Rancang Bangun dan Pengujian Unit Penyemprot pada Alat : Penyemprot Padi Tipe Balon

RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN UNIT PENYEMPROT
PADA ALAT PENYEMPROT PADI TIPE BALON

NENDA ANDREMICO

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancang Bangun dan
Pengujian Unit Penyemprot pada Alat Penyemprot Padi Tipe Balon adalah benar karya
saya dengan arahan dari komisi 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 2015

Nenda Andremico
NIM F14100101

ABSTRAK
NENDA ANDREMICO. Rancang Bangun dan Pengujian Unit Penyemprot pada Alat
Penyemprot Padi Tipe Balon. Dibimbing oleh RADITE PRAEKO AGUS
SETIAWAN.
Penyemprotan pupuk dan pestisida di sawah adalah salah satu kegiatan
pemeliharaan yang penting untuk budidaya tanaman padi. Biasanya kegiatan ini
dilakukan di pagi hari karena kondisi angin yang memungkinkan pupuk atau pestisida
secara luas menyebar ke ladang dan tidak terbawa oleh angin. Kegiatan ini umumnya
dilakukan secara manual oleh petani menggunakan knapsack sprayer dan petani harus
berjalan antara tanaman padi, hal tersebut melelahkan dan dapat merusak alur tanam.
Aplikasi penyemprotan menggunakan traktor tidak bisa dilakukan karena kondisi
sawah yang belum terkonsulidasi. Masalah-masalah ini dapat diatasi dengan
menggunakan sebuah alat yang bisa menyemprot di udara. Penyemprotan udara telah
dilakukan oleh pesawat. Penggunaan pesawat untuk penyemprotan memiliki beberapa
kelemahan seperti biaya tinggi dan keamanan yang berkaitan dengan kondisi tanah.

Solusi lain yang mungkin adalah dengan menggunakan balon yang dilengkapi dengan
sistem kontrol dan sistem sprayer untuk pupuk cair atau aplikasi pestisida. Sistem
kontrol mengadopsi sistem dari multi kopter dengan flying board sedangkan untuk
sistem penyemprotan mengadopsi sistem sprayer elektrik. Sistem penyemprotan
menggunakan pompa listrik (washer pump) untuk mendistribusikan pupuk atau
pestisida. Washer pump yang digunakan untuk prototipe ini dapat menghasilkan debit
1.20 l/menit. Sistem yang dibuat dapat melakukan penyemprotan seluas 2.52 m2 per
detiknya setara dengan 0.91 ha/jam pada kecepatan maju 4.17 km/jam.
Kata kunci: aerial spraying, electric sprayer, sprayer padi, sprayer tipe balon

ABSTRACT
NENDA ANDREMICO. Design and Performance Test on Sprayer Unit on Balloon
Type Sprayer for Rice Cultivation. Supervised by RADITE PRAEKO AGUS
SETIAWAN.
Spraying of fertilizers and pesticides on rice field is one of important
maintenance activities for rice crop cultivation. Usually this activity is done in the
morning because the wind conditions which allow the fertilizers or pesticides to be
uniformly spread to field and to avoid drift. The activity is generally carried out
manually by farmers using knapsack sprayer and the farmer had to walk between rice
plant, which is laborious and can damage the planting furrow. Spraying application

using tractor could not be done because of the condition of rice field, where almost
field haven’t hardpan. These problems can be overcome by aerial spraying using air
planes. The use of plane for spraying has some drawback such as high cost and safety
related to ground condition. Another possible solution is to use a balloon equipped by
control system and sprayer system for liquid fertilizer or pesticide application. Control
system adopted the multi copter with flying board and for spraying systems adopted
the electric sprayer. Spraying system used an electric pump for distribute the fertilizer
or pesticide. Washer pump used for this prototype, the washer pump can produce a
debit 1.20 l/min. The system created can do the spraying area 2.52 m2 per second equal
to 0.91 ha/hour when the velocity 4.17 km/hour.
Key Word: aerial spraying, balloon type sprayer, electric sprayer, paddy sprayer

RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN UNIT PENYEMPROT
PADA ALAT PENYEMPROT PADI TIPE BALON

NENDA ANDREMICO

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik pada

Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT
PERTANIAN BOGOR BOGOR
2015

Judul Skripsi
Nama
NIM

: Rancang Bangun dan Pengujian Unit Penyemprot pada Alat
: Penyemprot Padi Tipe Balon
: Nenda Andremico
: F14100101

Disetujui oleh

Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr
Pembimbing

Diketahui oleh

Dr. Ir. Desrial, M.Eng
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan ke hadapan Allah SWT atas karunia-Nya sehingga
penelitian ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul “Rancang Bangun dan
Pengujian Unit Penyemprot pada Alat Penyemprot Padi Tipe Balon” telah
dilaksanankan di Lab. Lapangan “Siswadhi Soepardjo”, pada bulan Februari 2014
sampai November 2014.
Dengan telah selesainya penelitian ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada:
1. Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr, selaku dosen pembimbing skripsi
atas bimbingan dan saran kepada penulis selama ini.
2. Kedua orang tua dan sanak saudara yang telah memberikan dukungan secara moril
dan materiil kepada penulis.

3. Nurahman dan Marchawanda sebagai rekan selama penelitian.
4. Para teknisi (Pak Wana, Pak Darma, Pak Juli, dan Mas Firman), atas bantuannya
selama penelitian di lapangan
5. Semua pihak yang telah ikut membantu yang tidak dapat penulis sebutkan.
Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca, penulis
menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih ada kekurangan, kritik dan saran
yang membangun sangat diharapkan.

Bogor, Januari 2015

Nenda Andremico

iii

DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR

iv

DAFTAR TABEL

iv

DAFTAR LAMPIRAN

v

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

2

Tujuan

2

Ruang Lingkup Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA

2

Padi

2

Penyemprotan

3

Alat Penyemprot (Sprayer)

4

Penyemprotan Pestisida pada Padi

7

METODE PENELITIAN

7

Waktu dan Tempat

7

Alat dan Bahan

7

Tahapan Penelitian

8

Rumusan Ide Rancangan

8

Perancangan Mekanisme Sprayer

10

Perancangan Rangkaian Penyambungan Sprayer

11

Pembuatan Prototipe Rancangan

11

Pengujian dan Pengambilan Data

11

HASIL DAN PEMBAHASAN

12

Prototipe

12

Kinerja Prototipe Unit Penyemprot

14

Evaluasi Kinerja

18

SIMPULAN DAN SARAN

18

Simpulan

18

Saran

19

DAFTAR PUSTAKA

19

LAMPIRAN

20

iv

DAFTAR GAMBAR
1. Penyemprotan tanaman melalui media udara dengan menggunakan pesawat
terbang (sumber: Roberto 2010)
2. Hollow cone nozzle (a), hasil semprotan hollow cone nozzle (b),
full cone nozzle (c), dan hasil semprotan full cone nozzle (d)
(sumber: Cooperative Extension Service University of Kentucky 1914)
3. Fan type nozzle (a), hasil semprotan fan type nozzle dengan tekanan tinggi (b),
dan hasil semprotan fan type nozzle dengan menggunakan tekanan rendah (c)
(sumber: Cooperative Extension Service University of Kentucky 1914)
4. Diagram alir rancangan struktural unit penyemprot pada alat
penyemprot padi tipe balon
5. Unit sprayer dengan overlap 50 % (a) dan unit sprayer dengan
overlap 100 % (b) (sumber: Cooperative Extension Service
University of Kentucky 1914)
6. Pompa wiper pada mobil (washer pump)
7. Diameter yang dihasilkan oleh unit penyemprot pada alat
penyemprot padi tipe balon
8. Hasil semprotan unit sprayer dari unit penyemprot pada
alat penyemprot padi tipe balon
9. Grafik keseragaman sebaran penyemprotan alat penyemprot padi tipe
balon yang memiliki 4 nozzle dengan jarak antar gelas sepanjang
20 cm dan jarak antar nozzle sebesar 40 cm
10. Grafik distribusi teoritis menggunakan overlap 50 % dengan jarak
antar nozzle sepanjang 60 cm, jarak antar titik 20 cm, dan lebar
kerja aktual sepanjang 1.8 m pada overlap 100 %

