IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

(1)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Data yang diperoleh dari pencurah bertekanan sedang sebanyak 283 data. Data tersebut diperoleh dari penelusuran informasi melalui internet maupun perusahaan tertentu yang menjual produk sprinkler bertekanan sedang. Jenis pencurah yang banyak didapat adalah impact sprinkler, rotator sprinkler, big gun, dan micro sprinkler dengan beragam bentuk nozel dan kemampuan penyiraman. Beberapa pabrikan pencurah antara lain QIM, Grupo Chamartin, Nelson, Jain Irrigation Systems Ltd., Hunter Industries, Orbit, Rain Bird, Toro, Netafim, dan K-Rain.

Data spesifikasi pencurah yang dicari adalah debit operasional rata-rata (qa), tekanan operasional (Ha), serta jarak spasi pemasangan pencurah. Pada data yang diperoleh tidak dicantumkan spasi pemasangan pencurah, tetapi hanya diameter pembasahan dari pencurah. Data diameter penyiraman dianggap sebagai data spasi pemasangan pencurah, hal ini dikarenakan bahwa dengan memasang spasi sejauh diameter pembasahan maka dipastikan bahwa tidak ada bagian yang tidak terkena siram. Pada kondisi tersebut diketahui bahwa jarak spasi yang digunakan adalah 50 persen dari diameter pembasahannya. Dari tabel 6 diketahui bahwa kecepatan angin dianggap nol (v = 0 km/jam)

4.1 Perhitungan dengan Metode Coba-Ralat

Asumsi-asumsi yang digunakan dalam perhitungan coba-ralat adalah : a. Kecepatan angin dianggap 0 km/jam, sehingga spasi pencurah 50 persen dari

diameter pembasah.

b. Pipa yang digunakan adalah PVC.

c. Elevasi pipa terhadap datum dianggap nol (Z = 0 m)

d. Spasi pencurah pada lateral dan spasi lateral pada manifold sama. e. Headloss minor diabaikan

f. Diameter pipa yang digunakan adalah pipa PVC yang beredar di pasaran dan disesuaikan dengan diameter yang tertera di software, yakni untuk pipa lateral 13 mm (0.5 inci), 19 mm (0.75 inci), 25 mm (1 inci), dan 32 mm (1.25 inci). Sedangkan untuk pipa manifold digunakan piipa berdiameter 25 mm (1

(2)

inci), dan 32 mm (1.25 inci) 40 mm (1.5 inci), 50 mm (2 inci), 60 mm (2.4 inci), 75 mm (3 inci), dan 90 mm (3.5 inci). Pipa yang digunakan seluruhnya kurang dari 125 mm.

g. Karena diameter pipa yang tertera pada software tidak sesuai dengan literatur pipa lateral untuk irigasi curah yaitu 50 – 125 mm, maka untuk perhitungan coba-ralat ditambahkan diameter pipa 50 mm (50 inci) dan 75 mm(3 inci). Diameter pipa manifold yang sesuai untuk irigasi curah yaitu 75 – 200 mm, untuk perhitungan coba-ralat ditambahkan diameter pipa 100 mm (4 inci) dan 110 mm(4.4 inci). Pipa yang digunakan kurang dari 125 mm

Berdasarkan asumsi di atas, maka terdapat beberapa rumus yang dipilih dalam perhitungan coba-ralat. Yaitu :

a. Dari asumsi keenam dan ketujuh (diameter pipa < 125) maka untuk gradien kehilangan head (J dalam m/100 m) mengunakan rumus pada persamaan (5). J = 7.89 x 107 _{x (Q}1.75_/D4.75₎

b. Gunakan rumus pipa multi outlet dengan jarak spasi seragam, sehingga Hf (kehilangan head akibat gesekan, m) diperoleh dari persamaan (8).

