MEMPELAJARI KARAKTERISTIK HIDROLIKA PIPA SUB-UNIT JARINGAN IRIGASI TETES PADA SISTEM HIDROPONIK
Oleh : Nurbaeti Khoerunnisa F14104058
2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
MEMPELAJARI KARAKTERISTIK HIDROLIKA PIPA SUB-UNIT JARINGAN IRIGASI TETES PADA SISTEM HIDROPONIK
Oleh : Nurbaeti Khoerunnisa F14104058
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor
2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
2
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
MEMPELAJARI KARAKTERISTIK HIDROLIKA PIPA SUB-UNIT JARINGAN IRIGASI TETES PADA SISTEM HIDROPONIK SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Oleh : Nurbaeti Khoerunnisa F14104058
Dilahirkan pada tanggal 8 April 1987 di Cirebon Tanggal ujian: 25 Agustus 2008 Menyetujui, Bogor, Februari 2009
Dr. Ir. Prastowo, MEng. Pembimbing Akademik Mengetahui,
Dr. Ir. Desrial, MEng. Ketua Departemen
3
Nurbaeti Khoerunnisa. F14104058. Mempelajari Karakteristik Hidrolika Pipa Sub-Unit Jaringan Irigasi Tetes pada Sistem Hidroponik. Di bawah bimbingan Prastowo.
RINGKASAN
Untuk memenuhi kebutuhan hara tanaman, tanaman harus disiram dan mendapatkan suplai hara dari luar. Dalam bidang pertanian, eksploitasi air dapat dilakukan secara efisien dengan menerapkan sistem irigasi yang tepat. Sistem irigasi adalah suatu metode pemberian air pada tanaman untuk memenuhi kebutuhan air tanaman dengan waktu dan jumlah tertentu. Irigasi tetes (trickle irrigation) merupakan cara pemberian air secara langsung, baik pada permukaan tanah maupun di dalam tanah melalui tetesan secara sinambung dan perlahan pada tanah di daerah perakaran tanaman atau di sekitar tanaman. Secara teoritis efisiensi irigasi tetes relatif lebih tinggi dibandingkan dengan efisiensi sistem irigasi yang lain, karena sistem irigasi tetes hanya memberikan air pada daerah perakaran tanaman dan dilakukan dengan kecepatan lambat, sehingga mengurangi .kehilangan air irigasi. Komponen sistem irigasi tetes terdiri atas emitter atau penetes, pipa lateral, pipa sub utama atau manipol, pipa utama, pompa dan tenaga penggerak, serta komponen pendukung antara lain terdiri dari katup-katup, pengatur tekanan, pengatur debit, tangki bahan kimia, dan sistem pengontrol. Untuk semua tipe irigasi tetes, pipa lateral selalu tersambung dengan pipa sub-unit. Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari karakteristik hidrolika pipa sub-unit jaringan irigasi tetes pada sistem hidroponik meliputi parameter-parameter sebagai berikut, diameter dan panjang pipa lateral, diameter dan panjang pipa manipol, dan koefisien penyebaran irigasi. Penelitian dilaksanakan dari bulan Mei sampai dengan Juni 2008 di greenhouse University Farm, Cikabayan, Bogor. Bahan dan alat yang digunakan, jaringan irigasi tetes, pita ukur dan penggaris, gelas ukur, stopwatch, perlengkapan kerja lain seperti alat tulis, kalkulator, dan komputer. Pengumpulan data jaringan irigasi tetes meliputi panjang pipa, diameter pipa, jarak antar pipa lateral, jumlah emitter pada tiap pipa lateral, dan komponen jaringan irigasi tetes lainnya. Pengukuran debit penetes dan jumlah air yang diberikan pada setiap tanaman contoh diukur dengan menampung air yang keluar dari penetes dengan gelas ukur selama proses penyiraman. Total panjang pipa lateral adalah 70 m dan berdiameter 3/4 inci (19.05 mm), panjang pipa manipol adalah 7.10 m dan berdiameter 3/4 inci (19.05 mm), serta jumlah emitter per lateral sebanyak 35 buah dengan jarak antar penetes 50 cm. Pengukuran debit keluaran penetes pada sistem irigasi tetes dilakukan pada saat pengoperasian sistem irigasi. Banyaknya titik pengamatan yang diukur adalah 72 buah dimana pada setiap lateral diambil 18 titik pengukuran dari 35 titik yang ada. Besarnya tekanan pada dua titik pengukuran adalah sama yaitu sebesar 1.7 kg/cm2. Dalam penelitian ini distribusi debit penetes pada sub unit tidak dapat dihitung karena tidak diketahui nilai Kd (koefisien debit) dan x