4

6

6
9

10
13
15
16

17

18

DAFTAR TABEL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Rancangan fungsional unit penyemprot padi tipe balon
Pengecekkan debit yang dimiliki oleh washer pump
Hasil uji debit tiap nozzle
Hasil uji diameter maksimum dan diameter minimum yang
dihasilkan tiap nozzle
Hasil uji lebar kerja sistem sprayer pada alat penyemprot padi tipe balon
Hasil uji keseragaman dalam lebar kerja semprotan
Lanjutan hasil uji keseragaman dalam lebar kerja semprotan
Pengujian lebar kerja dengan satu nozzle
Distribusi cairan satu nozzle

8
13
14
14
15
21
21
23
23

v

DAFTAR LAMPIRAN
1.
2.
3.
4.

Tahapan penelitian
Pengolahan data
Data perancangan
Sambungan T (a), L (b) yang digunakan dalam perancangan unit
penyemprot pada alat penyemprot padi tipe balon, solder (c), meteran (d),
Aki (e), dan paralon 1/2" (f)
5. Bagan rancangan struktural sistem penyemprot pada penyemprot
padi tipe balon

20
21
23

24
25

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang sebagian besar bahkan seluruh penduduknya
mengkonsumsi beras sebagai makanan pokok. Karena hal tersebut tidak heran
produksi padi di negeri ini sebesar 71,290,000 ton Gabah Kering Giling (GKG) dan
luas panen seluas 391,690 ha (BPS 2013), namun produksi tanaman padi negeri ini
tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan pangan negara sehingga harus mengimpor ke
negara lain.
Hama, cuaca yang kurang bersahabat, rendahnya kualitas bibit, pupuk, dan
kurangnya perhatian pada saat penyemprotan pupuk atau pestisida adalah faktor yang
mempengaruhi kurangnya produktivitas hasil panen tanaman padi di Indonesia.
Penyemprotan adalah salah satu pemeliharaan tanaman padi yang sangat penting, pada
pemeliharaan ini petani berjalan diantara alur tanam tanaman padi dan melakukan
penyemprotan menggunakan knapsack sprayer (sprayer tipe gendong). Pemeliharaan
ini biasanya dilakukan saat pagi hari, saat penyemprotan petani tidak jarang merusak
alur tanam dari tanaman padi dan bahkan menginjak bibit tanaman padi yang sudah
tertanam di lahan yang menyebabkan bibit tersebut rusak dan tumbuh dengan tidak
baik. Tanah yang tidak terkonsolidasi adalah salah satu sebab petani melakukan
penyemprotan menggunkan sprayer tipe gendong. Salah satu solusi yang dapat
dilakukan untuk permasalahan tersebut adalah menggunakan alat yang dapat
melakukan pemeliharaan tanaman padi yang berposisi diatas lahan sawah atau terbang
dan alat tersebut dapat dikendalikan oleh petani agar proses pemeliharaan terutama
penyemprotan dapat dilakukan dengan baik.
Teknik penyemprotan melalui udara dengan menggunakan pesawat terbang
mungkin dijadikan solusi untuk proses penyemprotan padi, hal ini tidak mungkin
dilakukan karena dengan menggunakan pesawat terbang tanaman padi mengalami
kerusakan. Ukuran pesawat yang digunakan terlalu besar, selain itu pada ketinggian 1
m sampai dengan 2 m pesawat tidak cukup stabil untuk terbang. Penyemprotan
menggunakan pesawat terbang membutuhkan biaya yang cukup mahal, memiliki
kebisingan yang tidak sesuai aturan di pulau Jawa, dan berbahaya karena terdapat
kabel bertegangan tinggi disekitar lahan sawah.
Mekanisme terbang dan kemampuan daya angkut yang dimiliki oleh pesawat
terbang dapat digantikan dengan menggunakan balon gas yang besar. Pada tahun 2010
di California balon dapat menerbangkan sebuah rumah dan pemiliknya yang bernama
Jonathan Trappe, selain itu sekelompok Tim dari National Geographic Channel pada
tahun 2011 juga berhasil menerbangkan sebuah rumah setinggi 3,000 m dengan
menggunakan 300 balon helium (Mobgenic 2012). Hal ini yang menjadi acuan bahwa
balon dapat digunakan untuk solusi lain dari penggunaan pesawat terbang. Balon yang
digunakan harus memiliki sistem kontrol dan sistem penyemprot agar pemeliharaan
dapat dilakukan dengan baik. Washer pump adalah sebuah pompa listrik yang biasanya
hanya digunakan untuk penyaluran cairan dari tangki ke wiper yang terdapat pada
mobil. Pompa tersebut memiliki kemampuan menyampaikan cairan 1.2 l/menit dan
hal tersebut memungkinkan pompa tersebut dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam
perancangan sebuah sistem penyemprot. Sistem penyemprot yang digunakan
mengadopsi sistem sprayer elektrik, dalam pembuatan sistem penyemprot selain