Hf = J x F x (L/100)

1. Perhitungan Panjang Pipa Lateral

Subsitusi persamaan (13) ke persamaan (14) ΔHl = 0,55 (20% x Ha) ± Z lateral

Karena Z = 0 m, maka

ΔHl = 0.11 x Ha... (17) ΔHl = Hf sepanjang pipa lateral

Substitusi persamaan (17) ke persamaan (8) 0.11 x Ha = J x F x (L/100) L F Ha L F Ha J × = × × = 0.11 100 11 ... (18)

Substitusi persamaan (18) ke persamaan (5)

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ × × = × 4.75 75 . 1 7 10 89 . 7 11 D Q L F Ha ... (19)

(3)

Substitusi persamaan (3) dan (12) ke persamaan (19)

(

)

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ × × × = × × 4.75 75 . 1 7 10 89 . 7 11 D N q y N F Ha F y N q D Ha× = × × × × × ⇔₁₁ 4.75 ₇_.₈₉ ₁₀7 1.75 2.75 y q D Ha F N × × × × = × ⇔ 2.75 ₇ ₁4_..₇₅75 10 89 . 7 11 ... (20)

y q D Ha N N N × × × × = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ₊ ₊ × ⇔ 2.75 ₂ ₇ ₁4_..₇₅75 10 89 . 7 11 1443 . 0 5 . 0 3636 . 0 y q D Ha N N N × × × × = + + ⇔ 2.75 1.75 0.75 ₇ ₁4_..75₇₅ 10 89 . 7 11 1443 . 0 5 . 0 3636 . 0 ...(21)

Dari persamaan tersebut dapat diketahui panjang pipa lateral. Setelah dibuktikan, besarnya kehilangan head pada pipa lebih kecil atau sama dengan kehilangan head yang diizinkan untuk pipa lateral pada irigasi curah. Berdasarkan spesifikasi data yang diperoleh maka perhitungan coba-ralat dapat dilakukan dengan hasil perhitungan yaitu jumlah pencurah dan panjang pipa lateral. Contoh perhitungan pada lampiran 1.

2. Perhitungan Panjang Pipa Manifold : Subsitusi persamaan (13) ke persamaan (15) ΔHl = 0,45 (20% x Ha) ± Z lateral

Karena Z = 0 m, maka

ΔHm = 0.9 x Ha... (22) ΔHm = Hf sepanjang pipa lateral

Substitusi persamaan (22) ke persamaan (8) 0.9 x Ha = J x F x (L/100) L F Ha L F Ha J × = × × = 0.9 100 9 ... (23) Substitusi persamaan (23) ke (5) ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ × × = × 4.75 75 . 1 7 10 89 . 7 9 D Q L F Ha ... (24)

(4)

Substitusi persamaan (4) dan (12) ke (24)

(

)

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ × × × = × × 4.75 75 . 1 7 10 89 . 7 9 D N q y N F Ha F y N q D Ha× = × × × × × ⇔₉ 4.75 ₇_.₈₉ ₁₀7 1.75 2.75 y q D Ha F N × × × × = × ⇔ 2.75 ₇ 4₁.75_.₇₅ 10 89 . 7 9 ... (25)

y q D Ha N N N × × × × = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ₊ ₊ × ⇔ 2.75 ₂ ₇ 4₁._.75₇₅ 10 89 . 7 9 1443 . 0 5 . 0 3636 . 0 y q D Ha N N N × × × × = + + ⇔ 2.75 1.75 0.75 ₇ 4₁.75_.₇₅ 10 89 . 7 9 1443 . 0 5 . 0 3636 . 0 ... (26)

Dari persamaan tersebut dapat dihitung panjang pipa manifold. Setelah dibuktikan, besarnya kehilangan head pada pipa lebih kecil atau sama dengan kehilangan head yang diizinkan untuk pipa manifold pada irigasi curah. Berdasarkan spesifikasi data yang diperoleh maka dapat diketahui jumlah pencurah dan panjang pipa lateral. Contoh perhitungan pada lampiran 1 (lanjutan).

Hasil perhitungan metode coba-ralat untuk pipa lateral berdiameter 13, 19, 25, 32, 50, dan 75 mm diperlihatkan pada Lampiran 4. Adapun hasil perhitungan metode coba-ralat pipa manifold berdiameter 25, 40, 50, 60, 75, 90, 100, dan 110 mm berturut-turut diperlihatkan pada Lampiran 5, Lampiran 6, Lampiran 7, Lampiran 8, Lampiran 9, Lampiran 10, lampiran 11, dan Lampiran 12.

