MODIFIKASI JUMLAH NOSEL SPRAYER GENDONG BERMOTOR DAN UJI KINERJA PADA BERBAGAI TEKANAN SEMPROT DAN TIPE NOSEL
TEGUH KURNIAWAN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Modifikasi Jumlah Nosel Sprayer Gendong Bermotor dan Uji Kinerja pada Berbagai Tekanan Semprot dan Tipe Nosel adalah benar karya saya dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. 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. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Agustus 2014 Teguh Kurniawan NIM F14090108
ABSTRAK TEGUH KURNIAWAN. Modifikasi Jumlah Nosel Sprayer Gendong Bermotor dan Uji Kinerja pada Berbagai Tekanan Semprot dan Tipe Nosel. Dibimbing oleh TINEKE MANDANG. Sprayer gendong bermotor yang digunakan masyarakat pertanian Indonesia pada umumnya memiliki satu buah nosel, sehingga untuk meningkatkan efektifitas dan efisiensi penyemprotan perlu dilakukan modifikasi pada bagian batang nosel. Tujuan penelitian ini adalah meningkatkan lebar penyemprotan efektif dengan tingkat keseragaman butiran semprot yang tinggi, melalui modifikasi batang dan jumlah nosel Sprayer Gendong Bermotor. Lebar penyemprotan efektif semakin lebar bila jumlah nosel semakin banyak. Nilai lebar penyemprotan efektif yang paling baik yaitu nosel yang bertipe flat sebesar 208 cm. Lebar penyemprotan efektif yang besar terdapat pada nosel yang berjumlah 6 yang beroprasi ditekanan 9 kgf/cm2 menggunakan nosel yang bertipe hollow cone dan nosel yang berjumlah 6 menggunakan nosel yang nosel bertipe flat yang beroprasi ditekanan 9 kgf/cm2.
Kata kunci: sprayer, efektif, nosel
ABSTRACT TEGUH KURNIAWAN. Modification of the Lance and the Nozzle Number of the Knapsack Power Sprayer, and it’s Performance Test on Various Spray Pressure and Nozzle Type. Supervised by TINEKE MANDANG. Generally in Indonesia, the knapsack power sprayer has a single nozzle. The needs of modifying the nozzle lance was considered in this research to increase the effectiveness and the efficiency of spraying. The purpose of the research was to increase the effective width of spraying with high uniformity droplets by modifying the lance and the nozzle number of the knapsack power sprayer. The effective width of spraying was increased with the increment of nozzle number. The most effective spraying width of the flat nozzle is 208 cm. The effective spraying width with high degree was observed in 6 hollow cone type nozzles operated in 9 kgf/cm2 pressure and 6 flat type nozzles operated in 9 kgf/cm2 pressure. Keywords: knapsack, nozzle, lance
MODIFIKASI JUMLAH NOSEL SPRAYER GENDONG BERMOTOR DAN UJI KINERJA PADA BERBAGAI TEKANAN SEMPROT DAN TIPE NOSEL
TEGUH KURNIAWAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Pertanian pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
Judul Skripsi : Modifikasi Jumlah Nosel Sprayer Gendong Bermotor dan Uji Kinerja pada Berbagai Tekanan Semprot dan Tipe Nosel Nama : Teguh Kurniawan NIM : F14090108
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Tineke Mandang, MS Pembimbing I
Dr Ir Gatot Pramuhadi, MSi Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, MEng Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan, dengan judul Modifikasi Jumlah Nosel Sprayer Gendong Bermotor dan Uji Kinerja pada Berbagai Tekanan Semprot dan Tipe Nosel. Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof Dr Ir Tineke Mandang, MS dan Dr Ir Gatot Pramuhadi, MSi selaku pembimbing, serta Bapak Wana yang telah membantu dalam pengumpulan data dan Bapak Parma yang membantu modifikasi boom sprayer. Pada kesempatan ini peneliti tidak lupa mengucapkan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Bogor, Agustus 2014 Teguh Kurniawan
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN
vi vi vi
PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Ruang Lingkup Penelitian
1 1 2 2 2
TINJAUAN PUSTAKA Sprayer Gendong Bermotor (Knapsack Power Sprayer) Nosel Butiran Semprot
2 2 3 4
METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Bahan Alat Perlakuan Uji Kinerja Parameter Pengukuran
6 6 6 7 7 7
ANALISIS DESAIN Kriteria perancangan Rancangan fungsional Rancangan struktural
11 11 11 11
MODIFIKASI ALAT HASIL DAN PEMBAHASAN Debit Cairan Pola Distribusi Penyemprotan Lebar Penyemprotan Efektif Butiran Semprot (Droplet)
15 17 17 18 20 22
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran
25 25 25
UCAPAN TERIMA KASIH DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP
26 27 28 45
DAFTAR TABEL 1 Rancangan fungsional
11
DAFTAR GAMBAR 1 Sprayer gendong bermotor 2 Komponen nosel pola kipas dan kerucut (Smith dan Wilkes 1990) 3 Semprotan tipe Hollow cone (Geigy C 1985) 4 Semprotan tipe Flat (Geigy C 1985) 5 Ilustrasi dari volume median diameter (Matthews G A 1992) 6 ASABE S-572.1 klasifikasi ukuran droplet (Wilson 2011) 7 Ilustrasi pengukuran debit dari knapsack sprayer (Houmy 1999) 8 Pengambilan data pola sebaran penyemprotan dengan patternator 9 Diagram alir penelitian 10 Batang nosel 11 Dimensi Nosel Flat 12 Dimensi Nosel Hollow cone 13 Penyambung batang nosel dengan batang selang 14 Penyambungan dudukan nosel dengan batang nosel 15 Hasil modifikasi batang dan jumlah nosel 16 Dudukan pressure gauge 17 Debit cairan tipe nosel hollow cone 18 Debit cairan tipe nosel flat 19 Tipe sebaran nosel flat 20 Tipe sebaran nosel hollow cone 21 Ditribusi penyemprotan 6 nosel pada nosel hollow cone 22 Ditribusi penyemprotan 6 nosel pada nosel flat 23 Lebar penyemprotan efektif pada nosel hollow cone 24 Lebar penyemprotan efektif pada nosel flat 25 Butiran semprot nosel Hollow cone 6 nosel 26 Butiran semprot nosel Flat 6 nosel 27 Pengaruh tekanan terhadap VMD 28 Pengaruh tekanan terhadap nilai NMD 29 Taraf keseragaman pada nosel hollow cone dan nosel flat
2 3 4 4 5 6 8 9 10 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 21 21 22 23 23 24 24
DAFTAR LAMPIRAN 1 Data debit pada nosel hollow cone 2 Data debit pada nosel flat 3 Data VMD dan NMD 4 Contoh Perhitungan Mendapatkan nilai VMD dan NMD. 5 Data Lebar penyemprotan efektif 6 Gambar teknik
28 30 32 33 35 39
PENDAHULUAN Latar Belakang Organisme Pengganggu Tanaman (OPT) merupakan salah satu penghambat pertumbuhan dalam budidaya tanaman. Salah satu contoh OPT yang saat ini masih menjadi hal menakutkan bagi petani adalah serangan wereng pada tanaman padi. Iklim indonesia yang memiliki curah hujan tinggi menjadi faktor yang mengakibatkan perkembangan OPT. Patihong 2012 menyatakan bahwa tanaman yang menunjukan gejala kematian akibat serangan dengan tingkat serangan OPT mencapai 75-100 %. Oleh karena itu, diperlukan pengembangan mekanisasi pertanian yang mengarah pada implementasi teknologi penanggulangan OPT. Perkembangan teknologi penanggulangan OPT telah mengalami peningkatan yang cukup signifikan. Hal ini dapat terlihat dari semakin banyaknya jenis teknologi yang digunakan dalam proses penanganannya, salah satunya adalah sprayer. Sprayer merupakan alat yang digunakan untuk membantu pendistribusian pestisida untuk menanggulangi OPT, umumnya sprayer digunakan dengan digendong atau yang lebih dikenal dengan knapsack sprayer. Teknologi ini memiliki mekanisme kerja dengan memanfaatkan tekanan yang ditimbulkan untuk mendistribusikan cairan dari tangki menuju nozel, dengan kecepatan yang tinggi maka didapatkan hasil butiran-butiran kecil hingga berbentuk kabut dan hasilnya akan lebih merata. Teknologi sprayer yang saat ini sedang berkembang di Indonesia adalah power sprayer yang memiliki mekanisme kerja yang berbeda dengan sprayer manual. Power sprayer memiliki sumber tenaga engine yang mampu menggerakan pompa untuk menghasilkan tekanan dalam mendistribusikan butiran cairan kimia pengendali OPT. Butiran semprot sangat penting untuk menentukan potensial pelayangan butiran dan jumlah bahan semprot yang mencapai sasaran untuk pengendali OPT. Besar kecilnya ukuran butiran semprot (droplet) dapat dijadikan sebagai acuan untuk menghasilkan penyemprotan. Droplet berukuran besar mempunyai penetrasi yang baik dan tidak mudah terbawa angin. Lebih banyak tertangkap oleh batang dan daun. Butiran berukuran kecil atau halus penyerapannya ke dalam jaringan tanaman lebih cepat. Sprayer gendong bermotor yang berada di masyarakat pertanian di Indonesia umumnya memiliki satu buah nosel, sehingga untuk meningkatkan efektivitas dan efisiensi penyemprotan perlu dilakukan modifikasi pada bagian batang nosel. Penambahan jumlah nosel diduga dapat meningkatkan lebar penyemprotan efektif. Manfaat penambahan jumlah nosel diduga juga dapat mempercepat waktu kerja, karena semakin melebarnya luas areal penyemprotan. Sebagai upaya peningkatan lebar penyemprotan efektif dan mempercepat waktu kerja pada knapsack power sprayer, maka dilakukan penambahan nosel pada batang nosel, melalui modifikasi batang nosel knapsack power sprayer.