4
(eksponen debit). Dari hasil perhitungan diperoleh kehilangan tekanan (∆Hl) pada pipa lateral sebesar 0.01 m (0.05% He) dan pada pipa manipol (∆Hm) sebesar 0 m (0% He). Nilai tersebut memperlihatkan bahwa besarnya kehilangan tekanan memenuhi persyaratan hidrolika karena ∆Hl ≤ 11% He dan ∆Hm ≤ 9% He. Debit aliran rata-rata hasil pengukuran pada setiap penetes bervariasi. Ketidakseragaman tersebut dikarenakan oleh pemasangan penetes yang kurang pas serta tersumbatnya beberapa emitter sehingga memperkecil debit yang keluar. Jika variasi debit semakin besar maka nilai keseragaman penyebarannya semakin kecil, sebaliknya jika nilai variasi debit semakin kecil maka nilai keseragaman penyebarannya semakin besar. Dari hasil pengukuran didapatkan nilai debit penetes rata-rata sebesar 0.87 l/jam. Besarnya debit maksimum dan debit minimum penetes sebesar 1.58 l/jam dan 0.68 l/jam. Nilai koefisien variasi penetes (v) pada sistem irigasi tetes di lokasi rata-rata sebesar 0.20. Nilai keseragaman penyebaran berkisar antara 42.69-67.09%. Hasil perhitungan nilai keseragaman penyebaran (EU) irigasi tetes pada lokasi penelitian, menunjukkan bahwa EU < 95%. Apabila dilihat dari nilai kehilangan tekanan yang diperoleh pada pipa lateral dan pipa manipol menunjukkan bahwa jaringan pipa sub unit memenuhi persyaratan hidrolika karena masih dalam toleransi kehilangan head ≤ 20%, tetapi pada kenyataannya nilai keseragaman penyebarannya (EU) yang diperoleh dari penelitian ini rendah. Rendahnya nilai EU diduga disebabkan oleh adanya penyumbatan dan pemasangan penetes pada jaringan pipa lateral yang kurang sempurna, sehingga untuk mengatasi penyumbatan perlu pembersihan komponen irigasi secara rutin, dan perbaikan dalam pemasangan sambungan-sambungan agar tidak bocor. Sebaiknya pembersihan penetes dilakukan di tiap periode tanam untuk menghindari penyumbatan pada penetes.
5
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Mempelajari Karakteristik Hidrolika Pipa Sub-Unit Jaringan Irigasi Tetes pada Sistem Hidroponik. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Dr. Ir. Prastowo, MEng. selaku dosen Pembimbing Akademik. 2. Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA dan Ir. Meiske Widyarti, MEng. selaku dosen penguji. 3. Bapak (H. Mokh Said SPd.), Mimih (Hj. Yuyu Ru’yatin), dan Teteh (Alifa Jannatul Ma’wa SPt.) yang telah banyak memberikan doa dan kasih sayangnya. 4. Dr. Ir. Anas D. Susila, MSi, selaku Kepala University Farm, Pak Koko dan Pak Mamat dari pihak University Farm atas bantuannya selama pelaksanaan penelitian serta Pak Ahmad, Pak Trisnadi, Pak Karsono, dan Kak Sanz yang telah banyak membantu. 5. Ana, Salix, Difna, Firly, Indra L, Arip, Dena, Erpi, Miranti, Qiqib, Anda, Teh Prita, teman-teman dari TTA dan TEP’41 yang telah memberikan warna selama penulis menempuh pendidikan, serta Ar-Rahmah Crew atas kebersamaan dan keceriaannya. Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan-kekurangan dalam penulisan ini, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dengan harapan dapat memperbaiki isi skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat, baik untuk penulis sendiri maupun bagi pembaca dan rekanrekan yang membutuhkan. Bogor, Februari 2009
Penulis
6
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR .................................................................................... i DAFTAR ISI ........................................................................................... ........ ii DAFTAR TABEL ............................................................................................ iii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... iv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... v I.