Pada data yang telah diperoleh, terdapat beberapa spesifikasi teknis pencurah yang tidak dapat diaplikasikan pada pipa lateral tertentu dikarenakan pipa tersebut terlalu kecil untuk diaplikasikan pencurah jenis tersebut. Hal ini dilihat dari nilai N (jumlah pencurah) yang dihasilkan pada perhitungan coba-ralat bernilai kurang dari 1 yang berarti jika dibulatkan ke bawah maka jumlah pencurahnya sama dengan nol atau tidak ada pencurah pada pipa tersebut dan jika dibulatkan ke atas maka kehilangan tekanan yang terjadi lebih besar dari kehilangan tekanan yang diizinkan pada pipa untuk irigasi curah. Pencurah tersebut memiliki debit yang terlalu besar untuk diaplikasikan di dalam pipa sehingga mengakibatkan kehilangan tekanan yang sangat besar per satuan

(5)

panjangnya. Hal ini mengakibatkan kehilangan tekanan yang terjadi pada pipa lebih besar dari yang diizinkan.

Pada data juga terdapat hasil perhitungan yang panjangnya lebih dari 600 m. Pencurah tersebut memiliki debit yang kecil sehingga kehilangan tekanan sangat kecil untuk setiap satuan panjangnya. Hal ini mangakibatkan pencurah tersebut dapat diaplikasikan pada pipa yang sangat panjang.

4.2 Penggunaan Software Rancangan Hidrolika Irigasi Tetes

Pada software Rancangan Hidrolika Irigasi Tetes terdapat dua metode yang diaplikasikan untuk menghitung hidrolika sub-unit irigasi tetes yaitu metode Newton-Raphson dan metode Jaringan Syaraf Tiruan. Metode yang dapat diaplikasikan pada hidrolika sub-unit irigasi curah adalah metode Newton-Raphson karena dibangun tanpa batasan nilai data yang dimasukkan sehingga seluruh spesifikasi pencurah bertekanan sedang dapat diaplikasikan. Pada metode Newton-Raphson, masukan (input) yang diperlukan adalah debit penetes (l/jam), tekanan kerja penetes (m), jarak penetes (m), dan jarak antar pipa lateral (m). Keluaran (output) yang dihasilkan adalah panjang maksimum pipa lateral (m) dan panjang maksimum pipa manifold (m).

Metode Newton-Raphson tersebut dibangun dengan tipe perancangan Line Source dan Point Source. Untuk irigasi curah, tipe perancangan yang dipilih adalah Line Source. Pada irigasi tetes, tipe perancangan Line Source dipasang dengan spasi yang lebih rapat dan mempunyai debit yang kecil, sedangkan tipe perancangan Point Source dipasang dengan spasi yang renggang dan mempunyai debit yang relatif besar. Hal tersebut berkaitan dengan desain tata letak sub-unit irigasi curah dan irigasi tetes.

Desain tata letak sub-unit irigasi curah yang diaplikasikan cenderung sama dengan irigasi tetes tipe Line Source. Penetes tipe line-source pada umumnya mempunyai spasi penetes pada lateral yang relatif tetap sesuai dengan pabrikan. Hal ini sama dengan pencurah yang spasinya telah ditentukan oleh pabrikan melalui diameter pembasahan.

Seluruh data Spesifikasi pencurah tekanan sedang dapat diaplikasikan di metode Newton-Raphson. Hasil perhitungan Newton-Raphson untuk pipa lateral

(6)

berdiameter 13, 19, 25, 32, 50, 75 mm diperlihatkan pada Lampiran 4. Hasil perhitungan Newton-Raphson pipa manifold berdiameter 25, 40, 50, 60, 75, dan 90 mm berturut-turut diperlihatkan pada Lampiran 5, Lampiran 6, Lampiran 7, Lampiran 8, Lampiran 9, dan Lampiran 10.

4.3 Uji coba Software untuk Rancangan Hidrolika Irigasi Curah

Uji coba software dilakukan dengan cara membandingkan hasil perhitungan metode coba-ralat dengan metode Newton-Raphson yang diaplikasikan pada software. Perbandingan hasil perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10. Dari hasil yang diperoleh, terdapat kesamaan hasil perhitungan antara kedua metode. Hanya saja pada hasil perhitungan dibulatkan menjadi 2 angka dibelakang koma (,).