2 Perumusan Masalah Knapsack power sprayer pada umumnya memiliki satu buah nosel. Jumlah nosel adalah faktor untuk meningkatkan lebar penyemprotan efektif penyemprotan (LPE), dan untuk meningkatkan LPE perlu modifikasi batang nosel dan menambahkan jumlah nosel. Dengan adanya modifikasi tersebut maka perlu dilakukan pengamatan terhadap performa knapsack power sprayer dan butiran semprot yang dihasilkan.
Tujuan Penelitian Meningkatkan lebar penyemprotan efektif dengan tingkat keseragaman butiran semprot yang tinggi, melalui modifikasi batang dan jumlah nosel knapsack power sprayer.
Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup dari penelitian ini adalah merancang batang lengan nosel knapsack power sprayer dengan menambahkan jumlah nosel sebanyak enam buah. Tahap terakhirnya adalah menganalisis ukuran, jumlah dan keseragaman butiran semprot dengan jumlah nosel, tipe nosel dan tekanan penyemprotan yang berbeda.
TINJAUAN PUSTAKA Sprayer Gendong Bermotor (Knapsack Power Sprayer) Sprayer gendong bermotor merupakan sprayer yang bertenaga motor bakar internal atau motor listrik. Mesin dapat dioprasikan dengan bahan bakar mesin atau penyemprot tersebut dioprasikan oleh tenaga traktor (Smith dan Wilkes 1990). Knapsack Power Sprayer Gambar 1 memilik komponen-komponen kerja terdiri dari tangki, engine, pompa impeler, batang nosel dan nosel.
Gambar 1 Sprayer gendong bermotor
3 Menurut Hermawan (2012) penggunaan knapsack power sprayer memiliki mutu penyemprotan yang lebih baik dibandingkan sprayer gendong manual dengan membandingkan kapasitas rata-ratanya, sprayer manual memiliki kapasitas 0.37 ha/jam per orang, sedangkan knapsack power sprayer memiliki kapasitas mencapai 0.4 ha/jam per orang. Pengaruh kestabilan tekanan pada penerapan sprayer bermotor memiliki pengaruh yang baik pada efektivitas penyemprotan, hal ini dipengaruhi oleh sumber tenaga yang berasal dari motor bakar internal sehingga debit keluaran dan tekanan kerja lebih stabil, jika dibandingkan dengan sprayer manual yang menggunakan tenaga manusia sehingga tekanan yang dihasilkan tidak stabil (Aspar 2012).
Nosel Nosel merupakan komponen terpenting yang berfungsi untuk memecah cairan semprotan menjadi tetes-tetes dengan ukuran yang diinginkan dan memancarkannya ke permukaan yang harus disemprot. Fungsi lain dari komponen ini adalah menentukan karakteristik semprotan, yang meliputi pengeluaran, sudut penyemprotan, lebar penutupan, pola semprotan, dan pola penyebaran yang dihasilkan (Daywin 1992). Nosel berbeda-beda dalam hal laju semprotan yang dikeluarkan, sudut penyemprotan dan tipe pola semprotan, yaitu kerucut berongga (hollow cone), kerucut padat (solid hollow cone), dan kipas datar (flat fan). (Smith dan Wilkes 1990). Secara umum komponen dasar dari nosel terdiri atas 4 bagian yaitu utama (body), penyaring (stainer), ujung nosel (nozzle tip) dan penutup (nozzle cap) seperti pada Gambar 2. Sprayer sederhana kadang tidak dilengkapi dengan penyaring pada nosel.
Gambar 2 Komponen nosel pola kipas dan kerucut (Smith dan Wilkes 1990)
Hollow cone nozzles Tipe nosel ini disebut tipe kerucut berongga memberikan hasil semprotan yang sangat baik Gambar 3 (Susanto 2001). Nosel hollow cone memiliki lubang nosel yang lebih kecil di bandingkan dengan nosel
4 flat. Lubang nosel mempengaruhi besar kecilnya butiran semprot yang keluar. Semakin kecil butiran semprot, hasil semprotan semakin bagus dan seragam.
Gambar 3 Semprotan tipe Hollow cone (Geigy C 1985)
Flat fan spray nozzle Hasil semprotan dengan menggunakan nosel tipe ini akan berpola kipas dengan ukuran butiran medium Gambar 4. Nosel tipe ini dapat digunakan sebagai pemancar cairan yang diaplikasikan pada boom sprayer. Hasil semprotannya cukup seragam dan meliputi seluruh lebar semprotan karena pola semprotannya yang berupa kipas datar sehingga taraf penutupannya sangat baik.
Gambar 4 Semprotan tipe Flat (Geigy C 1985)
Butiran Semprot Ukuran butiran semprot diukur berdasarkan diameternya dalam satuan mikron (Downs 1985). Ukuran butiran semprot sangat penting untuk menentukan potensial pelayangan butiran dan jumlah bahan semprot yang mencapai sasaran. Ukuran butiran semprot juga menentukan kecepatan jatuh (Downs 1985). Butiran semprot yang dihasilkan oleh suatu alat penyemprot memiliki jumlah yang sangat banyak dengan diameter kurang dari 0.5 mm (Matthews G A 1992).
5 Karakteristik ukuran butiran semprot dapat didefinisikan dengan Volume Median Diameter (VMD) dan Number Median Diameter (NMD). VMD adalah diameter semprot dimana setengah bagian dari volume semprotan memiliki ukuran butiran yang lebih besar dan setengah bagian lain lebih kecil dari diameter tersebut. Sebagai contoh Gambar 5 jika suatu kelompok dibagi dalam dua bagian sama besar berdasarkan volume maka setengah bagian pertama mengandung butiran dengan ukuran yang lebih kecil dari VMD dan setengah bagian lagi mengandung butiran yang lebih besar dari nilai VMD.