PENDAHULUAN .................................................................................... 1 A. LATAR BELAKANG ...................................................................... 1 B. TUJUAN ........................................................................................... 2
II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 3 A. SISTEM HIDROPONIK .................................................................. 3 B. KOMPONEN IRIGASI TETES ....................................................... 4 C. HIDROLIKA PIPA SUB-UNIT ....................................................... 8 D. KESERAGAMAN PENYEBARAN .............................................. ..9 III. METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... …15 A. WAKTU DAN TEMPAT ................................................................. 15 B. KERANGKA PEMIKIRAN ............................................................. 15 C. METODE PENGUMPULAN DATA............................................... 16 D. METODE ANALISIS DATA........................................................... 17 E.
BAHAN DAN ALAT ....................................................................... 17
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................ 18 A. HIDROLIKA PIPA SUB-UNIT JARINGAN IRIGASI TETES ..... 18 B. KESERAGAMAN ALIRAN PENETES .......................................... 22 V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 28 A. KESIMPULAN ................................................................................. 28 B. SARAN ............................................................................................. 28 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 29 LAMPIRAN ..................................................................................................... 31
7
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Klasifikasi koefisien variasi penetes (v) ........................................... 9 Tabel 2. Koefisien reduksi (F) untuk pipa multi outlet .................................... 13 Tabel 3. Karakteristik hidrolika pipa lateral yang digunakan .......................... 20 Tabel 4. Karakteristik hidrolika pipa manipol yang digunakan ....................... 21 Tabel 5. Hubungan antara variasi debit aliran (qvar) dengan keseragaman penyebaran (EU) penetes pada tiap lateral. ........................................ 24
8
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Pipa lateral dan pipa penetes .......................................................... 4 Gambar 2. Pipa lateral yang tersambung dengan pipa manipol ....................... 5 Gambar 3. Katup dan penyaring (filter) pada pipa .......................................... 5 Gambar 4. Tata letak jaringan irigasi tetes (Schwab et al. 1981) .................... 6 Gambar 5. Penetes............................................................................................ 6 Gambar 6. Kerangka pemikiran penelitian ...................................................... 15 Gambar 7. Titik pengukuran ............................................................................ 16 Gambar 8. Pengukuran volume penyiraman .................................................... 16 Gambar 9. Variasi debit penetes sepanjang pipa lateral 1 ............................... 18 Gambar 10. Variasi debit penetes sepanjang pipa lateral 2 ............................. 19 Gambar 11. Variasi debit penetes sepanjang pipa lateral 3 ............................. 19 Gambar 12. Variasi debit penetes sepanjang pipa lateral 4 ............................. 19 Gambar 13. Desain penetes .............................................................................. 23 Gambar 14. Grafik variasi debit penetes pada ulangan 1................................. 25 Gambar 15. Grafik variasi debit penetes pada ulangan 2................................. 26 Gambar 16. Grafik variasi debit penetes pada ulangan 3................................. 26
9
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Nilai debit penetes masing-masing lateral ulangan 1 .................. 32 Lampiran 2. Nilai debit penetes masing-masing lateral ulangan 2 .................. 33 Lampiran 3. Nilai debit penetes masing-masinh lateral ulangan 3 .................. 34 Lampiran 4. Nilai keseragaman penyebaran (EU) debit penetes ulangan 1 .... 35 Lampiran 5. Nilai keseragaman penyebaran (EU) debit penetes ulangan 2 .... 36 Lampiran 6. Nilai keseragaman penyebaran (EU) debit penetes ulangan 3 .... 37 Lampiran 7. Nilai keseragaman penyebaran pada pipa lateral ........................ 38 Lampiran 8. Skema tata letak dan konstruksi jaringan irigasi tetes ................. 39
10