Pengujian hasil perhitungan metode Newton-Raphson, dilakukan dengan membuktikan besarnya kehilangan tekanan yang terjadi tidak melebihi kehilangan tekanan yang diizinkan untuk jaringan irigasi curah. Hasil perhitungan yang diperoleh adalah panjang lateral dan manifold. Dari panjang pipa dapat ditentukan seberapa besar kehilangan tekanan yang terjadi. Untuk mengetahui besarnya kehilangan tekanan dapat dilakukan perhitungan menggunakan persamaan (8) yang nilainya harus lebih kecil atau sama dengan perhitungan menggunakan persamaan (14) untuk lateral dan persamaan (15) untuk manifold.

Dari hasil pembuktian besarnya kehilangan tekanan, kehilangan tekanan pada pipa tidak melebihi batas kehilangan tekanan yang diizinkan untuk pipa pada iriigasi curah. Sehingga dapat dikatakan bahwa hasil perhitungan dengan Metode Newton-Raphson sesuai untuk irigasi curah pada pipa lateral dan manifold. Contoh perhitungan pada lampiran 1 (lanjutan)

Jika dilihat dari tabel perhitungan, hasil perhitungan dengan menggunakan software Hidrolika Sub-unit Irigasi Tetes Metode Newton-Raphson pada umumnya tidak berbeda dengan hasil perhitungan dengan metode coba-ralat. Artinya metode Newton-Raphson tersebut dapat digunakan pada perancangan sub unti irigasi curah dengan tekanan sedang.

Untuk rancangan sub-unit irigasi curah, sebaiknya software tersebut tetap diperbaiki dengan melakuan penyesuaian terhadap sistem irigasi curah. Yaitu

(7)

dengan menambah pemilihan diameter pipa yang digunakan karena pipa yang biasa digunakan untuk instalasi sistem irigasi curah lebih besar dibandingan yang biasa digunakan untuk sistem irigasi tetes. Pada sistem irigasi curah, pipa utama pada umunya berdiameter antara 75–200 mm dan pipa lateral berdiameter 50–125 mm. Sedangkan pada sistem irigasi tetes baik pipa utama, pipa pembagi (manifold) maupun pipa lateral berdiameter tidak lebih dari 125 mm. Pada metode coba-ralat telah ditambahkan perhitungan dengan diameter 50 dan 75 mm untuk lateral, 100 dan 110 mm untuk manifold.

Pada software metode Newton-Raphson direkomendasikan untuk tidak mencantumkan pemilihan layout perancangannya tipe Line Source dan Point Source. Sebaiknya hanya menggunakan tipe Line Source yang perhitungannya sama dengan metode coba-ralat.

Selain menguji coba software, rancangan sub-unit irigasi curah dibuat dalam bentuk tabel dan nomogram. Hal ini dimaksudkan untuk memudahkan kerja lapangan jika ingin mengaplikasikan jaringan irigasi curah. Dengan demikian penelitian ini telah dapat membangun suatu model kriteria rancangan hidrolika yang lebih sederhana dalam bentuk tabel, dan nomogram yang dapat digunakan sebagai acuan rancangan hidrolika sub-unit irigasi curah. Selain itu dapat juga menggunakan software irigasi tetes tipe Line Source. Hal ini akan lebih baik jika ada penambahan jumlah diameter pipa yang disesuaikan untuk irigasi curah. Dengan adanya tabel, nomogram, software, maka perhitungan coba-ralat yang biasa dilakukan dalam prosedur rancangan irigasi curah tidak perlu dilakukan lagi. Contoh model rancangan hidrolika sub-unit irigasi curah dengan tekanan rendah dapat dilihat tabel pada Tabel 7 dan nomogram pada Gambar 6, Gambar 7, Gambar 8, Gambar 9, Gambar 10, dan Gambar 11. Contoh pembacaan tabel dan nomogram terdapat pada lampiran 2. Contoh skema irigasi curah berdasarkan pembacaan tabel dan nomogram terdapat pada lampiran 3.