Gambar 5 Ilustrasi dari volume median diameter (Matthews G A 1992)
NMD adalah diameter butiran semprot dimana setengah bagian dari jumlah butiran semprot memiliki ukuran butiran yang lebih besar dan setengah bagian lain lebih kecil dari diameter tersebut. Perbandingan VMD dan NMD menunjukan tingkat keseragaman ukuran butiran. Butiran semprotan lebih seragam jika nilai perbandingannya mendekati 1 (Matthews G A 1992). Butiran berukuran besar mempunyai penetrasi yang baik dan tidak mudah terbawa angin (pelayangan), lebih banyak tertangkap oleh batang dan daun. Kelemahan dari ukuran butiran ini adalah terjadinya run off yang mengakibatkan proses pencucian sehingga tidak mencapai target yang diharapkan. Butiran berukuran kecil atau halus menghasilkan semprotan yang baik dan seragam, mencapai permukaan mudah terbawa arus udara. Selain itu butiran yang lebih kecil cepat penyerapannya ke dalam jaringan tanaman. Butiran semprot yang sangat halus memiliki kecepatan penetrasi yang lambat sebab butiran tersebut dapat dengan mudah terbawa oleh angin yang bergerak pada sumbu horizontal dan pada akhirnya tidak akan jatuh tepat pada target yang ditetapkan. Dengan demikian diperlukan suatu alat semprot yang efektif dengan penetrasi butiran semprot yang lebih besar sehingga lebih akurat mengenai sasaran. The American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE) memiliki standar kategori tersendiri terhadap nilai VMD yang dihasilkan dari suatu penyemprotan. Kategori ini diberi nilai sangat halus (very fine) hingga sangat kasar sekali (extra coarse) seperti pada Gambar 6. Fungsi dari standar ini adalah memudahkan pemakai dalam menentukan jenis nosel yang diinginkan dengan warna sebagai pembedanya.
6
Gambar 6 ASABE S-572.1 klasifikasi ukuran droplet (Wilson 2011)
Menurut Susanto (2001) nilai rata-rata VMD dengan 4 nosel sebesar 422.01 µm berkisar 308.33 µm - 571.42 µm. Nilai NMD 227.76 µm berkisaran 154 µm321 µm. Taraf keseragaman 1.88 yang berkisaran 1.22-4.42 µm. Faktor-faktor perlakuan yang menghasilkan taraf keseragaman butiran semprot yang optimal untuk nosel adalah ketinggian yang minimal, tekanan yang maksimal dan nosel yang diameternya kecil.
METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Sprayer dan Laboratorium Siswadhi Soepardjo Teknik Mesin dan Biosistem Institut Pertanian Bogor Dramaga Kabupaten Bogor, Provinsi Jawa Barat. Pada bulan Mei- Oktober 2013. Kondisi lingkungan yang bersuhu 25 ºC dengan tingkat kelembaban udara 78%.
Bahan Bahan semprotan yang digunakan pada penelitian ini adalah air yang diasumsikan sebagai pupuk cair yang telah dilarutkan dengan air. Tinta yang dilarutkan dengan air untuk mengetahui jumlah dan diameter semprotan dengan konsentrasi larutan 500 ml air dan 57 ml tinta. Viskositas larutan tinta dengan air 1.02 X 10-3 dan densitas larutan 932 kg/m3.
7 Alat Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah. 1. Knapsack power sprayer merek TASCO TF 900 (Gambar 1) yang terdiri dari tangki berkapasitas 25 liter, mesin 2 tak yang berkapasitas mesin 1.8 HP, 0.7 kW, 5500 rpm dan tekanan pompa 5 - 30 kgf/cm2. 2. Nozzle hollow cone yang berbahan kuningan yang berdimensi 1.17 cm X 1.05 cm (Gambar 11) dan nozzle flat yang berbahan plastik yang berdimensi 1 cm X 0.8 cm (Gambar 12). 3. Patternator dengan ukuran panjang 4 meter dan lebar 1.5 meter (Gambar 8), untuk mengukur pola sebaran semprotan dan lebar penyemprotan efektif (LPE).
Perlakuan Uji Kinerja Faktor utama dalam perlakuan yang diberikan dalam penelitian ini adalah faktor tekanan penyemprotan (P), jenis nosel (J) dan jumlah nosel yang digunakan (N). Nilai masing-masing perlakuan adalah : Untuk tekanan (P) digunakan empat taraf tekanan yaitu. P1= 3 kgf/cm2 P2= 5 kgf/cm2 P3= 7 kgf/cm2 P4= 9 kgf/cm2 Untuk nosel (J) digunakan dua jenis nosel yang digunakan pada penelitian ini. J1= Flat fan spray nozzle J2= Hollow cone nozzles Untuk jumlah nosel yang digunakan pada penelitian adalah. N1= 1 Nosel N1= 2 Nosel N1= 4 Nosel N1= 6 Nosel Untuk ketinggian (T) disesuaikan dengan tinggi tanaman yaitu T= 50 cm. Jarak antara masing-masing nosel (U) disesuaikan jarak tanman padi yaitu U= 25 cm.
Parameter Pengukuran Debit Penyemprotan Tangki air diisi penuh hingga batas leher tutup tangki. Waktu perhitungan dimulai ketika air mulai keluar dari nosel dan dihentikan ketika tidak ada lagi air yang keluar dari nosel. Tahap berikutnya dilakukan pembersihan sisa air pada tangki dan selang nosel. Sisa air tersebut dikurangi dengan jumlah air pada tangki Gambar 7.
8
Gambar 7 Ilustrasi pengukuran debit dari knapsack sprayer (Houmy 1999)
Catat besar debit penyemprotan (liter/menit) dengan rumus :
Keterangan, Q V T
: Debit (liter/menit) : Volume (liter) : Waktu (menit)
Lebar Kerja Efektif Penyemprotan Pipa penyemprotan (lance) ditempatkan di dalam peralatan uji penyemprotan (patternator) Gambar 8 sedemikian rupa sehingga butiran semprot yang keluar dari mulut nosel dapat terdistribusi secara vertikal. Jarak vertikal nosel ke bidang horisontal adalah 600 mm. Dilakukan pengisian tangki sprayer dengan air hingga paling tidak 75% dari volume nominalnya. Penyemprotan dilakukan kembali dengan cara membuka katup penutup, dan ukur volume cairan yang tertampung pada setiap botol penampung. Gambarkan grafik distribusi volume cairan, lalu tumpang-tindihkan grafik bagian sisi kanan dan kiri. Jumlahkan volume cairan yang masuk dalam kurva tumpang-tindih. Selanjutnya menghitung koefisien variasi (CV) dari data volume cairan tersebut. Lebar penyemprotan efektif diperoleh dari menghubungkan grafik-grafik volume cairan yang mempunyai CV terkecil dari beberapa kali tumpang-tindih.
9
Gambar 8 Pengambilan data pola sebaran penyemprotan dengan patternator
Jumlah dan Ukuran Diameter Butiran Banyaknya butiran semprot per satuan luas 1 cm2 menunjukan sebaran butiran semprot (Saulia 1997). Water sensitive paper adalah kertas dengan lapisan khusus yang permukaan kuningnya akan menjadi berwarna biru tua bila bereaksi dengan butiran air. Kertas ini dikembangkan oleh CIBA-GEIGY. Water sensitive paper tidak digunakan karena keterbatasan bahan penelitian. Sebaiknya untuk mendapatkan diameter dan jumlah butiran-butiran semprot, menggunakan water sensitive paper. Penelitian ini menggunakan kertas concord warna putih sebagai media penangkap droplet dan tinta sebagai pemberi warna pada air dalam tangki agar noda terlihat pada kertas. Perbandingan campuran air dengan tinta adalah 500 ml air dan 57 ml tinta (satu botol tinta) (Furqon 2012). Diameter dan jumlah butiran diukur secara acak pada luasan 1 cm2 dari kolektor yaitu kertas concord. Noda butiran-butiran semprot diperoleh dengan melakukan pencampuran air dengan tinta naga dengan perbandingan pencampuran 50 ml : 500 ml. Ukuran kolektor yaitu 5x4 cm dimana masingmasing antar jarak kolektor adalah 8 cm. Penentuan jarak 8 cm berdasarkan jarak antara bagian bawah gelas ketika melakukan pengujian pola distribusi cairan. Pengambilan data jumlah dan diameter butiran semprot dilakukan dengan berbagai langkah. Kertas di scanning dan diperbesar 10 x dengan perangkat lunak photozoom pro 5. Setelah di zoom pembacaan droplet dengan perangkat lunak corel draw Furqon (2012) mengungkapkan ukuran diameter yang terbaca pada satuan cm, namun karena telah mengalami pembesaran 10 x maka ukuran sebenarnya adalah mm. Nilai diameter yang didapat dikalikan 1000 untuk merubah satuannya dalam μm, nilai ini bukan merupakan diameter aktual karena akan dibagi dengan faktor penyebaran sehingga didapatkan diameter aktual. Data diameter dan jumlah butiran semprot digunakan untuk menghitung NMD dan VMD. Diameter butiran semprot, untuk mengklasifikasikan butiran semprot sehingga memudahkan mengetahui VMD dan NMD (Saulia 1997). Diameter butiran pada kertas concord yang berupa noda biru adalah bukan ukuran diameter yang aktual karena adanya faktor penyebaran (Susanto 2001).
