Modifikasi sistem penyemprotan untuk pengendalian gulma menggunakan sprayer gendong elektrik

i

MODIFIKASI SISTEM PENYEMPROTAN UNTUK
PENGENDALIAN GULMA MENGGUNAKAN SPRAYER
GENDONG ELEKTRIK

MUHAMMAD NAFIS RAHMAN

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

iii

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Modifikasi Sistem
Penyemprotan Untuk Pengendalian Gulma Menggunakan Sprayer Gendong
Elektrik adalah benar karya saya dengan arahan dari pembimbing dan belum

diajukan dalam bentuk apa pun 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, Januari 2014
Muhammad Nafis Rahman
NIM F14090119

ABSTRAK
MUHAMMAD NAFIS RAHMAN. Modifikasi Sistem Penyemprotan Untuk
Pengendalian Gulma Menggunakan Sprayer Gendong Elektrik. Dibimbing oleh
MAD YAMIN
Penyemprotan dibidang pertanian bertujuan untuk melindungi tanaman dari
organisme pengganggu untuk meningkatkan keuntungan petani. Beberapa
keuntungan yang diperoleh dari kegiatan penyemprotan menggunakan alat
semprot yaitu penyebaran butiran semprot pada tanaman lebih baik dan ukuran
butiran yang dihasilkan dapat diubah menurut kebutuhan. Penelitian ini bertujuan
untuk memodifikasi sistem penyemprotan pada hasil keluaran sprayer untuk

mengurangi pergeseran titik semprot pada butiran semprot yang timbul akibat
adanya dorongan angin dari lingkungan. Sprayer elektrik terdiri dari beberapa
komponen yang tidak terdapat pada power sprayer maupun manual sprayer seperti
aki 12 V, pompa air tekanan 5.8 bar. Hasil perbandingan tekanan pada lubang
keluaran menunjukan perbedaan tekanan yang cukup signifikan, yaitu pada
sprayer manual 3 bar dan sprayer elektrik 4 bar. Perbedaan tekanan tersebut
mengakibatkan adanya perbedaan debit, panjang penyemprotan dan luas
penyemprotan.
Kata kunci : debit, elektrik, manual, sprayer, tekanan
ABSTRACT
MUHAMMAD NAFIS RAHMAN. Modification of Spraying System For Weed
Control Utilize With Knapsack Electric Sprayer. Supervised by MAD YAMIN
In agriculture, spraying aims to protect crops from disrupting organisms to
increase farmers’ profits. Spraying using a spraying tool has an advantage in that
it spreads granules evenly to plants; furthermore, the size of the granules can be
adjusted according to the need. This research aimed to modify the spraying system
on the sprayer output to reduce the shift in spraying points on sprayed granules as
a result of the wind blow from the environment. This electric sprayer consists of
several components which are not found in a power sprayer or manual sprayer
such as a 12-V battery or a 5.8 bar-pressure water pump. The result of the pressure

comparison on the outlet showed a significant difference, namely in a 3-bar
manual sprayer and a 4-bar electric sprayer. The pressure difference resulted in
the difference in discharge, the length and width of the spraying.
Keywords : discharge, electric, manual, pressure, sprayer

MODIFIKASI SISTEM PENYEMPROTAN UNTUK
PENGENDALIAN GULMA MENGGUNAKAN SPRAYER
GENDONG ELEKTRIK

MUHAMMAD NAFIS RAHMAN

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR
2014

Judul Skripsi : Modifikasi Sistem Penyemprotan Untuk Pengendalian Gulma
Menggunakan Sprayer Gendong Elektrik
Nama
: Muhammad Nafis Rahman
NIM
: F14090119

Disetujui oleh

Ir Mad Yamin, MT
Pembimbing

Diketahui oleh

Dr Ir Desrial, MEng
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

Judul Skripsi : Modifikasi Sistem Penyemprotan Untuk Pengendalian Gulma
Menggunakan Sprayer Gendong Elektrik
Nama
: Muhammad Nafis Ralunan
: F14090119
NIM

Disetujui oleh

Ir Mad Yamin, MT
Pembimbing

Tanggal Lulus:

2 9 JAN 2014

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas

segala karunia-Nya sehingga penelitian dan skripsi ini berhasil diselesaikan.
Penelitian yang dilaksanakan di Laboratorium Lapang Siswadhi Supardjo
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB dari Bulan April 2013 sampai
September 2013 ini berjudul Modifikasi Sistem Penyemprotan Untuk
Pengendalian Gulma Menggunakan Sprayer Gendong Elektrik.
Dengan telah selesainya penelitian hingga tersusunnya skripsi ini, penulis
ingin menyampaikan penghargaan dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada
Bapak Ir Mad Yamin, MT selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
dukungan serta arahan dan bimbingan selama penelitian dan pembuatan skripsi,
Bapak Dr Ir Gatot Pramuhadi, MSi dan Bapak Ir Agus Sutedjo, MSi selaku dosen
penguji dan Dr Ir I Wayan Astika, MSi selaku kordinator mayor yang juga telah
memberikan pengarahan dan bimbingan untuk membantu penyempurnaan skripsi
ini. Ungkapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada ayah, ibu, nenek,
keluarga tercinta, teman seperjuangan Nopri Suryanto, Muhammad Sigit
Gunawan, Heri Heriyanto, Andrea Gonzales, Septaria Umi Kusuma, dkk
semuanya yang telah memberikan dorongan, motivasi, dan doa serta teman-teman
ORION 46 khususnya teman satu bimbingan .
Penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi
yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang teknologi
pertanian.

Bogor, Januari 2014

Muhammad Nafis Rahman

DAFTAR ISI
DAFTAR ISI

vi

DAFTAR GAMBAR

vii

DAFTAR TABEL

vii

DAFTAR LAMPIRAN

viii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan

2

TINJAUAN PUSTAKA

3

Gulma

3

Penyemprotan

3

Alat Penyemprot

4

Saluran Air

5

Electric Sprayer

7

Tipe Penyemprotan

8

METODOLOGI PENELITIAN

11

Waktu dan Tempat Penelitian

11

Bahan dan Alat

11

Metode Penelitian

12

Perancangan

12

Hasil Modifikasi Nosel Udara Paksa

19

HASIL DAN PEMBAHASAN

21

Pengaruh Perbedaan Nosel Terhadap Debit Keluaran Cairan

21

Sebaran Penyemprotan

22

Pengaruh Angin pada Distribusi Droplet

25

Hasil Uji Fungsional Modifikasi Nosel Udara Paksa

27

Hasil Pengujian Lapang

28

Penyemprotan Gulma pada Lahan Aplikasi Sprayer Elektrik

30

Hasil Penyemprotan

30

SIMPULAN DAN SARAN

32

DAFTAR PUSTAKA

33

LAMPIRAN

35

DAFTAR GAMBAR
1

G
ulma yang mengganggu tanaman dan pesaing tanaman

2

angki knapsack sprayer yang terbuat dari polyethylene

5

aringan pada nosel dan saringan pada pengisian air

5

enis katup penutup yang umumnya terdapat pada alat penyemprot

6

enis selang yang umumnya digunakan pada alat penyemprot

6

2

T

3

S

4

J

5

J

6

P
ompa yang menjadi pelengkap pada elektrik sprayer

7

7

A
ki yang terdapat dalam elektrik sprayer

8
F

8
looding nozzle (Houmy 1999)

8
S

9
tandard fan nozzle (Houmy 1999)