Hasil perhitungan dengan metode coba-ralat dan metode Newton-Raphson juga telah dibuat treadline regresi untuk setiap kasusnya. Nilai regresi dari seluruh data yang diuji adalah satu yang menunjukkan bahwa perhitungan metode coba-ralat jika dibandingkan dengan metode Newton Raphson mempunyai hasil perhitungan yang sama.

(8)

Tabel 7. Contoh tabel rancangan hidrolika sub-unit irigasi curah tekanan sedang Jarak spasi : 11.28 m x 11.28 m Ha (m) 24.13 27.58 31.03 34.47 37.92 Ha (psi) 35 40 45 50 55 qa (l/jam) 454.25 504.22 456.52 399.74 352.04 Lateral

D (mm) L max (m) L max (m) L max (m) L max (m) L max (m)

13 11.28 11.28 11.28 11.28 22.56 19 33.83 33.83 33.83 45.11 45.11 25 56.39 56.39 56.39 67.67 78.94 32 90.22 90.22 101.5 112.78 135.33 50 214.27 203 225.55 259.38 293.22 75 439.83 428.55 473.66 541.32 608.99 Manifold (D Lateral = 13 mm) 25 33.83 33.83 33.83 45.11 45.11 40 101.5 101.5 101.5 101.5 101.5 50 146.61 146.61 157.89 157.89 157.89 60 214.27 214.27 214.27 225.55 225.55 75 315.77 315.77 315.77 327.05 338.33 90 439.83 439.83 439.83 451.1 462.38 100 530.05 518.77 530.05 552.6 563.88 110 620.27 620.27 631.55 654.1 665.38 Manifold (D Lateral = 19 mm) 25 22.56 22.56 22.56 22.56 22.56 40 56.39 56.39 56.39 56.39 67.67 50 90.22 90.22 90.22 90.22 101.5 60 124.05 124.05 124.05 135.33 135.33 75 191.72 180.44 191.72 203 203 90 259.38 259.38 270.66 270.66 281.94 100 315.77 315.77 315.77 338.33 349.61 110 372.16 372.16 383.44 394.72 405.99 Manifold (D Lateral = 25 mm) 25 11.28 11.28 11.28 11.28 11.28 40 33.83 33.83 33.83 45.11 45.11 50 56.39 56.39 56.39 67.67 67.67 60 90.22 78.94 90.22 90.22 90.22 75 135.33 124.05 135.33 135.33 146.61 90 180.44 180.44 191.72 191.72 203 100 225.55 214.27 225.55 236.83 248.11 110 259.38 259.38 270.66 281.94 293.22

(9)

Tabel 7. (lanjutan) Jarak spasi : 11.28 m x 11.28 m Ha (m) 24.13 27.58 31.03 34.47 37.92 Ha (psi) 35 40 45 50 55 qa (l/jam) 454.25 504.22 456.52 399.74 352.04 Manifold (D Lateral = 32 mm) 40 22.56 22.56 22.56 22.56 33.83 50 45.11 45.11 45.11 45.11 45.11 60 56.39 56.39 67.67 67.67 67.67 75 90.22 90.22 101.50 101.50 101.50 90 135.33 135.33 135.33 146.61 146.61 100 157.89 157.89 169.16 180.44 180.44 110 191.72 191.72 203 203 214.27 Manifold (D Lateral = 50) 50 22.56 22.56 22.56 22.56 22.56 60 33.83 33.83 33.83 33.83 33.83 75 56.39 56.39 56.39 56.39 56.39 90 78.94 78.94 78.94 78.94 90.22 100 90.22 90.22 101.5 101.5 101.5 110 112.78 112.78 112.78 124.05 124.05 Manifold (D Lateral = 50) 75 33.83 33.83 33.83 33.83 33.83 90 45.11 45.11 45.11 45.11 56.39 100 56.39 56.39 56.39 56.39 67.67 110 67.67 67.67 67.67 67.67 78.94

(10)

Gambar 6. Contoh nomogram rancangan hidrolika sub-unit irigasi curah tekanan rendah untuk pipa lateral

Keterangan :

(11)

Gambar 7. Contoh nomogram rancangan hidrolika sub-unit irigasi curah tekanan rendah untuk pipa manifold (qa = 454.25 l/jam dan Ha = 24.13 psi)

(12)

(13)

(14)

(15)