10 Data diameter butiran semprot kemudian diolah untuk mengetahui VMD dan NMD serta perbandingan VMD dan NMD dengan menggunakan program komputer untuk mengolah data, sehingga diperoleh kesimpulan mengenai pengaruh faktor utama dan kombinasi taraf faktor utama yang memberikan hasil semprotan terbaik (Saulia 1997).
Mulai Modifikasi Batang dan Jumlah Nosel Uji Kinerja Knapsack Power Sprayer Tahap I Mengukur debit 1 nosel
Mengukur Pola sebaran Penyemprotan
LPE
Tahap II Mengukur debit 2 nosel
Tahap III
Tahap IV
Mengukur debit 4 nosel
Mengukur debit 6 nosel
Mengukur Jumlah Droplet
VMD
Keseragaman Butiran Semprot
Selesai Gambar 9 Diagram alir penelitian
Mengukur Diameter Droplet (µm)
NMD
11
ANALISIS DESAIN Kriteria Perancangan Modifikasi knapsack power sprayer, yang dilakukan mempunyai tujuan dapat menyirami tanaman dengan luasaan area yang lebih luas dan mudah dalam penggunaan. Kriteria perancangan modifikasi batang nosel dijelaskan pada dua point berikut. 1. Lebar penyemprotan minimal mempunyai jarak sebesar 240 cm. 2. Beban maksimal yang tertumpu pada tangan oleh batang nosel tidak lebih dari 1.75 kg (Hanani 2012). Rancangan Fungsional Berdasarkan fungsinya modifikasi batang knapsack power sprayer berfungsi untuk menyemprotkan cairan ke tanaman dengan lebar penyemprotan yang optimum. Rancangan fungsional disajikan pada tabel di bawah ini. Tabel 1 Rancangan fungsional Fungsi utama Sub fungsi Menyemprotkan cairan ke tanaman dengan lebar penyemprotan yang optimum
Alternatif fungsi
Alternatif yang dipilih - Batang nosel steinless steel
- Batang nosel plastik - Batang nosel besi - Batang nosel steinless steel Menghasilkan - Nosel tipe flat - Nosel tipe flat butiran - Nosel tipe hollow - Nosel tipe hollow semprot cone cone - Nosel tipe deflector Menyalurkan cairan dari tangki
Menghasilkan - Jumlah nosel 5 lebar buah penyemprotan - Jumlah nosel 6 yang buah optimum
- Jumlah nosel 6 buah
Rancangan Struktural Batang Nosel Berat Batang nosel yang di desain tidak lebih dari 1.75 kg supaya terjadi kesetimbangan pada operator. Batang yang dipilih stainless steel karena memiliki
12 beberapa kelebihan diantaranya tahan terhadap perubahan suhu, tahan korosi yang diakibatkan oleh pupuk cair dan mudah dalam pembuatan. Luaran yang diharapkan dari hasil rancangan modifikasi batang nosel mempunyai nilai LPE sebesar 240 cm. Nosel yang berjumlah satu, lebar penyemprotan efektif 40 cm sehingga untuk mendapatkan lebar penyemprotan efektif 240 cm jumlah nosel yang digunakan 6 buah. Mengacu jarak antar tanaman padi sebesar 25 cm dan jumlah nosel, panjang batang nosel yang dirancang sebesar 125 cm. Mengacu pada SNI (2008) batang lengan nosel yang dirancang sebesar 70 cm jadi total panjang bahan untuk modifikasi batang nosel 195 cm. Massa jenis steinless steel adalah 7850 kg/m3, dengan dimensi batang nosel dan masa jenis steinless steel diperoleh total berat bahan dengan rumus.
W=( Berat batang nosel W=( =( ( ) = 0.617 kgf Berat lengan nosel W=( =( ( ) = 0.346 kgf
) ) )
)
) )
)
Total berat batang nosel 0.963 kg Berat cairan yang tertampung pada batang nosel dapat diperoleh dengan rumus. ) W=( =( ( ) = 0.051 kgf
)
Berat total batang nosel dan cairan yang tertampung pada batang nosel 1.014 kg ini memenuhi syarat beban optimum pada operator knapsack power sprayer yaitu sebesar 1.75 kg (Hanani 2012). Maka berdasarkan perhitungan, panjang batang nosel 125 cm dengan diameter sebesar 1 cm. Desain modifikasi batang nosel dapat dilihat pada Gambar 10.
13
Gambar 10 Batang nosel
Nosel Nosel yang digunakan ada dua tipe yaitu nosel yang bertipe flat dan yang bertipe hollow cone. nosel yang bertipe flat pola semprotannya berbentuk kipas datar sehingga taraf penutupannya sangat baik dan ukuran butiran semprot nya medium. Nosel yang bertipe flat ukuran droplet sebesar 340 µm dan lebar penyemprotan efektif 68 cm (Susanto 2001). Nosel yang bertipe hollow cone mempunyai pola semprotan bertipe kerucut berongga, ukuran lubang nosel yang kecil yaitu 1 µm sehingga hasil semprotan semakin bagus dan seragam. Diameter droplet yang dihasilakn pada nosel hollow cone 250 µm dan lebar penyemprotan 43 cm.
14
Gambar 11 Dimensi Nosel Flat
Gambar 12 Dimensi Nosel Hollow cone
Jumlah Nosel Jumlah sangat berpengaruh terhadap lebar penyemprotan. Lebar penyemprotan yang diharapakan sebesar 240 cm, dengan mengacu jarak antar tanaman padi sebesar 25 cm, Nosel yang berjumlah satu lebar penyemprotan efektif 40 cm sehingga untuk mendapatkan lebar penyemprotan efektif 240 cm jumlah nosel yang digunakan 6 buah.
15
MODIFIKASI ALAT Modifikasi yang dilakukan pada knapsack power sprayer tipe TASCO TF 900 berdasarkan pada tujuan fungsional yang diinginkan. Tujuan fungsional yang ingin dicapai adalah meningkatkan efektifitas penyemprotan dengan luasan area yang lebih luas. Secara umum modifikasi yang dilakukan lebih terletak pada penyaluran air menuju nosel dengan batang nosel dan menggunakan enam nosel. Batang Nosel Pipa batang nosel terbuat dari pipa kolom stainless steel dengan panjang 125 cm dan diameter 1 cm. Jarak antar nosel adalah 25 cm, sesuai dengan literatur dari ukuran jarak nosel pada boom sprayer yang telah ada sebelumnya. Batang nosel di sambungkan dengan batang selang menggunakan nepel kuningan yang berdiameter 1 cm.
Gambar 13 Penyambung batang nosel dengan batang selang
Bahan yang digunakan pada dudukan nosel adalah stainless steel Pemasangan nosel pada modifikasi alat ini menggunakan screw cap/nozzle cap. Penyambungan dudukan nosel dengan batang nosel menggunakan las busur wolfram.