9

10

B
agian hollow cone nozzle dan bentuk distribusi cairan

10

11

D
ari kiri ke kanan: Flat fan spray nozzle,Cone nozzle dan Deflektor
nozzle

12

12

I
lustrasi pengukuran debit dari knapsack power sprayer (Houmy 1999)

12

13

(
a) Sudut penyemprotan dan (b) Tinggi penyemprotan efektif

14

14

D
iagram alir kegiatan penelitian

15

15
D

esain orthogonal rancangan blower udara paksa untuk memodifikasi
penyemprotan
16
asil perancangan nosel blower (a) Tampak atas (b) Tampak samping
17
angkaian pendukung penerapan blower
18

18
H
19
R
20
H

istogram hasil pengukuran debit rata-rata jenis sprayer dan dengan
beragam nosel

21

istogram sebaran sprayer elektrik dengan nosel tipe cone

22

19

H

20

H
istogram sebaran sprayer manual dengan nosel tipe cone

22

21
istogram sebaran sprayer elektrik dengan nosel tipe flat
22
ola sebaran nosel flat pada sprayer elektrik
23
istogram sebaran sprayer manual dengan nosel tipe flat
24
istogram sebaran sprayer elektrik dengan nosel tipe deflektor
25
ola sebaran nosel deflektor sprayer elektrik
26
istogram sebaran sprayer manual dengan nosel tipe deflektor
27
istogram pergeseran titik jatuh droplet
28
rofil kecepatan angin dan pengaruh gaya yang ditimbulkan
29
istogram sebaran hasil dorongan udara paksa menggunakan blower
pada nosel cone

H
23
P
23
H
24
H
24
P
25
H
25
H
26
P
26
H
27

30

H
istogram sebaran hasil dorongan udara paksa menggunakan blower
pada nosel flat

28

31

H
istogram sebaran hasil dorongan udara paksa menggunakan blower
pada nosel deflektor

32
alah satu gulma pada lahan uji Ageratum conyzoides (Babadotan)
33
egiatan pengujian sprayer elektrik nosel termodifikasi
34
a) Nosel dengan blower tidak aktif dan (b) Nosel dengan blower aktif
35
erapatan gulma dilihat dengan papan sampel pada penyemprotan hari
ke-1

28
S
29
K
29
(
30
K
31

36

K
erapatan gulma dilihat dengan papan sampel pada penyemprotan hari
ke-2 dengan penggunaan sprayer manual

37
erapatan gulma dilihat dengan papan sampel pada penyemprotan hari
ke-2 dengan penggunaan sprayer elektrik
38

31
K
31
K

erapatan gulma dilihat dengan papan sampel pada penyemprotan hari
ke-2 sprayer elektrik nosel termodifikasi

32

DAFTAR TABEL
1
ilihan nosel tergantung pada jenis penggunaannya
2
lat dan bahan yang digunakan dalam penelitian
3
pesifikasi kipas
4
asil pengukuran tekanan
5
engaruh angin pada pergeseran titik droplet

P
10
A
11
S
19
H
21
P
27

DAFTAR LAMPIRAN
1

D
ata hasil pengukuran sprayer elektrik nosel tipe cone

2
ata hasil pengukuran sprayer manual nosel tipe cone
3
ata hasil pengukuran sprayer elektrik nosel tipe flat
4
ata hasil pengukuran sprayer manual nosel tipe flat
5
ata hasil pengukuran sprayer elektrik nosel tipe deflektor
6
ata hasil pengukuran sprayer manual nosel tipe deflektor
7
ata hasil pengukuran sprayer manual nosel tipe cone dengan
investasi angin 1.2 m/s
8
okumentasi kegiatan pengambilan data di laboratorium
9
okumentasi hasil perancangan modifikasi
10
okumentasi pengujian lapang

35
D
36
D
37
D
38
D
39
D
40
D
41
D
42
D
43
D
44

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Begitu luasnya lahan pertanian di Indonesia berkisar pada 13 juta ha.
Penanganan gulma yang kurang baik akan menyebabkan tingkat serangan gulma
semakin besar. Berdasarkan data yang diperoleh dari Badan Litbang Pertanian
pada Tahun 2012 rata-rata serangan gulma pada lahan pertanian terolah
memiliki tutupan 30–40 % setiap hektar, maka dapat diasumsikan tutupan gulma
secara keseluruhan dapat mencapai 5.2 juta ha, sehingga diperlukan
pengendalian gulma yang lebih efisien. Salah satu metode pemberantasan gulma
adalah dengan pengendalian secara mekanis yakni dengan pembabatan maupun
dengan pendongkelan. Penyemprotan adalah salah satu teknik pengendalian
gulma dengan cara mengaplikasikan herbisida dengan melarutkan pada air dan
disemprotkan pada gulma yang terdapat di lahan pertanian.
Herbisida mencakup bahan-bahan racun yang digunakan untuk membunuh
organisme pengganggu tanaman (OPT) yang mengganggu tanaman yang
diusahakan. Herb berarti gulma, sedangkan cide berarti membunuh. Penggunaan
herbisida biasanya dilakukan dengan bahan lain misalnya dicampur minyak dan
air untuk melarutkannya, juga ada yang menggunakan bubuk untuk
mempermudah dalam pengenceran atau penyebaran dan penyemprotannya,
bubuk yang dicampur sebagai pengencer umumnya dalam formulasi dust, juga
bahan yang bersifat sinergis lainnya untuk penambah daya racun. Herbisida
adalah bahan kimia yang digunakan untuk melakukan pengendalian atau
pembasmian gulma. Mekanisme pengaplikasian dari bahan ini adalah dengan
menggunakan alat bantu berupa penyemprot (sprayer), penggunaan alat bantu ini
dimaksudkan untuk mendistribusikan bahan agar lebih merata. Selain itu
penggunaan bahan kimia ini juga harus mempertimbangkan aspek keselamatan
dan keamanan bagi operatornya.
Sprayer merupakan alat bantu yang digunakan untuk membantu
pendistribusian herbisida untuk menanggulangi organisme pengganggu tanaman
(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 nosel, dengan kecepatan yang tinggi maka akan didapatkan hasil
butiran-butiran kecil hingga berbentuk kabut dan hasilnya akan lebih merata.
Teknologi knapsack sprayer hingga saat ini masih menjadi pilihan bagi
petani untuk membantu menangani OPT di lahan pertanian, salah satunya adalah
penggunaan sprayer elektrik, akan tetapi implementasi dari sprayer elektrik
belum cukup banyak dipergunakan oleh petani. Selain itu data pendukung
kinerja sprayer elektrik pun masih terbatas. Hal ini menjadi kendala tersendiri
dalam penerapan sprayer elektrik, karena data pendukung untuk penggunaan
sprayer ini yang terbatas sehingga belum terdapat hasil pengukuran yang
menjadikan rekomendasi tersendiri dalam penggunaan jenis sprayer ini.

