

32.38

24

81.97

Dalam analisis perhitungan radius penyiraman sesuai metode gerak superposisi (tanpa memperhitungkan hambatan udara), dengan sudut trajectory 24o dan ketinggian sumber siraman sebesar 1 m, jarak terjauh siraman pada penggunaan nozzle 24 mm dan 28 mm masing-masing 92.45 m dan 81.97 m. Secara teoritis, semakin besar ukuran nozzle yang digunakan, radius penyiraman yang dihasilkan semakin jauh. Perbedaan hasil pengukuran dengan perhitungan teoritis disebabkan disebabkan kondisi tanah yang sangat gembur dan basah saat diaplikasikan nozzle ukuran 28 mm. Berbeda dengan saat penyiraman dengan nozzle 24 mm dimana tanah masih keras dan kaku. Tanah yang terlalu basah mengakibatkan kaki tripod penyangga big gun sprinkler tidak stabil saat dilakukan penyemprotan dengan tekanan tinggi sehingga kedudukan big gun sprinkler dan sudut trajectory berubah. Tabel 13. Hasil analisis perhitungan radius penyiraman pada sudut trajectory aktual Nozzle

Luas permukaan (m2)

Debit 3

(m /s)

Kecepatan aliran

Sudut trajectory

(m/s)

(o)

Radius penyiraman maksimum (m)

24

0.000452

0.0156

34.48

24

92.45

28

0.000616

0.0199

32.38

29

92.78

Melalui analisis gerak peluru yang telah dilakukan, perubahan sudut trajectory menjadi 29o pada penggunaan nozzle 28 mm akan menghasilkan radius penyiraman sebesar 92.78 m. Nilai tersebut lebih besar dibandingkan radius penyiraman dengan nozzle 24 mm yang sebesar 92.45 m. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan sudut trajectory menyebabkan radius penyiraman dengan nozzle 28 mm lebih besar dibandingkan dengan nozzle 24 mm. Hasil analisis radius penyiraman ini berbeda dengan hasil pengukuran, dimana pada penggunaan nozzle 24 mm sebesar 44.13 ± 3.73 m dan pada penggunaan nozzle 28 mm sebesar 49.04 ± 2.6 m. Hal ini disebabkan adanya hambatan udara yang bekerja pada saat dilakukan penyiraman. Namun penggunaan kedua nozzle telah memenuhi standar SNI sebesar 23.5 m. Melalui nilai tersebut, besar luasan penyiraman pada masing-masing penggunaan nozzle dapat dihitung, yakni sebesar 6175 m2 untuk penggunaan nozzle 24 mm dan 7551,5 m2 untuk penggunaan nozzle 28 mm.

C. Hasil Perhitungan Tekanan Operasi pada Beberapa Titik Lateral Melalui data tekanan operasional, didapatkan besar Total Dynamic Head rata-rata dalam seluruh aplikasi irigasi curah sebesar 84,16 m air. Dengan demikian besarnya tekanan operasional pada beberapa panjang lateral dapat dihitung. Berikut adalah hasil perhitungan tekanan operasional pada beberapa titik panjang lateral, ditunjukkan pada Tabel 14.

Tabel 14. Hasil perhitungan tekanan kerja pada beberapa panjang pipa lateral Tekanan kerja (kPa)

Panjang lateral (m)

Nozzle 24 mm

Nozzle 28 mm

100

527.21

520.53

150

521.96

512.26

200

516.70

503.98

250

511.44

495.70

300

506.19

487.43

350

500.93

479.15

400

495.67

470.87

450

490.42

462.59

500

485.16

454.32

Hasil perhitungan tekanan kerja menggunakan beberapa asumsi dan pendekatan, yakni beda elevasi sumber air dengan pompa sebesar 1 m, rataan beda elevasi pompa dengan lahan tertinggi sebesar 2,91 m, dan sambungan pipa yang digunakan berupa 1 elbow kecil dan 1 katup. Asumsi tersebut digunakan berdasarkan hasil pengukuran pada pengambilan data tekanan kerja.