Gambar 14 Penyambungan dudukan nosel dengan batang nosel
16
Gambar 15 Hasil modifikasi batang dan jumlah nosel
Modifikasi batang nosel menggunkan enam jumlah nosel dengan jarak antar nosel 25 cm. Dudukan nosel menggunakan screw cap, dengan screw cap nosel dapat di ganti oleh operator. Diameter dudukan nosel 1.15 cm dan lubang input nosel yang digunakan harus berdiameter 1.15 cm. Keran Pada modifikasi yang dilakukan, bagian klemp selang, selang, katup pengatur, dan pipa penyemprot tidak digunakan. Bagian katup pengatur dan selang diganti dengan kran. Sebelum masuk ke keran, selang disambungkan dengan pipa T yang berfungsi sebagai dudukan pressure gauge. Pemasangan pressure gauge bertujuan untuk mengetahui tekanan yang keluar, sehingga operator dapat mengatur tekanan agar penyemprotan yang didapatkan memiliki nilai LPE yang tinggi dan keseragaman butiran semprot yang seragam.
Gambar 16 Dudukan pressure gauge
17
HASIL DAN PEMBAHASAN Data yang didapatkan dari hasil pengujian dari kombinasi perlakuan tersebut adalah faktor tekanan penyemprotan (P), jenis nosel (J) dan jumlah nosel yang digunakan (N) akan dibahas dalam bab ini, diantaranya volume air yang dihasilkan dalam satu kali penyemprotan untuk mengetahui debit cairan yang dibutuhkan, pola distribusi penyemprotan, lebar penyemprotan efektif, jumlah butiran semprot per satuan luas pada kertas concord agar diketahui taraf penutupan dari hasil suatu penyemprotan terhadap suatu sasaran, ukuran diameter butiran pada kertas concord sehingga dapat diketahui nilai dari NMD dan VMD . Hasil penyemprotan diketahui tingkat keseragaman dengan membandingkan nilai VMD terhadap NMD.
Debit Cairan
Debit (liter/menit)
Pengukuran debit penyemprotan dilakukan pada tekanan operasi 3, 5, 7, 9 kgf/cm2 dengan jumlah nosel berbeda 1, 2, 4, 6 nosel. Hasil pengukuran debit pada masing-masing perlakuan terlihat bahwa semakin besar tekanan maka debit semakin besar. Semakin banyak jumlah nosel debit yang diperoleh semkain besar. 12 10 8 6 4 2 0
1 Nosel 2 Nosel 4 Nosel 6 Nosel 3
5 Tekanan
7
9
(kgf/cm2)
Debit (liter/menit)
Gambar 17 Debit cairan tipe nosel hollow cone 12 10 8 6 4 2 0
1 Nosel 2 Nosel 4 Nosel 6 Nosel 3
5
7
Tekanan
(kgf/cm2)
9
Gambar 18 Debit cairan tipe nosel flat Debit merupakan suatu parameter untuk mengetahui banyaknya cairan yang keluar dari nosel per satuan waktu. Gambar 17 dan gambar 18 menujukan debit setiap perubahan tekanan dan jumlah nosel. Debit yang diperoleh nosel hollow cone lebih kecil di bandingkan nosel flat. Data debit terbesar pada nosel hollow
18 cone adalah 3.24 liter/menit pada tekanan 9 kgf/cm2 dengan enam jumlah nosel dan terendah adalah 0.42 liter/menit pada tekanan 3 kgf/cm2 dengan satu jumlah nosel. Pada nosel flat nilai debit terbesar terdapat pada tekanan 9 kgf/cm2 dengan 6 jumlah dengan nilai 11.16 liter/menit. Nilai terendahnya sebesar 1.26 liter/menit pada tekanan 3 kgf/cm2 dengan 1 jumlah nosel. Nilai terendah dan terbesar pada nosel flat dan hollow cone terletak pada parameter yang sama. Debit pada nosel hollow cone lebih kecil dibandingkan dari nosel flat karena lubang nosel hollow cone lebih kecil dari nosel flat. Kedua grafik tersebut menunjukan berbanding lurus antara jumlah nosel dan tekanan, yaitu semakin banyak jumlah nosel debit yang keluar semakin besar dan semakin besar tekanan debit yang keluar semakin besar. Dapat dilihat dari gambar 17 dan 18 dengan tekanan yang sama nilai debit 6 nosel lebih besar dibandingkan dengan 4 nosel, 2 nosel dan 1 nosel. Dapat di simpulkan perubahan jumlah nosel dan tekanan berpengaruh nyata hasil debit yang keluar dalam suatu penyemprotan.
Pola Distribusi Penyemprotan Pola ditribusi penyemprotan di dapat dengan menggunakan alat patternator, dimana cairan penyemprotan di tampung ke dalam gelas-gelas dengan jarak 8 cm. Pengambilan data di ruangan sehingga angin tidak mempengaruhi distribusi penyemprotan. Gambar 19 pola distribusi butiran semprot pada nosel flat berpola kipas dengan ukuran butiran medium. Gambar 20 Pola distribusi butiran semprot pada nosel hollow cone berpola kerucut berongga.
Gambar 19 Tipe sebaran nosel flat
Gambar 20 Tipe sebaran nosel hollow cone Hasil pengujian pola distribusi menggunakan alat patternator dapat dilihat pada Gambar 21 dan 22. Penomoran gelas dilakukan dengan angka positif dan negatif. Angka nol sebagai posisi tengan berdiri atau posisi tengah antara dua
19 nosel. Angka positif menunjukan areal penyemprotan nosel sebelah kanan dan negatif menunjukan nosel sebelah kiri. 120
Volume (ml)
100 80 60 40 20 0 21
18
15
12
9
6
3
0
3
6
9
12
15
18
21
Posisi Gelas Tampung masing - masing berjarak 8 cm Tekanan 3 kg/cm2 Tekanan 5 kg/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2 2 Tekanan 7 kg/cm2 Tekanan 9 kg/cm2 kgf/cm2 kgf/cm
Gambar 21 Ditribusi penyemprotan 6 nosel pada nosel hollow cone
Volume (ml)
500 400 300 200 100 0 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Posisi Gelas Tampung masing - masing berjarak 8 cm Tekanan 3 kgf/cm2 kgf/cm2 Tekanan 7 kgf/cm2 kgf/cm2
Tekanan 5 kgf/cm2 kgf/cm2 Tekanan 9 kgf/cm2 kgf/cm2
Gambar 22 Ditribusi penyemprotan 6 nosel pada nosel flat
Gambar 21 menunjukan pola distribusi penyemprotan pada nosel hollow cone dengan berbagai tekanan. Gelas bernomor 0 menunjukan titik tengah dari batang nosel. Berdasarkan grafik dari semua parameter tekanan menunjukan semakin kekanan atau kekiri volume air semakin sedikit. Gelas 0 memiliki voleme terbesar. Lebar penyemprotan yang paling kecil di tekanan 3 kgf/cm2 dengan lebar teoritis penyemprotan 232 cm sedangkan lebar penyamprotan teoritis terbesar pada tekanan 9 kgf/cm2 yaitu 280 cm. Nilai volume tertinggi pada tekanan 9 kgf/cm2 dan terendah di tekanan 3 kgf/cm2.