2

Gambar 1 Gulma yang mengganggu tanaman dan pesaing tanaman
Penggunaan berbagai jenis sprayer gendong yang diterapkan oleh petani
baik jenis manual, engine power maupun electric power memiliki kendala
dengan besarnya overlaping yang diakibatkan oleh terpaan angin dari
lingkungan kerja, meskipun penggunaan sprayer dilakukan pada pagi hari atau
sore hari yang dapat dikatakan kecepatan angin relatif sangat kecil berkisar pada
0.03 m/s, akan tetapi perpindahan titik semprot yang dilakukan oleh petani pada
umumnya akan menyebabkan terjadinya tekanan udara luar yang tinggi
mencapai 0.3–1.7 m/s, hal ini akan mengakibatkan pergeseran titik jatuhnya
droplet hasil penyemprotan.
Penelitian ini dimaksudkan untuk menguji performansi kinerja sprayer
elektrik dan membandingkan dengan jenis sprayer manual, selain itu dilakukan
modifikasi pada sistem penyemprotan dengan tujuan untuk mengurangi
pergeseran titik semprot.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan modifikasi penyemprotan pada
hasil keluaran sprayer untuk mengurangi pergeseran titik semprot pada droplet
yang timbul akibat adanya dorongan angin dari lingkungan.

3

TINJAUAN PUSTAKA
Gulma
Gulma adalah tumbuhan yang tumbuh pada area yang tidak
dikehendaki, tumbuh pada area pertanaman. Gulma secara langsung maupun
tidak langsung merugikan tanaman budidaya. Pengenalan suatu jenis gulma
dapat dilakukan dengan melihat keadaan morfologinya, habitatnya dan bentuk
pertumbuhannya. Berdasarkan keadaan morfologinya, dikenal gulma
rerumputan (grasses), teki-tekian (sedges) dan berdaun lebar (board leaf).
Golongan gulma rerumputan umumnya berasal dari famili Gramineae
(poaceae). Ukuran gulma golongan rerumputan bervariasi, ada yang tegak,
menjalar, hidup semusim, atau tahunan. Batangnya disebut culms, terbagi
menjadi ruas dengan buku-buku yang terdapat antara ruas. Batang tumbuh
bergantian pada dua buku pada setiap antara ruas daun terdiri dari dua bagian
yaitu pelepah daun dan helaian daun. Contoh gulma rerumputan Panicium
repens, Eleusine indica, Axonopus compressus dan masih banyak lagi.
Golongan teki-tekian umumnya berasal dari famili Cyperaceae.
Golongan ini dari penampakannya hampir mirip dengan golongan rerumputan,
bedanya terletak pada bentuk batangnya. Batang dari golongan teki-tekian
berbentuk segitiga. Selain itu golongan teki-tekian tidak memiliki umbi atau
akar ramping di dalam tanah. Contoh golongan teki-tekian: Cyprus rotundus,
Cyprus compresus.
Golongan gulma berdaun lebar antara lain: Mikania sp, Ageratum
conyzoides, Euparotum odorotum. Berdasarkan habitat tumbuhnya, dikenal
gulma darat, dan gulma air. Gulma darat merupakan gulma yang hidup di
darat, dapat merupakan gulma yang hidup setahun, dua tahun, atau tahunan
(tidak terbatas). Penyebarannya dapat melalui biji atau dengan cara vegetatif.
Contoh gulma darat diantaranya Agerathum conyzoides, Digitaria sp, Imperata
cylindrical, Amaranthus spinosus. Gulma air merupakan gulma yang hidupnya
berada di air. Jenis gulma air dibedakan menjadi tiga, yaitu gulma air yang
hidupnya terapung di permukaan air (Eichhorina crassipes, Silvinia sp), gulma
air yang tenggelam di dalam air Ceratophylium demersum dan gulma air yang
timbul ke permukaan tumbuh dari dasar Nymphae sp, Sagitaria sp (Prasetyo
2013).

Penyemprotan
Penyemprotan pertama kali dikembangkan dan digunakan dalam
pengendalian penyakit tanaman anggur di kebun sekitar Boudeux, Perancis.
Penyemprotan tangan untuk memberantas serangga dikembangkan antara
tahun 1850 dan 1860 oleh Bean dari California, D.B. Smith dari New York,
dan Brandt bersaudara dan Minnesota. Penyemprotan dengan tenaga mesin
bensin dikembangkan sekitar tahun 1900. Penyemprotan yang dipasang pada
traktor belum dikembangkan sampai diperkenalkan traktor pada tahun 1925.
Palang penyemprotan dipasang pada pesawat udara pertama kali pada awal
tahun 1940 (Smith dan Wilkes 1996).

4

Penyemprotan di bidang pertanian bertujuan untuk melindungi tanaman
dari jasad pengganggu dalam batas-batas yang menguntungkan petani.
Beberapa keuntungan yang diperoleh dengan kegiatan penyemprotan yaitu
penyebaran pada tanaman lebih baik, penempelan pada tanaman lebih baik dan
ukuran butiran yang dihasilkan dapat diubah menurut kebutuhan (Daywin et al.
1992).

Alat Penyemprot (Sprayer)
Menurut Daywin (1992) tenaga yang digunakan untuk menggerakkan
pompa pada sprayer dapat berasal dari tenaga manusia, motor bakar bensin,
motor listrik dan putaran PTO pada traktor. Berikut adalah dua contoh jenis
sprayer yang digunakan untuk pengendalian gulma :
Sprayer dengan Penggerak Tangan (Hand Operated Sprayer)
1. Hand Sprayer
Jenis sprayer ini berukuran kecil, mudah dipegang sambil
menyemprot atau menggerakkan pompa udara. Ukuran volume tangki
250-1000 cc, penggunaanya terbatas untuk menyemprot di sekitar
ruangan rumah, gedung dan tanaman-tanaman sekitar (tanaman hias dan
lain lain). Butiran cairan yang keluar cukup baik dan halus. Terdapat dua
tipe atomizer, yaitu single action dan kontinu action.
2. Sprayer Otomatis (Compressed Sprayer)
Nama lain dari jenis ini adalah sprayer otomatis tipe knapsack. Tangki
cairan harus cukup kuat untuk menahan tekanan sampai 10-15 kg/cm2
atau 140-200 psi. Volume tangki tidak boleh diisi seluruhnya dengan air,
karena diperlukan adanya ruangan untuk tekanan udara. Alat ini tidak
dilengkapi dengan alat pengaduk, sebaiknya digunakan untuk cairan
berupa larutan dan emulsi. Wattable powder (tepung obat yang dicairkan)
juga tidak tepat bila menggunakan alat ini, karena setiap kali harus
menggoncangkan tangki sebagai pengganti agitator.
3. Sprayer Semi Otomatis (Knapsack Sprayer)
Sprayer ini umumnya berbentuk seperti tas yang digendong oleh
operatornya. Sprayer ini tidak memerlukan tekanan tinggi, pembentukkan
tekanan melalui pomompaan yang diberikan sebelum dan selama
penyemprotan berlangsung.
Jenis-jenis lainnya yaitu bruket sprayer, barel sprayer, wheel barrow
sprayer dan slide sprayer jenis pompanya sama dengan knapsack sprayer
hanya tangki obat terpisah dari pompa. Ada dalam bentuk bundar dan
lain-lain.