D. Hasil Pengukuran Derajat Keseragaman Penyiraman Hasil pengukuran derajat keseragaman penyiraman ditunjukkan pada Tabel 15 berikut : Tabel 15. Hasil pengukuran keseragaman penyiraman Parameter

Lokasi

Keseragaman Penyiraman (%)

Ukuran nozzle (mm) 24

28

Petak 1

90.00 – 90.43

81.85 – 87.53

Petak 2

89.99 – 92.84

80.45 – 85.17

Petak 3

89.46 – 91.69

81.67 – 84.99

Penggunaan kedua nozzle dalam aplikasi irigasi menghasilkan nilai keseragaman yang cukup baik, yakni di atas 80%. Pada nozzle 24 mm, nilai keseragaman penyiraman berkisar dalam rentang 89.46 – 92.84 %. Nilai keseragaman ini lebih baik jika dibandingkan dengan nozzle 28 mm, yakni sebesar 80.45 – 87.53 %. Hal ini menunjukkan penggunaan nozzle 24 mm menghasilkan butiran air yang lebih seragam. Pada nozzle 28 mm, butiran air tidak terpecah dengan baik, sehingga menyebabkan jatuhnya air di lokasi irigasi tidak merata dan bisa berakibat terjadinya kerusakan pada tanah setelah dilakukan penutupan.

E. Hasil Perhitungan Biaya Pokok Penyiraman Biaya operasional dapat dihitung dengan menjumlahkan biaya tetap dan biaya tidak tetap. Biaya tetap meliputi biaya penyusutan mesin dan bangunan beserta bunga modalnya, sedangkan biaya tidak tetap meliputi konsumsi bahan bakar, upah operator, serta biaya perawatan mesin. Tabulasi perhitungan biaya tetap seperti ditunjukkan pada Tabel 16.

Tabel 16. Tabulasi perhitungan biaya tetap Parameter Harga awal (Rp) Harga akhir (Rp) Umur ekonomis (tahun) Tingkat bunga modal Crf Jam kerja per tahun Biaya penyusutan per tahun Biaya tetap per tahun Biaya tetap per jam

Engine pump

Big gun sprinkler

Jaringan pipa

Bangunan

Rp 179.112.754

Rp 12.643.950

Rp 161.170.350

Rp 200.000.000

Rp 16.282.977

Rp 1.149.450

Rp 14.651.850

Rp. 20.000.000

15 tahun

10 tahun

15 tahun

20 tahun

10%/tahun

10%/tahun

10%/tahun

10%/tahun

0.131474

0.162745

0.131474

0.11746

420 jam/tahun

420 jam/tahun

420 jam/tahun

420 jam/tahun

Rp 21.407.882

Rp 1.870.672

Rp 19.263.373

Rp 21.142.800

Rp 21.407.882

Rp 1.870.672

Rp 19.263.373

Rp 21.142.800

Rp 50.971

Rp 4.454

Rp 45.865

Rp 50.340

Perhitungan biaya tetap diawali dengan diawali dengan menghitung biaya penyusutan mesin. Diasumsikan umur ekonomis big gun sprinkler 10 tahun, engine pump dan jaringan pipa 15 tahun, dan bangunan 20 tahun. Mesin irigasi tersebut hanya digunakan pada musim kering, sehingga jam kerjanya adalah 5 jam/hari selama 4 bulan atau rata-rata jam kerja per tahun 420 jam. Dengan tingkat bunga modal sebesar 10%/tahun dan pajak pembelian mesin irigasi sebesar 10%, total biaya tetap sebesar Rp 63.684.727/tahun atau Rp 151.630/jam. Tabel 17. Tabulasi perhitungan biaya tidak tetap Variabel