20 Gambar 22 menunjukan pola distribusi penyemprotan pada nosel flat memiliki pola yang hampir sama dengan nosel hollow cone yaitu semakin besar takanan volume penyemprotan semakin besar begitu juga dengan lebar penyemprotan berbanding lurus dengan penambahan tekanan, semakin besar tekanan lebar penyemprotan semakin panjang. Prinsip hukum Bernoulli mengatakan bahwa jumlah dari tekanan (P), energi kinetik persatuan volume (½ρν2), dan energi potensial per satuan volume (ρgh) memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus (Chengel et al, 1998). Persamaan Bernoulli P1 + 1/2.ƿ.v12 + ƿ.g.h1 = P2 + 1/2.ƿ.v22 + ƿ.g.h2 h1 = h2 P1 + 1/2.ƿ.v12 = P2 + 1/2.ƿ.v22 P1 - P2 = 1/2.ƿ.v12 - 1/2.ƿ.v22 P = 1/2.ƿ (v22 -.v12) Persamaan Kontinuitas Q1 = Q2 A1v1 = A2v2 A1 = A2 v1 = v2 Subtitusi pesamaan Bernoulli dengan Persamaan Kontinuitas P = 1/2.ƿ (Q22 - Q12) Persamaan Bernoulli menunjukan P (tekanan) naik maka v (kecepatan) naik begitu juga sebaliknya, jika persamaan Bernoulli disubtitusikan dengan persamaan kontinuitas nilai debit akan berbanding lurus dengan tekanan. Jika tekanan naik maka debit akan naik begitu juga sebaliknya. Perbandingan volume dan lebar penyemprotan nosel hollow cone dengan nosel flat, nosel flat lebih besar karena pola semprotan pada nosel flat, kipas datar sehingga taraf penutupannya sangat baik. Kedua grafik pola distribusi penyemprotan di atas mangalami overlapping karena gelas 0 terisi cairan dan memiliki volume paling besar. Hasil pola disribusi pada nosel hollow cone, volume cairan terbesar yang tertampung di gelas tengah serta pada nosel flat bagian gelas tengah hingga gelas di samping kiri dan kanan mendapatkan distribusi volume cairan yang cukup seragam dengan seiring penambahan tekanan.
Lebar Penyemprotan Efektif Berdasarkan hasil pengamatan titik overlapping yang terjadi dengan jarak antar gelas pada paternator sebesar 8 cm maka penentuan lebar penyemprotan efektif dapat ditentukan. Perhitungan lebar penyemprotan efektif dapat dilihat pada Lampiran 6. Hasil dari perhitungan tersebut ditampilkan pada grafik di bawah ini.
21
LPE (cm)
150 100
1 nosel 2 nosel 4 nosel 6 nosel
50 0 3
5
Tekanan
7
9
(kgf/cm2)
Gambar 23 Lebar penyemprotan efektif pada nosel hollow cone
LPE (cm)
250 200 150
1 nosel 2 nosel 4 nosel 6 nosel
100 50 0 3
5
7
Tekanan
(kgf/cm2)
9
Gambar 24 Lebar penyemprotan efektif pada nosel flat Gambar 23 merupakan grafik lebar penyemprotan efektif pada nosel hollow cone. Grafik LPE pada nosel hollow cone memiliki pola yang sama yaitu setiap penambahan tekanan nilai LPE semakin besar. Nilai LPE terbesar terdapat pada nosel yang berjumlah 6 yang bertekanan 9 kgf/cm2 yaitu 136 cm. Nilai LPE terendah 64 cm pada nosel yang berjumlah 1 yang bertekanan 3 kgf/cm2. Berdasarkan gambar 20 nilai LPE yang berjumlah 6 nosel lebih besar dari nosel yang berjumlah 1, 2 dan 4. Nosel yang berjumlah 4 nilai LPE lebih besar dibandingkan dengan nosel yang berjumlah 2 dan 1. Nosel yang berjumlah 1 nilai LPE lebih kecil dibandingkan dengan 2 nosel. Berdasarkan grafik LPE pada nosel hollow cone jumlah nosel mempengaruhi nilai LPE yaitu setiap penambahan jumlah nosel nilai LPE semakin besar. Grafik LPE pada nosel flat memiliki pola yang sama pada nosel hollow cone. Semakin besar tekanan nilai LPE semakin besar. Semakin banyak jumlah nosel nilai LPE semakin besar karena dengan jumlah nosel yang semakin banyak lebar penyemprotan semakin lebar dan mempunyai butiran semprot yang menjadi besar. Hal ini disebabkan waktu butiran keluar dari nosel mengalami hambatan yang sebanding dengan ukuran butiran cairan, viscositas udara dan kecepatan awal butiran tersebut. Nilai LPE terbesar pada nosel flat terdapat pada nosel yang berjumlah 6 dengan tekanan 9 kgf/cm2 yaitu 208 cm. Nilai LPE terendah 71 cm pada nosel yang berjumlah 1 yang bertekanan 3 kgf/cm2. Berdasarkan data LPE nosel flat dan nosel hollow cone. Nilai LPE pada nosel yang bertipe flat lebih besar dari nosel yang bertipe hollow cone karena nosel flat memiliki pola sebaran butiran semprot yang berbentuk kipas, sehingga taraf penutupannya sangat baik
22 dan nilai overlapping lebih besar dibandingkan dengan nosel hollow cone. Nilai LPE pada nosel hollow cone lebih kecil dibandingkan dengan nosel flat, karena pola sebaran penyemprotan pada nosel hollow cone berbentuk kerucut berongga, sehingga daerah yang berongga saling menutupi dan nilai overlapping lebih kecil dibandingkan dengan nosel flat. Jumlah nosel sangat berpengaruh dalam peningkatkan lebar penyemprotan efektif, semakin banyak nosel nilai LPE semakin besar. Faktor yang mempengaruhi nilai LPE selain jumlah nosel adalah tekanan dan tipe nosel.
Butiran Semprot (Droplet) Butiran-butiran semprot yang tertampung pada kolektor dihitung diameter dan jumlah butiran semprotnya satu persatu kemudian diolah menjadi NMD dan VMD. Butiran semprot diperoleh dengan perlakuan kombinasi dari faktor tekanan penyemprotan (P), jenis nosel (J) dan jumlah nosel (N). Butiran-butiran semprot ditampung pada kolektor yaitu kertas concord. Nilai perbandingan antara VMD dan NMD menunjukan tingkat keseragaman ukuran butiran yang dihasilkan. Ukuran butiran seragam jika perbandingan VMD dan NMD mendekati satu. Jenis nosel dan tekanan penyemprotan sangat berpengaruh nyata dalam butiran semprot. Tekanan penyemprotan mempengaruhi ukuran butiran semprot, dimana semakin besar tekanan akan mengahasilkan butiran semprot yang semakin kecil dan keseragaman yang baik. Pada jenis nosel yang digunakan yaitu nosel hollow cone memiliki lubang nosel (orifice) yang kecil dibandingkan nosel flat. Dilihat pada Gambar 25 dan 26 diameter butiran semprot nosel hollow cone lebih kecil di bandingkan dengan nosel flat.