2
membutuhkan pompa elektrik, nozzle juga sangat dibutuhkan sebagai pemecah
molekul air yang disemprotkan ke lahan. Nozzle memiliki berbagai macam jenis,
namun setiap jenis nozzle digunakan untuk hasil penyemprotan yang berbeda-beda
atau sesuai dengan keinginan perancang. Penyaluran cairan dapat digunakan selang
dan sambungan selang yang sesuai dengan ukuran nozzle yang digunakan, dalam
penyemprotan selang dan sambungan selang atau penyaluran cairan haruslah baik agar
hasil penyemprotan sesuai dengan yang diinginkan.
Perumusan Masalah
Operasi penyemprotan tanaman padi di sawah sulit dilakukan karena kondisi
tanah pada sawah tidak terkonsolidasi ataupun tidak memiliki lapisan keras sehingga
alat konvensional seperti traktor sulit untuk digunakan untuk pemeliharaan tanaman
padi, maka diperlukan alat penyemprot padi yang berprinsip balon udara yang
kendalinya dapat dikontrol, namun diperlukan sistem atau unit penyemprot untuk
mendapatkan hasil semprot yang optimal.
Tujuan
Tujuan dilakukan penelitian ini adalah:
1. Merancang bangun unit penyemprot elektrik pada alat penyemprot padi tipe
balon.
2. Menguji kinerja sistem penyemprotan pada alat penyemprot padi tipe balon.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini hanya dibatasi pada perancangan, pembuatan dan pengidentifikasian kinerja sistem penyemprotan alat penyemprot padi tipe balon yang memanfaatkan
washer pump sebagai pompanya. Perhitungan secara numerik dilakukan menggunakan
Microsoft Excel untuk menghitung kapasitas kerja lapang dari sistem penyemprotan
pada alat penyemprot padi tipe balon tersebut.

TINJAUAN PUSTAKA
Padi
Padi merupakan tanaman pangan berupa rumput berumpun. Tanaman pertanian
ini berasal dari dua benua yaitu Asia dan Afrika Barat tropis dan subtropis. Beberapa
wilayah asal padi adalah Cina, India, Bangladesh Utara, Burma, Thailand, Laos, dan
Vietnam.