Biaya per jam

Tenaga Kerja

Rp

18.750

Biaya bahan bakar

Rp

123.280

Biaya maintenance

Rp

12.500

Total Biaya Tidak Tetap

Rp

154.530

Dalam pelaksanaan irigasi, diperlukan tiga orang pekerja dengan upah Rp 50.000/orang/hari. Waktu kerja per hari yaitu 8 jam/hari, sehingga total upah pekerja per jam adalah Rp 18.750. Konsumsi bahan bakar rata-rata dalam pelaksanaan irigasi adalah 16 liter/jam. Dengan harga bahan bakar untuk perusahaan sebesar Rp 7.705/liter, didapatkan besar biaya konsumsi bahan bakar per jam adalah Rp 123.280. Selain itu juga, dibutuhkan biaya perawatan engine pump dan big gun sprinkler Rp 12.500/jam. Total biaya penyiraman sesuai perhitungan biaya tetap dan biaya tidak tetap adalah Rp 306.160/jam. Dengan nilai radius penyiraman rata-rata, debit penyiraman rata-rata, dan kebutuhan air irigasi per periode irigasi, waktu penyiraman serta biaya penyiraman dengan menggunakan nozzle 24 mm dan 28 mm dapat dihitung. Hasil perhitungan ditunjukkan pada Tabel 18.

Tabel 18. Hasil perhitungan biaya penyiraman pada setiap penggunaan nozzle KAI (mm) 9.97

Nozzle

Radius

Luas 2

Debit 3

Waktu penyiraman

Biaya pokok

(mm)

(m)

(m )

(m /jam)

(jam)

(Rp/ha)

24

44.13

6115

56.16

1.086

Rp 543.728

28

49.04

7551.5

71.78

1.05

Rp 425.701

Dari hasil perhitungan, didapatkan besar biaya penyiraman untuk penggunaan nozzle 24 mm dan 28 mm masing-masing Rp 543.728/ha dan Rp 425.701/ha. Hal ini menunjukkan bahwa penyiraman menggunakan nozzle 28 mm lebih murah dibandingkan menggunakan nozzle 24 mm, karena nozzle 28 mm menghasilkan radius penyiraman yang lebih besar.

V.

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan Kesimpulan dari hasil penelitian analisis unjuk kerja penyiram berputar tekanan tinggi (big gun sprinkler) di areal kebun tebu PT. Laju Perdana Indah adalah : 1. Kebutuhan air irigasi setiap masa tanam sebesar sebesar 359 mm. 2. Tekanan kerja, radius penyiraman, dan debit penyiraman menggunakan big gun sprinkler KOMET Model Twin 140/Plus 24 di PT. Laju Perdana Indah telah memenuhi standar SNI 7710-2011 Peralatan Irigasi Pertanian. 3. Keseragaman penyiraman menggunakan nozzle 24 mm (91 %) lebih besar dibanding menggunakan nozzle 28 mm (83 %). 4. Biaya pokok penyiraman menggunakan nozzle 28 mm (Rp 425.701/ha) lebih murah dibandingkan dengan nozzle 24 mm (Rp 543.728/ha).

B. Saran Berdasarkan hasil penelitian analisis unjuk kerja penyiram berputar tekanan tinggi (big gun sprinkler) di areal kebun tebu PT. Laju Perdana Indah, dapat direkomendasikan : 1. Sebaiknya menggunakan nozzle 24 mm untuk irigasi curah dengan big un sprinkler. 2. Perlu diupayakan pencegahan kebocoran pada sambungan pipa saat aplikasi irigasi sehingga irigasi menjadi lebih efisien.