Gambar 25 Butiran semprot nosel Hollow cone 6 nosel (hasil tekanan penyemprotan 3 kgf/cm2, 5 kgf/cm2, 7 kgf/cm2, 9 kgf/cm2)
23
Gambar 26 Butiran semprot nosel Flat 6 nosel (hasil tekanan penyemprotan 3 kgf/cm2, 5 kgf/cm2, 7 kgf/cm2, 9 kgf/cm2)
Nilai VMD (µm)
NMD, VMD dan VMD/NMD Jumlah nosel tidak mempengaruhi nilai NMD dan VMD sehingga penelitian ini tidak membandingkan nilai VMD dan NMD terhadap jumlah nosel. Berdasarkan hasil perhitungan NMD, VMD, serta perbandingan VMD dan NMD dapat dibuat grafik NMD, VMD dan VMD/NMD pada perlakuan tekanan. 250 200 150
Nosel hollow cone
100
Nosel flat
50 0 3
5
7
9
Tekanan (kgf/cm2) Gambar 27 Pengaruh tekanan terhadap VMD pada nosel hollow cone dan nosel flat Gambar 27 merupakan grafik pengaruh tekanan terhadap VMD pada nosel hollow cone. Tekanan penyemprotan 3 kgf/cm2 nilai VMD 168.97 µm. Nilai VMD yang beroprasi ditekanan 5 kgf/cm2 nilai VMD 147.91 µm. Nilai VMD yang beroprasi ditekanan 7 kgf/cm2 adalah 135.04 µm. Tekanan penyemprotan 9 kgf/cm2 nilai VMD 168.97 µm. Berdasarkan gambar 27 semakin besar tekanan yang beroprasi nilai VMD semakin kecil. Nilai VMD yang semakin kecil dikarenakan waktu pemecahan butiran semprot lebih singkat dan diameter butiran semprot semakin kecil. Menurut Wilson (2011) Nilai VMD pada nosel hollow
24
Nilai NMD (µm)
cone dari berbagai tekanan pada selang 114.23-168.97 sehingga dikategorikan sangat halus dan halus. Grafik VMD pada nosel yang bertipe flat Gambar 27. Nilai VMD terbesar beroprasi ditekanan 3 kgf/cm2 yaitu 207.73 µm. Nilai VMD terkecil beroprasi ditekanan 9 kgf/cm2 yaitu sebesar 183.38 µm. Berdasarkan grafik pada Gambar 27 nilai VMD pada nosel yang bertipe flat, semakin besar tekanan yang beroprasi nilai VMD semakin kecil. Nilai VMD pada nosel flat lebih besar dibandingkan dengan nosel hollow cone, karena debit yang keluar pada nosel flat lebih besar dibandingkan nosel yang bertipe hollow cone. Sehingga dapat disimpulkan semakin besar debit yang keluar nilai VMD semakin besar. Nilai VMD pada nosel flat berkisaran diantara 183.38 µm sampai 207.73 µm. Nilai VMD tersebut dapat dikategorikan halus menurut klasifikasi ukuran droplet Wilson (2011). 250 200
Nosel hollow cone
150 100
Nosel flat
50 0 3
5
7
Tekanan
(kgf/cm2)
9
Gambar 28 Pengaruh tekanan terhadap nilai NMD pada nosel hollow cone dan nosel flat
Nilai VMD/NMD
Gambar 28 menunjukan nilai NMD pada nosel hollow cone. Tekanan yang beroprasi 3 kgf/cm2 nilai NMD cenderung besar dan nilai NMD terkecil beroprasi ditekanan 9 kgf/cm2, dari grafik tersebut semakin besar tekanan yang beroprasi nilai NMD semakin kecil. Nilai NMD pada nosel flat. Nilai NMD yang beroprasi ditekanan 3 kgf/cm2 adalah 173.15 µm. Nilai NMD cenderung kecil setiap bertambahnya tekanan. Nilai NMD yang kecil berada ditekanan 9 kgf/cm2 yaitu sebesar 147.48 µm. 22 Nosel hollow cone Nosel flat
1,5 1.5
11 0.5 0,5 00
3
5
7
Tekanan
(kgf/cm2)
9
Gambar 29 Taraf keseragaman pada nosel hollow cone dan nosel flat
25
Keseragaman suatu butiran penyemprotan dapat ditentukan dengan perbandingan antara VMD dengan NMD. Keseragamn butiran semprot semakin baik jika perbandingan VMD dengan NMD mendekati 1. Keseragaman butiran semprot pada nosel hollow cone, yang memiliki nilai keseragaman yang seragam beroprasi ditekanan 3 kgf/cm2, 5 kgf/cm2 dan 7 kgf/cm2. Ketidak seragaman pada nosel hollow cone beroprasi di tekanan 9 kgf/cm2. Ketidak seragaman butiran semprot karena nilai VMD lebih besar dari nilai NMD atau dapat dikatakan bahwa jumlah butiran semprot berukuran kecil lebih banyak daripada jumlah butiran semprot yang berukuran besar. Rata-rata taraf keseragaman butiran pada nosel yang bertipe hollow cone sebesar 1.179 dan nosel yang bertipe flat 1.261. Perbandingan antara grafik taraf keseragaman nosel hollow cone dengan nosel flat, nosel hollow cone memiliki tingkat keseragaman yang tinggi dibandingkan dengan nosel flat. Karena nosel hollow cone memiliki lubang nosel lebih kecil. Lubang nosel (orifice) pada nosel hollow cone berdiameter 1 mm dan nosel flat memiliki diameter lubang 1.5 mm. Grafik keseragaman dapat disimpulkan, semakin kecil lubang nosel pada suatu penyemprotan, maka taraf keseragaman semakin baik.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Keseragaman butiran semprot semakin baik jika perbandingan VMD dengan NMD mendekati satu. Rata-rata taraf keseragaman butiran pada nosel hollow cone sebesar 1.179 dan nosel flat 1.261. Nosel hollow cone memiliki taraf keseragaman yang lebih baik dibandingkan nosel flat, karena nosel hollow cone memiliki lubang nosel lebih kecil. Dapat dikatakan semakin kecil lubang nosel pada suatu penyemprotan, maka taraf keseragaman semakin baik. Data uji modifikasi batang nosel, untuk mendapatkan lebar penyemprotan yang besar pada nosel yang bertipe hollow cone dan flat menggunakan nosel 6 buah dan beroprasi ditekanan 9 kgf/cm2 menghasilkan lebar penyemprotan yang besar.
Saran Berdasarkan hasil penelitian skala laboratorium, sebaiknya kegiatan penyemprotan dengan menggunkan nosel yang bertipe hollow cone menggunakan tekanan 9 kgf/cm2 karena menghasilkan kualitas penyemprotan yang baik. Kegiatan penyemprotan yang menggunkan nosel yang bertipe flat, sebaiknya tekanan yang digunkan 3 kgf/cm2 karena menghasilkan karakteristik semprotan yang baik, selain itu juga cairan semprot yang keluar relatif sedikit.
26
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis menyampaikan terima kasih atas dukungan dana Penelitian Hibah Penelitian Unggulan Strategis Nasional melalui DIPA IPB Nomor: 39/IT3.41.2/L1/SPK/2013.
27
DAFTAR PUSTAKA Daywin FJ, RG Sitompul, Imam H. 1992. Mesin-Mesin Budidaya Pertanian. Bogor (ID): JICA-DGHE/IPB Project. Furqon M. 2012. Studi Variasi Jumlah Dan Ukuran Droplet Pada Berbagai Tinggi Penyemprotan Dan Tipe Nosel Sprayer Gendong Semi-Otomatis. [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Geigy C. 1985. Water Sensitive Paper for Monitoring Spray Distribution. [internet]. [diunduh 2013 juli 15]. Tersedia pada: http://www.qinstruments.com /uploads /media /water_ sensitive_paper_en.pdf. Hanani I. 2012. Studi Antropometri Petani dan Aplikasinya pada Penggunaan Knapsack sprayer di Kecamatan Wedung Kabupaten Demak Jawa Tengah. [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Hermawan W. 2012. Kinerja Sprayer Bermotor dalam Aplikasi Pupuk Daun di Perkebunan Tebu [ulasan]. JTEP. 26(2):93-94. Houmy K.1999. Knapsack sprayer a Partical User’s Guide. Morocco (MA): Institut Agronomique et Veterenaire Hassan II. Matthews GA. 1992. Pesticide Application Methodes. London (UK): Longman. Patihong R. 2012. Analisis Data Kriteria Kerusakan Akibat Serangan Opt Tanaman Padi [internet]. [diunduh 2013 juni 02]. Tersedia pada: http://ip3optprg.files.wordpress.com/2013/03/krit-opt-mt2012-13.pdf. Saulia L. 1997. Mempelajari Pola Sebaran dan Ukuran Butiran Semprot dari Penyemprotan dari Penyemprot Volume Ultra Rendah (Ulv Sprayer) Untuk Pesawat Terbang Ringan. [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Smith HP, LH Wilkes. 1990. Mesin dan Perlatan Usaha Tani. Purwadi T, penerjemah. Yogyakarta (ID): UGM Pr. Susanto. 2001. Pengaruh Tekanan Penyemprotan, Nosel, dan Ketinggian Terhadap Ukuran dan Jumlah Butiran Semprot Pada Hand Sprayer Merk SWAN Tipe A-14/1. [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Wilson J. 2011. Understanding Droplet Size [internet]. [diunduh 2013 Des 15]. Tersedia pada: http://pesticidestewardship.org.