5

Saluran Air
1. Tangki

Gambar 2 Tangki knapsack sprayer yang terbuat dari polyethylene
Tangki sebagai tempat penampung air dengan kapasitas antara 15 hingga 20
liter. Pada bagian pengisian terdapat tutup yang di dalamnya terdapat saringan.
Pada masa lampau tangki sprayer terbuat dari tembaga atau kuningan. Saat ini
bahan untuk tangki dikembangkan dari plastik, jenis polyethylene adalah
material yang umum digunakan (Gambar 2). Beberapa tangki, dengan
menggunakan material plastik dengan indikator ketinggian air. Pada bagian
bawah tangki terdapat plat yang mengelilingi tangki, berguna untuk mencegah
kontak langsung dengan tanah dan memberikan kestabilan agar mudah berdiri
ketika diletakkan.
2. Saringan

Gambar 3 Saringan pada nosel dan saringan pada pengisian air
Air yang digunakan untuk penyemprotan harus bersih. Air yang kotor dapat
menyebabkan masalah penyumbatan di nosel dan pada bagian pompa. Masalah
ini dapat dijumpai di wilayah yang menggunakan air dari sungai. Saringan
biasanya dibuat dari kuningan atau plastik. Umumnya terletak di dua tempat,
pertama pada saluran pengisian air di tangki. Saringan pertama digunakan untuk
menyaring kotoran yang kasar dan jangan pernah melepasnya ketika melakukan
pengisian. Saringan kedua terletak antara pipa nosel dengan nosel, hal ini
dimaksudkan untuk menyaring kotoran yang akan menyumbat pada lubang

6

nosel. Saringan kedua tidak ditemukan di semua jenis nosel dan memiliki ukuran
mesh yang lebih kecil dari saringan pertama (Gambar 3).
3.

Katup Penutup

Gambar 4 Jenis katup penutup yang umumnya terdapat
pada alat penyemprot
Katup penutup terletak di antara selang dan pipa penyemprot. Bagian ini
harus mudah digunakan oleh operator. Umumnya ini berguna untuk mengatur
cairan mengalir dari selang menuju nosel. Ketika katup penutup ditekan maka
cairan akan mengalir dari selang menuju selang penyemprotan dan berikutnya
pada nosel (Gambar 4).
4. Selang

Gambar 5 Jenis selang yang umumnya digunakan pada
alat penyemprot
Selang berfungsi mengalirkan air bertekanan menuju nosel (Gambar 5).
Bagian ini terdiri atas pipa lentur dan pipa penyemprot. Selang umumnya terbuat
dari polyethylene memberikan kemudahan bagi operator untuk mengaturnya.
Panjang dari selang ini tergantung pada kenyamanan operator dalam memegang
katup penutup. Adapter biasanya digunakan untuk menghubungkan selang
dengan pompa atau pipa penyemprot. Saluran penyemprotan dirancang untuk
menjauhkan nosel dari katup penutup, hal ini berguna untuk mengurangi bahaya
operator terlalu dekat dengan cairan yang disemprotkan. Kelebihan lainnya
adalah memudahkan operator dalam menjangkau tanaman yang akan disemprot
tanpa perlu merubah posisi badan. Pada bagian ini kadang terpasang pressure
gauge, untuk mengetahui tekanan yang dihasilkan.

7

Electric Sprayer
Pada sprayer jenis ini penyemprotan dilakukan dengan pompa listrik. Mesin
dapat dioperasikan dengan sumber tenaga listrik yang telah tersimpan di battery.
Mekanisme penggunaan sprayer elektrik tidak membutuhkan proses pemompaan
seperti halnya sprayer manual semi otomatis, sehingga penggunaan hanya perlu
mengaktifkan saklar yang memutus dan menyambungkan arus listrik dari aki
menuju pompa. Bagian dari elektrik sprayer terdiri dari :
1. Pompa Air
Sprayer elektrik memiliki unit pemompa yang berfungsi untuk mengalirkan
cairan secara otomatis. Pompa ini merupakan jenis pompa sentrifugal dengan daya
24.8 Watt dengan tekanan maksimum 4.8 bar, tampilan pompa dapat dilihat pada
Gambar 6.

Gambar 6 Pompa yang menjadi pelengkap pada elektrik sprayer
2. Accumulator (Aki)
Mekanisme kerja dari pompa tersebut terhubung dengan aki yang
memungkinkan persediaan energi yang dapat menggerakkan pompa air.
Spesifikasi dari aki (Gambar 7) yang dipergunakan memiliki tegangan 12 V,
Arus DC, bobot 1.3 kg dan 6 Ah.

8

Gambar 7 Aki yang terdapat dalam elektrik sprayer
Tipe Penyemprotan
Terdapat beberapa jenis ujung nosel yang umumnya sering dijelaskan dari
berbagai literatur, yaitu :
1. Flooding Nozzle
Menghasilkan semprotan dengan berpola kipas dan butiran-butiran
yang dihasilkan agak kasar. Nosel tipe ini dapat digunakan untuk
menyemprot keseluruh permukaan lahan. Biasanya digunakan pada alat
penyemprot tipe gendong (knapsack sprayer). Nosel ini dianjurkan untuk
menyemprot bahan herbisida, sudut semprot yang dihasilkan pada bagian
ujungnya akan lebih besar dibandingkan bagian tengah seperti yang
terlihat pada Gambar 8.

Gambar 8 Flooding nozzle (Houmy 1999)
2. Flat Fan Spray Nozzle
Hasil semprot dengan menggunakan nosel tipe ini akan berpola kipas
dengan ukuran butiran medium. Nosel tipe ini dapat digunakan sebagai
pemancar cairan yang diaplikasikan pada boom sprayer yang
digandengkan dengan traktor dengan sudut penyemprot antara 800 hingga
1100, hasil semprotan cukup seragam dan meliputi seluruh lebar semprotan
karena pola semprotannya yang berupa kipas datar sehingga taraf

9

penutupannya sangat baik seperti pada Gambar 9. Nosel tipe ini dianjurkan
untuk penyemprotan bahan insektisida (pada tekanan 3 sampai 4 bar),
herbisida (2 bar) dan untuk fungisida (lebih dari 4 bar).

Gambar 9 Standard fan nozzle (Houmy 1999)
3. Rotary Atomizer
Nosel ini dipergunakan untuk pekerjaan besar, menyemprotkan
ribuan galon setiap jam dengan gaya sentrifugal dan mempunyai pola
penyebaran 3600.
4. Two Fluid Atomizer
Nosel ini menghasilkan droplet yang sangat halus menghindarkan
pemborosan cairan. Tetapi membutuhkan tenaga yang lebih besar daripada
tipe lainnya.
5. Hollow Cone Nozzle
Tipe nosel ini disebut dengan tipe kerucut berongga yang
memberikan hasil semprotan sangat baik, dapat digunakan untuk
penyemprotan secara keseluruhan dan juga untuk menyemprotkan dari atas
bagian tanaman. Hasilnya dapat diandalkan meliputi seluruh area
pertahanan yang hendak dilindungi. Dianjurkan untuk penyemprotan bahan
insektisida dan fungisida. Pada jenis nosel ini terdapat piringan pusaran,
ruangan pusaran dan piringan pengeluaran seperti pada Gambar 10, dengan
bagian-bagian tersebut akan menyebabkan lubang pada hasil penyemprotan
(hollow). Distribusi cairan ini tidak pernah seragam dan sangat terpengaruh
pada ketinggian dari sprayer.