DAFTAR PUSTAKA Hansen, V.E., Israelsen, O. W., dan G.E. Stringham. 1979. Irrigation Principles and Practice. New York: John Willey and Sons. Inc. Keller, J. dan Ron D. Bliesner. 1990. Sprinkler and Trickle Irrigation Van Nostrand Reinhold. New York. Komet Innovative Irrigation Product [Homepage of Manufacturer of Innovative Quality Irrigation Products], [Online]. 2012. http://www.kometirrigation.com/w3k/index.jsp?k=113. [08 Juli 2012]. Jain Irrigation Systems Ltd [Homepage of Multi Product Industrial Manufacturer], [Online]. 2012. http://www.jains.com/irrigation/popups%20and%20sprinklers/jain%20komet%20bv%20rg%2 0mt%20140%20plus.htm. [08 Juli 2012]. Mulyadi, M., Toharisman, A., Mirzawan. 2009. Identifikasi Potensi Lahan Untuk Mendukung Pengembangan Agribisnis Tebu Di Wilayah Timur Indonesia. P3GI Pasuruan. Natural Resources Conservation Service. 2004. Conservation Practice Standard Irrigation System, Sprinkler. Idaho. NRCS Idaho Irrigation Guide. Diambil dari http://efotg.nrcs.usda.gov/references/public/ID/442.pdf. (20 Februari 2012) Pramudya, B. dan N. Dewi. 1991. Ekonomi Teknik, JICA-DGHE/IPB Project. IPB. Bogor Prastowo.2002. Pedoman Teknis Pengembangan Irigasi Sprinkler untuk Menunjang Komoditas Hortikultura, Perkebunan, dan Peternakan. Bogor: Bagian Teknik Tanah dan Air, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. SNI 7710-2011 Peralatan irigasi pertanian – Penyiram berputar tekanan sedang dan tinggi – Syarat mutu dan metode uji, Badan Standar Nasional Indonesia Wiesner, C. J. 1970. Climate, Irrigation, and Agriculture. Angus and Robertson LTD

LAMPIRAN

27

Lampiran 1. Denah kebun DIV I PT LPI

SKALA 1 : 70000

28

Lampiran 2. Perhitungan evapotranspirasi acuan

29

Lampiran 3. Perhitungan curah hujan efektif

30

Lampiran 4. Perhitungan kebutuhan air irigasi Crop Planting date

: Sugarcane : 01/07

Month

Decade

Stage

Jul Jul Jul Aug Aug Aug Sep Sep Sep Oct Oct Oct Nov Nov Nov Dec Dec Dec Jan Jan Jan Feb Feb Feb Mar Mar Mar Apr Apr Apr May May May Jun Jun Jun Rataan

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Init Init Deve Deve Deve Deve Deve Deve Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Mid Late Late Late Late Late Late Late Late Late Late

Kc coeff 0.40 0.40 0.40 0.50 0.65 0.80 0.96 1.11 1.26 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.29 1.25 1.20 1.15 1.10 1.05 0.99 0.94 0.89 0.84

ETc (mm/day) 1.69 1.72 1.79 2.28 3.07 4.04 5.29 6.53 6.60 5.79 5.06 4.91 4.79 4.59 4.49 4.38 4.28 4.31 4.34 4.36 4.52 4.67 4.82 4.69 4.56 4.42 4.40 4.25 4.08 4.01 3.94 3.85 3.77 3.68 3.58 3.45

ETc (mm/dec) 16.9 17.2 19.6 22.8 30.7 44.4 52.9 65.3 66.0 57.9 50.6 54.0 47.9 45.9 44.9 43.8 42.8 47.4 43.4 43.6 49.7 46.7 48.2 37.5 45.6 44.2 48.4 42.5 40.8 40.1 39.4 38.5 41.5 36.8 35.8 34.5 1528.5

Eff rain (mm/dec) 25.6 24.4 16.4 1.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.7 37.0 55.4 53.4 49.2 49.5 49.8 51.2 52.1 47.5 40.8 36.0 38.8 41.7 43.4 48.4 55.5 61.0 59.0 56.1 54.9 53.9 54.8 54.8 45.9 34.2 25.4 24.3 1342.3

Irr. Req. (mm/dec) 0.0 0.0 3.3 21.7 30.7 44.4 52.9 65.3 65.3 20.9 0.0 0.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2.6 7.6 10.9 4.9 4.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2.6 10.4 10.2 359.0 31

Lampiran 5. Perhitungan kehilangan head akibat gesekan pipa ℎ =

10.684 .

.

.

Keterangan : Q24 = Rataan debit pada penggunaan nozzle 24 mm Q28 = Rataan debit pada penggunaan nozzle 28 mm C = Koefisien kehalusan pipa (menurut Hazen-William) D = Diameter pipa L = Panjang pipa Diketahui : Q24 = 0.0156 m3/s Q28 = 0.0199 m3/s C = 135 (Pipa Alumunium) D = 0.127 m (Diameter Pipa) L = 100 m Headloss pada nozzle 24 mm

Headloss pada nozzle 28 mm

10.684 × 15.6 . 135 . × 0.127 .