28 Lampiran 1 Data debit pada nosel hollow cone Jumlah Tekanan Waktu Volume Debit Rata-rata No Nosel (kgf/cm2) (detik) (liter) (liter/detik) (liter/detik) 1 6 3 195 5 0.026 0.025 2 208 5 0.024 3 208 5 0.024 4 5 152 5 0.033 0.032 5 152 5 0.033 6 161 5 0.031 7 7 114 5 0.044 0.044 8 109 5 0.046 9 116 5 0.043 10 9 88 5 0.057 0.054 11 96 5 0.052 12 93 5 0.054 13 4 3 277 5 0.018 0.019 14 250 5 0.020 15 278 5 0.018 16 5 200 5 0.025 0.026 17 192 5 0.026 18 179 5 0.028 19 7 143 5 0.035 0.034 20 147 5 0.034 21 156 5 0.032 22 9 132 5 0.038 0.039 23 128 5 0.039 24 128 5 0.039 25 2 3 500 5 0.010 0.012 26 455 5 0.011 27 357 5 0.014 28 5 278 5 0.018 0.018 29 278 5 0.018 30 294 5 0.017 31 7 250 5 0.020 0.021 32 238 5 0.021 33 231 5 0.022 34 9 198 5 0.025 0.026 35 193 5 0.026 36 192 5 0.026 37 1 3 833 5 0.006 0.007 38 735 5 0.007 39 725 5 0.007
29 Data lanjutan dari debit nosel hollow cone
No 40 41 42 43 44 45 46 47 48
Jumlah Nosel 1
Tekanan (kgf/cm2) 5
7
9
Waktu (detik) 575 625 610 459 485 417 424 238 250
Volume Debit Rata-rata (liter) (liter/detik) (liter/detik) 5 0.009 0.008 5 0.008 5 0.008 5 0.011 0.011 5 0.010 5 0.012 5 0.012 0.018 5 0.021 5 0.020
30 Lampiran 2 Data debit pada nosel flat Jumlah Tekanan Waktu Volume No Nosel (kgf/cm2) (detik) (liter) 1 6 3 74 5 2 80 5 3 75 5 4 5 42 5 5 43 5 6 42 5 7 7 38 5 8 38 5 9 37 5 10 9 27 5 11 27 5 12 27 5 13 4 3 94 5 14 89 5 15 92 5 16 5 54 5 17 55 5 18 59 5 19 7 42 5 20 43 5 21 42 5 22 9 38 5 23 37 5 24 37 5 25 2 3 120 5 26 122 5 27 125 5 28 5 94 5 29 98 5 30 96 5 31 7 78 5 32 80 5 33 75 5 34 9 60 5 35 59 5 36 62 5 37 1 3 248 5 38 245 5 39 213 5
Debit (liter/detik) 0.068 0.062 0.067 0.120 0.115 0.119 0.132 0.131 0.134 0.186 0.182 0.187 0.053 0.056 0.054 0.092 0.091 0.085 0.119 0.117 0.118 0.132 0.134 0.134 0.042 0.041 0.040 0.053 0.051 0.052 0.064 0.062 0.067 0.083 0.085 0.081 0.020 0.020 0.023
Rata-rata (liter/detik) 0.066
0.118
0.132
0.185
0.055
0.089
0.118
0.133
0.041
0.052
0.064
0.083
0.021
31 Data lanjutan dari debit pada nosel flat Jumlah Tekanan Waktu Volume Debit Rata-rata No Nosel (kgf/cm2) (detik) (liter) (liter/detik) (liter/detik) 40 1 5 137 5 0.036 0.036 41 142 5 0.035 42 141 5 0.036 43 7 116 5 0.043 0.044 44 115 5 0.044 45 114 5 0.044 46 9 77 5 0.065 0.064 47 81 5 0.062 48 78 5 0.064
32 Lampiran 3 Data VMD dan NMD VMD Jenis Nosel Tekanan (kgf/cm2) Sempel 1 (µm) Sempel 2 (µm) Sempel 3 (µm) Sempel 4 (µm) Sempel 5 (µm) Rata-Rata
Hollow cone
Flat
3
5
7
9
3
5
7
9
176.84 172.65 175.17 164.32 155.87 168.97
154.49 142.68 132.78 148.71 160.90 147.91
150.68 137.03 115.72 128.04 143.74 135.04
105.39 127.13 118.33 104.41 115.88 114.23
210.18 218.09 215.50 198.74 196.16 207.73
176.02 243.45 240.86 187.89 185.43 206.73
231.25 215.04 212.45 180.48 177.89 203.42
164.20 191.21 188.62 189.43 183.42 183.38
NMD Jenis Nosel Tekanan (kgf/cm2) Sempel 1 (µm) Sempel 2 (µm) Sempel 3 (µm) Sempel 4 (µm) Sempel 5 (µm) Rata-Rata
Hollow cone 3
5
158.89 142.7 161.11 153.22 138.61 150.91
136.11 138.2 120.55 124.57 142.22 132.33
7
Flat 9
3
5
132.22 69.41 163.33 162.52 115.21 94.3 192.31 152.35 103.82 106.18 190.53 142.71 104.12 78.34 160.67 179.43 124.44 85.88 158.89 172.14 115.96 86.82 173.15 161.83
7
9
151.39 149.01 147.22 160.67 158.89 153.44
141.39 152.34 168.80 142.43 132.45 147.48
33
Lampiran 4 Contoh Perhitungan Mendapatkan nilai VMD dan NMD. A
B
C Persent Diameter Jumlah ase butiran (butir) jumlah (µm) (%) 64.11 1 20.00 98.82 1 20.00 115.29 1 20.00 126.11 1 20.00 132.22 1 20.00 Jumlah 5 100
D Persent ase kumula tif (%) 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00
E
F
G
Jumlah diamete r (µm)
Volume droplet (µm)
Jumlah volume (µm.butir)
64.11 98.82 115.29 126.11 132.22
137946.6 505079.2 802047.1 1049635 1209739
137946.6 505079.2 802047.1 1049635 1209739 3704446.9
H
I Persentase Persentas volume e volume komulatif (%) (%) 3.72 3.72 13.63 17.35 21.65 39.01 28.33 67.34 32.66 100.00 100.00
Penjelasan Tabel diatas sebagai berikut: 1. Bagian A didapatkan dengan menggunakan rumus :
2. Bagian B menjelaskan berapa banyak jumlah dari diameter yang sama. 3. Bagian C dan D menjelaskan persentase dari diameter dari keseluruhan jumlah dan persentase kumulatif. 4. Dari keempat data A,B, C dan D maka dapat dicari nilai NMD. Dengan menggunakan persamaan interpolasi. NMD mencari nilai setengah jumlah diameter butiran besar dan butiran kecil (50% persentase kumulatif ) maka dapat dicari dengan cara berikut: Diameter butiran (µm)
Persentase kumulatif (%)
98.82
40.00
X
50.00
115.29
60.00
Nilai X dapat dicari dengan cara: X
−
6 − 6 −4
(
−
X= 107.055 μm Sehingga nilai NMD adalah 107.055μm.
5. Bagian E didapatkan dengan cara E = A x B dan bagian F didapat dengan nilai diameter bagian A dirubah menjadi volume bola.
)
34
6. Bagian G mengalikan jumlah butir dengan volume. Sementara bagian H dan I adalah persentase volume dan persentase volume kumulatif 7. Dari kelima data A, F, G, H dan I maka dapat dicari nilai VMD. Dengan menggunakan persamaan interpolasi. VMD adalah diameter butiran semprot dimana setengah bagian dari volume semprotan memilki ukuran butiran yang lebih besar dan setengah bagian lain lebih kecil dari diameter tersebut (50% persentase volume kumulatif ) maka dapat dicari dengan cara berikut: Diameter butiran (µm)
Persentase kumulatif (%)
115.29
39.01
X
50.00
126.11
67.34
Nilai X dapat dicari dengan cara:
X
6
−
6
6
4− 4−
(
6
X= 107.055 μm Sehingga nilai VMD adalah 107.055μm.
−
)
35 Lampiran 5 Data Lebar penyemprotan efektif