10

Gambar 10 Bagian hollow cone nozzle dan bentuk distribusi cairan
(Houmy 1999)
Jenis nosel yang mudah didapatkan adalah cone nozzle, fan spray nozzle
dan flood / deflektor nozzle.
Tabel 1 Pilihan nosel tergantung pada jenis penggunaannya
Jenis nosel

Herbisida Herbisida Insektisida Fungisida
kontak
sistematik
++
+
++
+++
++
+++
++
++

Cone nozzle
Flat fan spray
Nozzle
Flood/deflector
+
++
+
+
nozzle
Keterangan : +++ sangat baik, ++ memuaskan, +kurang sesuai
(Houmy 1999)

Knapsack power sprayer memiliki sedikit kelebihan pada lahan yang
cukup luas daripada menggunakan hand sprayer, foot rocker atau stirrup pump
(Tabel 1). Sprayer ini lebih murah dibandingkan dengan jenis penyemprot
manual yang lain. Hanya dibutuhkan satu operator untuk mengoperasikannya.
Knapsack sprayer dapat dimanfaatkan untuk semua jenis tanaman serta tanaman
buah yang masih berukuran kecil. Keuntungan lain dari jenis ini adalah sprayer
ini dapat dipertahankan tekanannya jika terus dilakukan pemompaan secara terus
menerus. Terakhir adalah sprayer jenis ini baik digunakan untuk petani kecil
(Patel 1978).

11

METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan selama bulan April 2013 sampai dengan Juli 2013 di
Laboratorium Lapang Siswadhi Supardjo, Departemen Teknik Mesin dan
Biosistem di Leuwikopo Bogor dan Laboratorium Sprayer CREATA, Lembaga
Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat IPB.
Bahan dan Alat
Bahan semprotan yang digunakan pada penelitian ini adalah air yang
diasumsikan sebagai pupuk cair yang telah dilarutkan dengan air. Sedangkan alatalat yang digunakan tertera pada Tabel 2.
Tabel 2 Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian
Bahan dan peralatan
Knapsack electric
sprayer
Nosel

Corong
Kertas concord

Spesifikasi
Jenis bahan pembuat
tangki high density
/HDPE
Terdapat tiga tipe yang
digunakan Flat fan spray
nozzle, Cone nozzle, dan
Deflektor nozzle
Bahan plastik
Warna putih 160 gram

Tinta negra
Pengukur waktu

Digital

Peralatan timbang

Kapasitas maksimal 25
kg
Kapasitas 1 liter

Gelas ukur
Penggaris / mistar
Peralatan uji
penyemprot/
patternator
Busur derajat

Metal, 50 cm
2m x 1m
Kayu, 180o

Kegunaan
Alat yang akan
dimodifikasi
Sebagai salah satu
perlakuan perbedaan
dan pengaruh jenis
nosel
Penyearah udara
Sebagai media untuk
mengetahui droplet dari
sprayer
Pemberi warna pada
cairan dalam tangki
Mengukur lama
waktu
Mengukur bobot
Mengukur volume
cairan
Mengukur panjang
Mengukur sudut,
lebar, dan tinggi
penyemprotan
Mengukur besar
sudut

12

Metode Penelitian
Perancangan
Pada tahap ini akan dilakukan uji coba terlebih dahulu, dimana membuat
sistem pengaliran fluida paksa menggunakan motor listrik DC yang terintegrasi
terhadap penggunaan daya dari aki pada sprayer elektrik, blower tersebut dipasang
di atas nosel untuk memberikan tekanan dalam penyaluran droplet hasil keluaran.
Perlakuan
Faktor utama dalam perlakuan yang diberikan dalam penelitian ini adalah
faktor ketinggian dengan pengaruh angin yang diinvestasikan antara nosel
terhadap kolektor yaitu sensitive paper (T) dan jenis nosel yang digunakan (N).
Pergeseran yang terjadi diamati pada patternator.
Untuk nosel (N) digunakan tiga jenis nosel yang digunakan pada penelitian
ini dapat dilihat pada Gambar 11.
N1= Flat fan sray nozzle
N2= Cone nozzle
N3= Deflektor nozzle

Gambar 11 Dari kiri ke kanan: Flat fan spray nozzle,
Cone nozzle dan Deflektor nozzle
1. Parameter yang diukur
Parameter yang diukur pada penelitian ini adalah:
1.1 Debit cairan
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 12).

Gambar 12 Ilustrasi pengukuran debit dari knapsack power sprayer
(Houmy 1999)

13

1.2

1.3

1.4

1.5
1.6

Jumlah butiran semprot per satuan luas pada water sensitive paper agar
diketahui taraf penutupan dari hasil suatu penyemprotan terhadap suatu
sasaran.
Kecepatan angin blower dan angin samping pada proses pemindahan titik
semprot untuk mengetahui reduksi tekanan yang dapat dihasilkan oleh
hasil rancangan blower nosel sprayer.
Sebaran dengan menggunakan analisis perhitungan CU pada patternator
untuk mengetahui perbedaan luasan semprot antara sprayer manual dan
sprayer elektrik.
Luasan penyemprotan terhadap perbedaan tekanan antara sprayer manual
dan elektrik.
Hasil penyemprotan di lapang antara penerapan nosel N1, N2, N3 dari
penggunaan sprayer manual dan sprayer elektrik menggunakan papan
sampel kepadatan gulma seperti yang disajikan dalam diagram alir pada
Gambar 14.

Water sensitive paper tidak digunakan dalam penelitian ini melainkan 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).
2. Uji penyemprotan mengetahui lebar penyemprotan
Uji penyemprotan untuk menentukan besar sudut penyemprotan, lebar
penyemprotan dan tinggi penyemprotan.
Prosedur uji penyemprotan berdasarkan BSN (2008) :
(a) Tempatkan atau posisikan pipa penyemprot (lance) di dalam peralatan uji
penyemprotan (patternator) sedemikian rupa sehingga butiran halus
(droplet) yang keluar dari mulut nosel dapat terdistribusi secara vertikal.
Jarak vertikal nosel ke bidang horisontal adalah 600 mm.
(b) Isi tangki sprayer dengan air hingga paling tidak 75% dari volume
nominalnya.
(c) Gerakkan tuas pompa dengan frekuensi maksimum 35 langkah/menit
sedemikian rupa sehingga tercapai tekanan semprot optimum sesuai
petunjuk dalam buku instruksi.
(d) Jika tidak ada informasi dalam buku instruksi maka penyemprotan dilakukan
pada tekanan (300 ± 20) kPa atau (3 ± 0.2) bar.
(e) Lakukan penyemprotan dengan cara membuka katup penutup dan ukur
besar sudut penyemprotan, α(°), menggunakan busur derajat, seperti
ditunjukkan dalam Gambar 13.
(f) Lakukan penyemprotan kembali dengan cara membuka katup penutup dan
ukur volume cairan yang tertampung pada setiap botol penampung
(g) Gambarkan histogram distribusi volume cairan, lalu tumpang-tindihkan
histogram bagian sisi kanan dan kiri.
(h) Lebar penyemprotan efektif, LPE (mm), diperoleh dari menghubungkan
histogram-histogram volume cairan yang mempunyai CU terkecil dari
beberapa kali tumpang tindih.