× 100 = 1.29

10.684 × 19.9 . 135 . × 0.127 .

× 100 = 2.03

Head Loss pada jarak 100 m sampai 500 m

L (m)

Hf (m air) Nozzle 24 mm

Nozzle 28 mm

100

1.29

2.03

150

1.93

3.04

200

2.57

4.05

250

3.22

5.06

300

3.86

6.08

350

4.50

7.09

400

5.15

8.10

450

5.79

9.12

500

6.43

10.13

32

Lampiran 6. Perhitungan kehilangan head pada sambungan ℎ =

× 8.26 × 10 ×

Keterangan : Q24 = Rataan debit pada penggunaan nozzle 24 mm Q28 = Rataan debit pada penggunaan nozzle 28 mm D = Diameter pipa Kr = Koefisien resistansi untuk pipa alumunium Diketahui : Q24 = 15.6 l/s Q28 = 19.9 l/s D = 127 mm Kr = 1 (Katup Butterfly) Kr = 0.6 (Elbow Kecil) Headloss pada sambungan dengan menggunakan nozzle 24 mm !1 + 0.6# × 8.26 × 10 ×

15.6 0.127

= 0.1236

Headloss pada sambungan dengan menggunakan nozzle 28 mm !1 + 0.6# × 8.26 × 10 ×

19.9 0.127

= 0.2019

33

Lampiran 7. Perhitungan total dynamic head TDH = SH + E + Hf1 + Hm + Hf2 + Hv + Ha + Hs+Hb Keterangan : TDH = Total Dynamic Head (m) SH = Beda elevasi sumber air dengan pompa (m) E = Beda elevasi pompa dengan lahan tertinggi (m) Hf1 = Kehilangan head akibat gesekan pada pipa (m) Hm = Kehilangan head pada katup dan belokan (m) Hf2 = Kehilangan head pada sub unit (besarnya 20% dari Ha) (m) Hv = Velocity head (umumnya sebesar 0,3 m) Ha = Tekanan operasi rata-rata sprinkler (m) Hs = Head untuk faktor keamanan (besarnya 20%) (m) Diketahui untuk penggunaan nozzle 24 mm pada titik 100 m petak 1 : SH =1m E = 4.17 m Hf1-24 = 1.286 m Hf1-28 = 2.025 m Hm24 = 0.1236 m Hm28 = 0.2019 m Hf2-24 = 11.249 m Hf2-28 = 9.843 m Hv = 0.3 m = 56.24 m Ha28 Ha28 = 49.21 m Hs24 = 14.875 m Hs28 = 13.351 m

Total Dynamic Head dengan menggunakan nozzle 24 mm pada titik 100 m petak 1: 1 + 4.17 + 1.286 + 0.1236 + 11.249 + 0.3 + 56.24 + 14.875 = 89.25 m Total Dynamic Head dengan menggunakan nozzle 24 mm pada titik 100 m petak 1: 1 + 4.17 + 2.025 + 0.2019 + 9.843 + 0.3 + 49.21 + 13.351 = 80.11 m

34

Lampiran 8. Hasil perhitungan total dynamic head pada jarak 100 m

Jarak

BGS

Nozzle

24 mm 1 28 mm 100 (m) 24 mm 2 28 mm

Petak

SH (m)

E (m)

Hf1 (m)

Hm (m)

Hf2 (m)

Hv (m)

Ha (m)

Hs (m)

TDH (m)