14

Gambar 13 (a) Sudut penyemprotan dan (b) Tinggi penyemprotan efektif
Pengukuran KLT menggunakan pendekatan kepada KLT untuk
pengolahan tanah. Modifikasi yang dilakukan pada knapsack sprayer
membuat penyemprotan tidak diayunkan. Lebar penyemprotan diganti
dengan jarak antara tanah, karena penyemprotan ini diperuntukkan bagi
tanaman yang memiliki jarak tanam.
Kapasitas lapang teoritis (KLT) dapat dihitung dengan persamaan
berikut:
KLT = 0.36 ( v x l )
Dimana :
KLT
= Kapasitas lapang teoritis (ha/jam)
v
= Kecepatan rata-rata (m/detik)
l
= Lebar penyemprotan atau jarak antar tanaman (m)
Untuk menghitung kapasitas lapang efektif (KLE) hanya diperlukan
data waktu keseluruhan dari mulai bekerja hingga selesai (WK) dan luas
hasil area yang disemprot (L). Persamaan yang dipakai adalah :

Dimana:
KLE
= Kapasitas lapang efektif (ha/jam)
L
= Luas area yang disemprot (ha)
WK
= Waktu kerja (jam)
Persamaan yang dipakai untuk menghitung efisiensi lapang (Eff)
adalah:
Eff = (KLE / KLT) X 100 %
Metode yang digunakan untuk mengkuantitatifkan keseragaman sistem
penerapan nosel. Metode ini dilakukan dengan cara menempatkan gelas
penampung di alat ukur. Sebuah sampel yang ditampung dari gelas
penampung untuk mengevaluasi keseragaman sistem irigasi nosel dengan
jarak rectangular. Christian’s uniformity coefficient

CU
Xi
X
N

= Koefisien keseragaman Christiansen
= Kedalaman air dalam gelas penampung i, (mm)
= Rata-rata kedalaman penampung (mm)
= Jumlah gelas penampung

15

Prosedur Penelitian

Mulai

Identifikasi masalah dalam
penyemprotan

Identifikasi sprayer elektrik dan manual,
pengujian tiap jenis nosel, pengujian daya
dukung energi listrik pada baterai sprayer
elektrik
Perumusan dan penyempurnaan konsep desain blower
Analisis dan perhitungan teknis desain blower
Pembuatan prototipe blower
Uji fungsional
Tidak

Berhasil
Ya
Uji kinerja dan pengujian lapang
Pengolahan data
dan pelaporan,

Selesai

Gambar 14 Diagram alir kegiatan penelitian

16

Identifikasi Masalah Penyemprotan
Proses penyemprotan menggunakan sprayer memiliki berbagai
kendala pada saat kegiatan operasional, salah satu yang menjadi kendala
dalam hal ini adalah terjadinya ketidakmerataan hasil semprotan pada obyek
yang akan ditangani, kondisi tersebut akan mempengaruhi hasil dan
efektivitas pada penggunaan bahan kimia. Angin menjadi kendala tersendiri
karena proses penyemprotan meskipun dilakukan pada kondisi angin yang
kecil akan tetapi proses pemindahan titik semprot pada batang stik sprayer
juga menjadi sumber angin yang akan menghambat terjadinya pemerataan
distribusi, hasil pengukuran awal yang telah dilakukan menunjukkan kondisi
angin umumnya berkisar pada kecepatan 0.3–1.4 m/s. Sehingga perlu
adanya penanganan lanjutan untuk mereduksi pengaruh angin tersebut.
Identifikasi Sprayer dan Daya Dukung Energi
Proses identifikasi dalam suatu perancangan blower sprayer ini
perlu dilakukan agar hasil rancangan dapat teraplikasikan dan terintegrasi
dengan sprayer, selain itu untuk mengetahui secara spesifik komponenkomponen yang terdapat pada elektrik sprayer maupun manual sprayer.
Identifikasi juga dilakukan pada komponen baterai untuk mengetahui sejauh
mana daya dukung baterai dapat bekerja dan dimanfaatkan pada dua jenis
kerja meliputi pemompaan pompa sprayer dan pengoperasian blower.
Perumusan dan Penyempurnaan Konsep Desain Blower.
Setelah dilakukan proses identifikasi, maka perlu adanya
perumusan konsep desain seperti apa yang cocok dalam merancang blower
ini, sehingga dapat bekerja sebagaimana mestinya.
Analisis dan Perhitungan Teknis
Proses analisis ini untuk mendapatkan kondisi hasil rancangan
yang tepat dan sesuai dengan konsep yang telah direncanakan. Berikut
adalah analisis yang perlu dilakukan dalam proses perancangan ini. Pada
hasil konsep desain yang direncanakan memiliki area outlet diameter 20 cm
dan menghasilkan aliran udara dengan kecepatan 3 m/s, pada tekanan statis
390 kPa (tekanan minimum lubang nosel yang telah diukur) dan kebutuhan
daya 15 Watt, maka dapat diketahui tekanan yang dapat dihasilkan blower
dan efisiensi totalnya :
V = 3 m/s
Pt = ps + v2 ρ /2 = 390 + (32)(1.2 kg/m3) / 2
= 395.4 kPa
etotal = pt Q / P = 395.4 (0.012) / 15
= 33 %
Berdasarkan hasil pengukuran tekanan sebesar 395.4 kPa tersebut maka
desain sudah layak untuk kemudian dirancang dan diimplementasikan.

17

Proses Pembuatan Prototipe Blower
Pada tahap ini perlu dilakukan ketelitian yang besar untuk mendapatkan
hasil prototipe sesuai dengan yang diharapkan, selain itu agar tidak terjadi
kerusakan pada blower akibat kesalahan pemasangan komponen listrik.
Pengujian dan Pengambilan Data
Cara kerja pengambilan dan pengumpulan data dilakukan sebagai berikut:
a. Persiapan alat semprot yang belum dimodifikasi.
b. Alat semprot nosel dimodifikasi dengan desain pada Gambar 15.
c. Mengukur debit air.
d. Dilakukan pengukuran lebar penyebaran dan pola distribusi cairan dengan
menderetkan gelas air mineral.
e. Knapsack electric sprayer dikenakan pada seorang operator dan
dipersilahkan untuk berjalan lurus pada suatu lintasan.
f. Tepat di bawah nosel akan diletakkan water sensitive paper. Kemudian
dilakukan penyesuaian ketinggian 60 cm dan akan dikombinasikan jenis
nosel yang dipakai, dengan ini terdapat 9 kombinasi data yang berbeda.
g. Pengumpulan kembali water sensitive paper setelah diberikan beberapa saat
dengan maksud supaya butir-butir yang halus sudah mencapai permukaan
kolektor.
h. Setelah water sensitive paper dirasakan kering maka segera dimasukkan ke
dalam plastik, hal ini untuk menghindari kotoran dan kerusakan akibat
kontak dengan udara luar yang terjadi pada water sensitive paper.
i. Water sensitive paper yang telah manampung butiran semprot, dilakukan
scan dengan menggunakan scanner.
j. Dilakukan pengujian lapang pada lahan datar yang memiliki kepadatan
gulma beragam untuk mendapatkan KLT, KLE dan efisiensi lapang.
k. Data yang telah diolah selanjutnya digunakan sebagai bahan penulisan
skripsi.

18

Gambar 15 Desain orthogonal rancangan blower udara paksa untuk memodifikasi
penyemprotan

19

Hasil Modifikasi Nosel Udara Paksa
Proses modifikasi nosel dengan udara paksa hanya diterapkan pada elektrik
sprayer untuk meratakan hasil penyemprotan. Tujuan fungsional yang ingin
dicapai adalah pola sebaran yang tepat pada titik semprot sesuai pada perpindahan
batang nosel di lokasi penyemprotan, blower mendapatkan sumber listrik dari
aki yang terdapat pada elektrik sprayer untuk memutar pompa. Kegiatan
modifikasi ini tidak terdapat perubahan dalam tangki, pompa dan tuas pompa.
Blower
Modifikasi yang pertama dilakukan adalah menentukan blower yang hendak
diaplikasikan pada sprayer dengan kriteria yang sesuai dengan yang diharapkan
meliputi bobot blower 20-50 gram , penyearah fluida dengan diameter 15-20 cm,
beban listrik 5-15 Watt seperti pada Gambar 16. Melalui perhitungan teknis dan
survey pasar pada jenis kipas maka dipilih kipas dengan spesifikasi berikut ini
(Tabel 3).
Tabel 3 Spesifikasi kipas
Spesifikasi
Daya
Arus
Putaran maksimum
Panjang keseluruhan
Lebar kipas
Berat

Besaran atau bahan
15 Watt
DC
750 rpm
12 cm
15-20 cm
74 gram

(a)
( b)
Gambar 16 Hasil perancangan nosel blower (a) Tampak atas, (b) Tampak
samping

20

Rangkaian Elektronika Segitiga Dioda
Rangkaian ini diterapkan untuk membuat putaran kipas tetap searah
meskipun dengan kondisi penerapan pada sumber daya (aki) yang terbalik seperti
yang terpasang pada Gambar 17.

Gambar 17 Rangkaian pendukung penerapan blower
Perhitungan Daya Terpakai
Penambahan penyalur daya listrik untuk mendukung implementasi
blower pada nosel yang memanfaatkan energi pada aki sprayer. Secara
teknis pengaruh pada ketersediaan energi yang ter-cover oleh aki,
pendekatan teknisnya dapat dilihat pada perhitungan berikut
Beban pompa
Blower
Total beban
Aki yang digunakan 12 V, 12 Ah
Arus 40 Watt/12 V
Sehingga
12 Ah/3.33 A
Nilai diefisiensi baterai
Prakiraan waktu habis baterai

= 24.8 Watt
= 15 Watt
= 40 Watt
= 3.33 A
= 3.6 jam
= 0.5 jam
= (3.6: 3.33) – 0.5 jam = 3 jam

21

HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Perbedaan Nosel Terhadap Debit Keluaran Cairan
Pengambilan data pengaruh nosel terhadap debit ini dilakukan untuk
mengetahui pengaruh tekanan yang diberikan oleh pompa antara penggunaan
sprayer manual dengan pompa listrik pada waktu penyemprotan yang telah
ditetapkan, tekanan juga berpengaruh terhadap sebaran nosel karena perubahan
tekanan akan menentukan luasan semprot pada setiap jenis nosel.
Tabel 4 Hasil pengukuran tekanan
Ulangan
1
2
3
Rata-rata

Tekanan Sprayer
Manual (bar)
3.2
2.8
3.6
3.2

Tekanan Sprayer
Elektrik (bar)
4
4.6
3.9
4.1

Hasil pengukuran tekanan pada sprayer manual, seperti ditampilkan pada
Tabel 4 menunjukan besaran 3 bar dan sprayer elektrik 4 bar. Penyebab dari
perbedaan tekanan yang dihasilkan dipengaruhi oleh gaya tekan yang diberikan
oleh kedua jenis sprayer tersebut yang berbeda. Berdasarkan data hal ini
mempengaruhi debit keluaran yang terukur seperti pada Gambar 18.

Keterangan : ES : Elektrik Sprayer

MS : Manual Sprayer

Gambar 18 Histogram hasil pengukuran debit rata-rata jenis sprayer dan dengan

22

beragam nosel
Sebaran Penyemprotan
Nilai sebaran penyemprotan yang diukur menggunakan patternator atau
apprat uji sprayer memiliki keterkaitan yang erat terhadap debit yang dikeluarkan
pada masing-masing jenis sprayer. Nilai sebaran berpengaruh pada cara aplikasi
untuk tiap jenis sprayer, semakin tinggi nilai sebarannya maka penggunaan
sprayer diharapkan dapat menyesuaikan dalam hal perpindahan batang nosel yang
hendak mendistribusikan. Gambar 19 di bawah ini menunjukan sebaran droplet
pada pengujian di apprat uji sprayer.

Gambar 19 Histogram sebaran sprayer elektrik dengan nosel tipe cone

Gambar 20 Histogram sebaran sprayer manual dengan nosel tipe cone

23

Berdasarkan Gambar 20 di atas menunjukkan sebaran pada sprayer manual
lebih merata dengan nilai sebaran yang ditentukan dengan menghitung CU
sebesar 74.2% sedangkan sprayer elektrik 72.7%. Perbedaan tekanan
mempengaruhi jumlah droplet yang dikeluarkan terlihat dari jumlah dropletnya
sprayer elektrik lebih besar dengan titik puncak 50 gram dan sprayer manual nilai
maksimalnya 45 gram. Hasil analisis penggunaan sprayer elektrik nosel cone
dapat lebih baik penerapannya dengan meningkatkan kecepatan perpindahan
penyemprotan untuk menghindari overlaping yang diakibatkan jumlah nosel yang
ada.

Gambar 21 Histogram sebaran sprayer elektrik dengan nosel tipe flat

Gambar 22 Pola sebaran nosel flat pada sprayer elektrik

24

Gambar 23 Histogram sebaran sprayer manual dengan nosel tipe flat
Perbandingan sebaran pada tiap jenis sprayer dengan nosel tipe flat
menunjukkan sedikit perbedaan pada nilai CU seperti ditunjukkan pada histogram
Gambar 21, pada penggunaan nosel ini berlaku nilai sebaran sprayer elektrik lebih
merata dengan CU 75.3 % sedangkan sprayer manual 59.6 % dengan histogram
hasil sebaran seperti pada Gambar 23.

Gambar 24 Histogram sebaran sprayer elektrik dengan nosel tipe deflektor

25

Gambar 25 Pola sebaran nosel deflektor sprayer elektrik

Gambar 26 Histogram sebaran sprayer manual dengan nosel tipe deflektor
Penerapan nosel tipe deflektor berdasarkan pada hasil pengujian memiliki
tingkat penyebaran yang kurang menginterpretasikan droplet yang merata
(Gambar 25) dengan nilai CU pada sprayer manual 57.3 % secara visual
histogramnya seperti pada Gambar 24 dan Gambar 26 untuk sprayer manual 51
%.

Pengaruh Angin pada Distribusi Droplet
Penyebaran droplet yang terjadi dari hasil pengamatan menunjukkan
perbedaan pada tiap-tiap nosel. Penelitian skala laboratorium dapat menjadi
informasi yang penting untuk mengetahui kondisi yang optimum di lapangan,
sedangkan dalam aplikasi sprayer di lapangan penelitian dalam laboratorium perlu
dilakukan analisis-analisis yang mengacu pada kondisi lapang untuk dapat
menginterpretasikan kondisi di lapang, sehingga penelitian di laboratorium dapat
dijadikan acuan untuk mengembangkan penggunaan sprayer di lapangan,

26

penelitian ini dilakukan analisis pada pengaruh angin yang terjadi pada sebaran
droplet, sebagai contoh investasi angin (1.32 m/s) akan menunjukkan sebaran
droplet seperti pada Gambar 27.

Gambar 27 Histogram pergeseran titik jatuh droplet
Berdasarkan hasil yang digambarkan pada Gambar 27 di atas
menunjukkan bahwa angin memiliki dampak yang cukup besar dalam investasi
inefficiency penerapan sprayer di lapangan. Pada pengujian-pengujian sebelumnya
bobot tertampung pada gelas setiap menit sebesar 775 gram dan setelah dilakukan
modifikasi kondisi angin sebesar 1.23 m/s total bobot air tertampung / menit
sebesar 709 gram, hal itu membuat terjadinya inefficiency pada penyebaran
droplet sebesar 66 gram yang jika di lapangan biasanya menjadi overlaping pada
target penyemprotan. Pendekatan teknis dalam pengaruh gaya samping dari angin
ini dapat digambarkan dalam simulasi berikut ini.