1

1

4.17

1.29

0.12

11.25

0.3

56.25

15.07

89.45

2

1

1.83

1.29

0.12

11.25

0.3

56.25

14.61

86.64

3

1

0.65

1.29

0.12

11.95

0.3

59.76

15.21

90.29

1

1

4.17

2.03

0.20

9.84

0.3

49.21

13.55

80.31

2

1

1.83

2.03

0.20

10.55

0.3

52.73

13.93

82.56

3

1

0.65

2.03

0.20

11.25

0.3

56.25

14.53

86.21

1

1

4.45

1.29

0.12

11.25

0.3

56.25

15.13

89.79

2

1

2.32

1.29

0.12

11.25

0.3

56.25

14.70

87.23

3

1

1.43

1.29

0.12

11.25

0.3

56.25

14.53

86.16

1

1

4.45

2.03

0.20

10.55

0.3

52.73

14.45

85.71

2

1

2.32

2.03

0.20

10.55

0.3

52.73

14.02

83.15

3

1

1.43

2.03

0.20

9.84

0.3

49.21

13.00

77.02

Rataan

85.18

35

Lampiran 9. Hasil perhitungan total dynamic head pada jarak 150 m

Jarak

BGS

Nozzle

24 mm 1 28 mm 150 (m) 24 mm 2 28 mm

Petak

SH (m)

E (m)

Hf1 (m)

Hm (m)

Hf2 (m)

Hv (m)

Ha (m)

Hs (m)

TDH (m)

1

1

5.31

1.93

0.12

10.55

0.3

52.73

14.59

86.53

2

1

2.95

1.93

0.12

10.55

0.3

52.73

14.12

83.70

3

1

1.20

1.93

0.12

11.25

0.3

56.25

14.61

86.66

1

1

5.31

3.04

0.20

9.14

0.3

45.70

13.14

77.83

2

1

2.95

3.04

0.20

9.84

0.3

49.21

13.51

80.06

3

1

1.20

3.04

0.20

9.84

0.3

49.21

13.16

77.96

1

1

4.94

1.93

0.12

10.55

0.3

52.73

14.51

86.08

2

1

2.62

1.93

0.12

10.55

0.3

52.73

14.05

83.30

3

1

5.31

1.93

0.12

10.55

0.3

52.73

14.59

86.53

1

1

2.95

1.93

0.12

10.55

0.3

52.73

14.12

83.70

2

1

1.20

1.93

0.12

11.25

0.3

56.25

14.61

86.66

3

1

5.31

3.04

0.20

9.14

0.3

45.70

13.14

77.83

Rataan

83.86

36

Lampiran 10. Hasil perhitungan total dynamic head pada jarak 200 m

Jarak

BGS

Nozzle

24 mm 1 28 mm 200 m 24 mm 2 28 mm

Petak

SH (m)

E (m)

Hf1 (m)

Hm (m)

Hf2 (m)

Hv (m)

Ha (m)

Hs (m)

TDH (m)

1

1

5.05

2.57

0.12

10.55

0.3

52.73

14.66

86.99

2

1

1.00

2.57

0.12

11.25

0.3

56.25

14.70

87.19

3

1

1.93

2.57

0.12

10.55

0.3

52.73

14.04

83.24

1

1

5.05

4.05

0.20

9.84

0.3

49.21

14.13

83.79

2

1

1.00

4.05

0.20

10.55

0.3

52.73

14.17

84.00

3

1

1.93

4.05

0.20

9.84

0.3

49.21

13.51

80.05

1

1

6.75

2.57

0.12

9.14

0.3

45.70

13.32

78.90

2

1

2.31

2.57

0.12

11.25

0.3

56.25

14.96

88.76

3

1

2.44

2.57

0.12

10.55

0.3

52.73

14.14

83.86

1

1

6.75

4.05

0.20

9.14

0.3

45.70

13.63

80.77

2

1

2.31

4.05

0.20

10.55

0.3

52.73

14.43

85.57

3

1

2.44

4.05

0.20

9.84

0.3

49.21

13.61

80.66

Rataan

83.45

37

Lampiran 11. Hasil perhitungan tekanan operasi sprinkler pada setiap titik lateral Ha = TDH - SH - E - Hf1 - Hm - Hf2 - Hv - Hs - Hb Keterangan : Ha = Tekanan operasi rata-rata sprinkler (m) TDH = Total Dynamic Head (m) SH = Beda elevasi sumber air dengan pompa (m) E = Rataan beda elevasi pompa dengan lahan tertinggi (m) Hf1 = Kehilangan head akibat gesekan pada pipa (m) Hm = Kehilangan head pada katup dan belokan (m) Hf2 = Kehilangan head pada sub unit (besarnya 20% dari Ha) (m) Hv = Velocity head (umumnya sebesar 0,3 m) Hs = Head untuk faktor keamanan (besarnya 20%) (m)