Gambar 28 Profil kecepatan angin dan pengaruh gaya yang ditimbulkan
Pada analisis ini (Gambar 28) gaya gravitasi tidak diperhitungkan karena
berdasarkan hasil pengamatan secara visual pada proses penelitian menunjukkan
bahwa angin akan lebih cepat mengakibatkan pergeseran pada titik penyemprotan,
hal ini dipengaruhi kecilnya bobot yang terdapat pada droplet. Perhitungan dari
resultan, perpindahan dan arah droplet akibat pengaruh angin dapat dilihat pada
Tabel 5 berikut.

27

Tabel 5 Pengaruh angin pada pergeseran titik droplet
Tinggi
penyemprotan
(m)
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6

Hasil
pengukuran
V angin (m/s)
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2

Kecepatan
blower max
(m/s)
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7

Resultan

Pergeseran titik
droplet (m)

2.75
2.80
2.88
2.98
3.09
3.22
3.36

0.61
0.62
0.64
0.66
0.69
0.72
0.75

Hasil Uji Fungsional Modifikasi Nosel Udara Paksa
Hasil pengukuran pada blower yang memiliki spesifikasi DC 12 V,
Pemaksaan udara pada penyemprot pada penerapan blower, jika dilihat secara
visual maka terlihat pengaruh yang ditimbulkan yakni aliran udara turbulen, hal
itu secara umum memiliki pengaruh yang signifikan pada pola sebaran sprayer
elektrik, karena faktor pembatas pada implementasi blower paksa ini adalah
ketersediaan energi listrik untuk memutar fan maka nosel dengan blower hanya
diterapkan pada sprayer elektrik. Pada pengujian secara umum memiliki pengaruh
pada pola sebaran droplet, hal itu dapat dilihat pada Gambar 29, Gambar 30 dan
Gambar 31 di bawah ini.

Gambar 29 Histogram sebaran hasil dorongan udara paksa menggunakan blower
pada nosel cone

28

Gambar 30 Histogram sebaran hasil dorongan udara paksa menggunakan blower
pada nosel flat

Gambar 31 Histogram sebaran hasil dorongan udara paksa menggunakan blower
pada nosel deflektor

Hasil Pengujian Lapang
Pengendalian gulma pada lahan pertanian merupakan kegiatan perawatan
tanaman yang penting, gulma akan menjadi kompetitor bagi tanaman budidaya
untuk mendapatkan nutrisi dari tanah. Pengujian lapang pada sprayer elektrik
menunjukkan hasil yang baik, secara substantif efisiensi lapang penggunaan
sprayer dapat dijadikan dasar dalam pemilihan jenis sprayer yang sesuai.
Pengujian ini menggunakan lahan di Laboratorium Lapang Siswadhi Supardjo

29

Departemen Teknik Mesin dan Biosistem dengan luas tiap lahan uji 400 m2
dengan jumlah area lahan uji tiga lahan, yakni dengan penerapan sebagai berikut
lahan 1: sprayer manual, lahan 2: sprayer elektrik, lahan 3: sprayer elektrik
dengan nosel termodifikasi. Pada penelitian ini keseluruhan menggunakan nosel
cone dengan herbisida tipe kontak (merek gramoxone), penentuan herbisida
terpilih ini berdasarkan dominasi gulma yang terdapat di lahan uji (Gambar 32).

Gambar 32 Salah satu gulma pada lahan uji Ageratum conyzoides (Babadotan)
Pengukuran KLT dan KLE dalam pengujian kinerja sprayer dari tiap lahan
pengujian dengan KLT sebesar 0.36 ha/jam untuk kecepatan penyemprotan 2 m/s.
Hasil pengujian untuk luas lahan 400 m2 membutuhkan 12 liter sprayer manual
dan 16.8 liter sprayer elektrik. Secara teoritis data ini dapat dijadikan acuan pada
semua lahan uji. Sedangkan untuk data Kapasitas Lapang Efektif dengan
kecepatan penyemprotan yang terukur untuk lahan 1 (sprayer manual) sebesar 11
menit, lahan 2 (sprayer elektrik) sebesar 8 menit dan lahan 3 (sprayer elektrik
dengan nosel termodifikasi) 9 menit, penentuan hasil perhitungan KLE meliputi
0.21 ha/jam (lahan uji 1); 0.13 ha/jam (lahan uji 2); 0.26 ha/jam (lahan uji 3).
Berdasarkan perhitungan dengan perbandingan KLE dan KLE didapatkan nilai
efisiensi sebagai berikut 60% (lahan uji 1); 83% (lahan uji 2); 74% (lahan uji 3).
Kegiatan pengambilan data lapang seperti yang ditampilkan pada Gambar 33 di
bawah ini.

Gambar 33 Kegiatan pengujian sprayer elektrik nosel termodifikasi

30

Penyemprotan Gulma pada Lahan Aplikasi Sprayer Elektrik
Penggunaan sprayer elektrik memiliki nilai aplikasi pada lahan pertanian
yang cukup tinggi, hal tersebut dapat dilihat dengan efisiensinya yang cukup besar
mencapai 83%, selain itu penggunaan sprayer jenis ini juga lebih mudah
digunakan karena tanpa melakukan pemompaan sehingga tekanan yang dihasilkan
dapat secara konstan 4 bar, karena besarnya tekanan tersebut maka debit yang
dikeluarkan juga besar sehingga titik penyemprotan harus benar-benar tepat untuk
menghindari terbuangnya cairan herbisida yang akan berpengaruh pada biaya
bahan kimia. Penerapan blower untuk memaksa aliran droplet dan memperkecil
pengaruh aliran udara luar yang diakibatkan dari perpindahan titik penyemprotan
ke titik yang lainnya ataupun angin alami yang sering terjadi pada saat proses
penyemprotan. Modifikasi nosel dengan blower kecepatan > 800 rpm memiliki
tekanan udara hingga 0.92 bar yang diukur menggunakan timbangan tekan digital
yang sensitif terhadap aliran udara pada jarak 0.40 meter dari blower. Mekanisme
kerja nosel termodifikasi ini seperti ditampilkan pada Gambar 34 di bawah ini.

(a)
(b)
Gambar 34 (a) Nosel dengan blower tidak aktif dan (b) Nosel
dengan blower yang aktif

Hasil Penyemprotan
Pengendalian gulma yang menjadi salah satu tujuan dari penelitian ini
ditunjukkan dari hasil penyemprotan menggunakan beberapa parameter yang
ditentukan, melalui hasil penyemprotan tersebut akan terlihat apakah sprayer
elektrik memungkinkan untuk direkomendasikan pada proses pengendalian gulma
atau tidak, selain itu spesifikasi apa saja yang menjadi kriteria yang harus
diterapkan dalam penggunaan sprayer elektrik. Berikut ditampilkan secara visual
untuk menjadi rujukan dalam uji banding nyata secara visual hasil penyemprotan
dapat dilihat pada Gambar 35, Gambar 36, Gambar 37 dan Gambar 38.

31

Gambar 35 Kerapatan gulma dilihat dengan papan sampel pada penyemprotan
hari ke-1

Gambar 36 Kerapatan gulma dilihat dengan papan sampel