Nozzle

24 mm

28 mm

L (m)

TDH (m)

SH (m)

E (m)

Hf1 (m)

Hm (m)

Hv (m)

Hs (m)

Ha (m)

100

84,16

1

2,91

1,29

0,12

0,3

1,12

53,76

150

84,16

1

2,91

1,93

0,12

0,3

1,25

53,23

200

84,16

1

2,91

2,57

0,12

0,3

1,38

52,69

250

84,16

1

2,91

3,22

0,12

0,3

1,51

52,15

300

84,16

1

2,91

3,86

0,12

0,3

1,64

51,62

350

84,16

1

2,91

4,50

0,12

0,3

1,77

51,08

400

84,16

1

2,91

5,15

0,12

0,3

1,89

50,54

450

84,16

1

2,91

5,79

0,12

0,3

2,02

50,01

500

84,16

1

2,91

6,43

0,12

0,3

2,15

49,47

100

84,16

1

2,91

2,03

0,20

0,3

1,29

53,08

150

84,16

1

2,91

3,04

0,20

0,3

1,49

52,24

200

84,16

1

2,91

4,05

0,20

0,3

1,69

51,39

250

84,16

1

2,91

5,06

0,20

0,3

1,89

50,55

300

84,16

1

2,91

6,08

0,20

0,3

2,09

49,70

350

84,16

1

2,91

7,09

0,20

0,3

2,30

48,86

400

84,16

1

2,91

8,10

0,20

0,3

2,50

48,02

450

84,16

1

2,91

9,12

0,20

0,3

2,70

47,17

500

84,16

1

2,91

10,13

0,20

0,3

2,91

46,33

38

Lampiran 12. Perhitungan gerak superposisi dalam penentuan radius penyiraman pada sudut trajectory yang tetap sama Q24 = Rataan debit pada penggunaan nozzle 24 mm Q28 = Rataan debit pada penggunaan nozzle 28 mm α = Sudut trajectory teoritis (24o) g = Percepatan gravitasi (9.8 m/s2)

Q24 = 0.0156 m3/s $

$

0.0156 = % 0.012 × 3.14 = 34.48 /'

=

$ '-.2/ + 2.3 0 34.48 '-.48 = + 2.3 9.8 = 92.45

()*+, = ()*+,

()*+,

Q28 = 0.0199 m3/s $

$

0.0199 % 0.014 × 3.14 = 32.38 /'

=

=

$ '-.2/ + 2.46 0 32.38 '-.48 = + 2.46 9.8 = 81.97

()*+, = ()*+,

()*+,

39

Lampiran 13. Perhitungan gerak superposisi dalam penentuan radius penyiraman pada sudut trajectory aktual Q24 = Rataan debit pada penggunaan nozzle 24 mm Q28 = Rataan debit pada penggunaan nozzle 28 mm α24 = Sudut trajectory pada penggunaan nozzle 24 mm (24o) α28 = Sudut trajectory pada penggunaan nozzle 28 mm (29o) g = Percepatan gravitasi (9.8 m/s2) Penambahan jarak karena elevasi big gun sprinkler 1 m dari tanah pada nozzle 24 mm = 2.3 m Penambahan jarak karena elevasi big gun sprinkler 1 m dari tanah pada nozzle 28 mm = 2.05 m Q24 = 0.0156 m3/s $

$

0.0156 0.012 × 3.14 % = 34.48 /'

=

=

$ '-.2/ + 2.3 0 34.48 '-.48 = + 2.3 9.8 = 92.45

()*+, = ()*+,

()*+,

Q28 = 0.0199 m3/s $

$

0.0199 % 0.014 × 3.14 = 32.38 /'

=

=

$ '-.2/ + 2.05 0 32.38 '-.58 = + 2.05 9.8 = 92.78

()*+, = ()*+,

()*+,

40

Lampiran 14. Perhitungan biaya tetap • Biaya tetap engine pump Harga awal engine pump = Rp 179.112.754 Harga akhir engine pump = Rp 16.282.977 Umur ekonomis = 15 tahun Crf (dengan bunga modal 10%/tahun) = 0.131474 Biaya penyusutan per tahun = (Rp 179.112.754 - Rp 16.282.977) x 0.131474 = Rp 21.407.882 Biaya tetap per tahun = Rp 21.407.882 Biaya tetap per jam

=

12

. 3 . 3

= Rp 50.971

• Biaya tetap big gun sprinkler Harga awal big gun sprinkler = Rp 12.643.950 Harga akhir big gun sprinkler = Rp 1.149.450 Umur ekonomis = 10 tahun Crf (dengan bunga modal 10%/tahun) = 0.162745 Biaya penyusutan per tahun = (Rp 12.643.950 - Rp 1.149.450) x 0.162745 = Rp 1.870.672 Biaya tetap per tahun = Rp 1.870.672 Biaya tetap per jam

=

12 .

3.4

3

= Rp 4.454

• Biaya tetap jaringan pipa Harga awal jaringan pipa = Rp 161.170.350 Harga akhir jaringan pipa = Rp 14.651.850 Umur ekonomis = 15 tahun Crf (dengan bunga modal 10%/tahun) = 0.131474 Biaya penyusutan per tahun = (Rp 161.170.350 - Rp 14.651.850) x 0.131474 = Rp 19.263.373 Biaya tetap per tahun = 19.263.373 Biaya tetap per jam

=

12 5. 46.6 6 3

= Rp 45.865

• Biaya tetap bangunan Harga awal bangunan = Rp 200.000.000 Harga akhir bangunan = Rp 20.000.000 Umur ekonomis = 20 tahun Crf (dengan bunga modal 10%/tahun) = 0.11746 Biaya penyusutan per tahun = (Rp 200.000.000 - Rp 20.000.000) x 0.11746 = Rp 21.142.800 Biaya tetap per tahun = Rp 21.142.800 Biaya tetap per jam

=

12

.

3

. 33

= Rp 50.340

• Total biaya tetap per jam Rp 50.971 + Rp 4.454 + Rp 45.865 + Rp 50.340 = Rp 151.630

41

Lampiran 15. Perhitungan biaya tidak tetap • Upah tenaga kerja Upah per orang Jumlah tenaga kerja Waktu kerja per hari

= Rp 50.000/hari = 3 orang = 8 jam/hari

Waktu kerja per jam

=

• Biaya bahan bakar Harga bahan bakar Konsumsi bahan bakar Biaya bahan bakar per jam

= Rp 7.705/liter = 16 liter/jam = Rp 7.705 x 16 = Rp 123.280

6 × 12 3.333

= Rp 18.750

• Biaya perawatan engine pump, big gun sprinkler, dan jaringan pipa Rata-rata biaya perawatan bulanan = Rp 3.000.000 Waktu kerja mesin per bulan = 240 jam Rata-rata biaya perawatan per jam =

12 6.333.333 3

= Rp 12.500

• Total biaya tidak tetap per jam Rp 18.750 + Rp 123.280 + Rp 12.500 = Rp 154.530

42

Lampiran 16. Perhitungan biaya penyiraman • Pada nozzle 24 mm Kebutuhan air irigasi = 9.97 mm Luas lahan teririgasi = 6115 m2 Debit penyiraman = 56.16 m3/jam 3.3355 × 4 4. 4

Waktu penyiraman

=

Total biaya penyiraman Biaya pokok

= Rp 306.160/jam = Rp 306.160 x 1.086 = Rp 332.490

Biaya penyiraman

=

12 66 . 53 3.4

= 1.086 jam

= Rp 543.728/ha

• Pada nozzle 28 mm Kebutuhan air irigasi = 9.97 mm Luas lahan teririgasi = 7551.5 m2 Debit penyiraman = 71.78 m3/jam 3.3355 × .

.

Waktu penyiraman

=

Total biaya penyiraman Biaya pokok

= Rp 306.160/jam = Rp 306.160 x 1.05 = Rp 321.468

Biaya penyiraman

=

12 6 3.

. 4

= 1.05 jam

= Rp 425.701/ha

43