3
Tanaman padi dapat hidup dengan baik di daerah yang berhawa panas dan
banyak mengandung uap air. Hal tersebut menunjukkan padi dapat hidup dengan baik
pada daerah yang beriklim panas dan lembab. Pengertian ini menyangkut curah hujan,
temperature, ketinggian tempat, sinar matahari, angin dan musim. Curah hujan yang
dikehendaki pertahun berkisar 1500-2000 mm. Tanaman padi dapat tumbuh dengan
baik pada suhu diatas 23 oC. Sedangkan di Indonesia pengaruh suhu dapat diatasi
dengan baik, karena suhu di Indonesia hampir konstan sepanjang tahun, sedangkan
ketinggian tempat untuk tanaman padi adalah 0-065 mdpl. Tanaman padi memerlukan
sinar matahari, hal tersebut sesuai dengan syarat tumbuh tanaman padi yang hanya
dapat hidup di daerah berhawa panas. Angin memberi pengaruh positif dalam proses
penyerbukan dan pembuahan. Musim berhubungan erat dengan hujan yang berperan
didalam penyediaan air dan hujan dapat berpengaruh terhadap pembentukan buah
sehingga sering terjadi bahwa penanaman padi pada musim kemarau mendapat hasil
yang lebih tinggi daripada penanaman padi pada musim hujan dengan catatan apabila
pengairan baik (Aak 1990).
Salah satu pemeliharaan tanaman padi yaitu penyemprotan dilakukan untuk
berbagai keperluan. Pemberian pupuk adalah salah satu dari tujuan dari penyemprotan,
pemeliharaan tanaman padi menggunakan pupuk cair Green Grow untuk lahan 1000
m2 dengan target produksi 1 sampai dengan 1.5 ton pemupukan dilakukan sebanyak 3
kali. Pemupukan pertama dilakukan pada usia 10 hari setelah tanam dengan dosis
pupuk cair Green Grow 1 l ditambah 100 l air bersih, pemupukan kedua dilakukan
pada usia 25 hari setelah tanam dengan dosis 2 l ditambah 100 l air bersih, pemupukan
ketiga dilakukan pada usia 40 hari setelah tanam dengan dosis 3 l ditambah 150 l air
bersih (Ridwan 2011).
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). Penyemprotan melalui udara
dengan menggunakan pesawat ini dapat melakukan penyemprotan pada lahan yang
luas dalam waktu yang singkat, walau demikian penggunaan pesawat terbang ini juga
memiliki beberapa kekurangan yaitu biaya pengoperasian pesawat cukup mahal, bunyi
yang dihasilkan oleh mesin pesawat sangat mengganggu (bising), dan penggunaan
pesawat ini tidak dapat digunakan pada luas tanah pertanian yang kecil. Contoh
gambar penyemprotan menggunakan pesawat terbang dapat dilihat pada Gambar 1.

4

Gambar 1 Penyemprotan tanaman melalui media udara dengan menggunakan
pesawat terbang (sumber: Roberto 2010)
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 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 biasanya
digunakan:
Sprayer dengan Penggerak Tangan (Hand Operated Sprayer)
a) Hand sprayer
Jenis sprayer ini berukuran kecil, mudah dipegang sambil menyemprot
atau menggerakkan pompa udara. Ukuran volume tangki 250-1000 cc,
penggunaannya terbatas untuk menyemprot disekitar ruangan rumah, gedung,
dan taman-taman sekitar (tanaman hias dan lain lain). Butiran cairan yang keluar
cukup baik dan halus. Terdapat dua tipe atomizer, yaitu single action dan kontinu
action.
b) Sprayer otomatis (compressed sprayer)
Nama lain jenis ini adalah sprayer otomatis tipe knapsack. Tangki cairan
harus cukup kuat untuk menahan tekanan 10-15 kg/cm2 atau 140-200 psi.
Volume tangki tidak boleh diisi seluruhnya dengan air, karena diperlukan
adanya ruang 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.

5

c) Sprayer semi otomatis (knapsack sprayer)
Sprayer ini umumnya berbentuk seperti tas yang digendong oleh
operatornya. Sprayer ini tidak memerlukan tekanan tinggi, pembentukan tekanan
melalui pemompaan yang diberikan sebelum dan selama penyemprotan
berlangsung.
Jenis-jenis lainnya yaitu bruket sprayer, barel sprayer, wheel barrow
sprayer, dan slide sprayer. Jenis pompa yang digunakan pada setiap jenis sprayer
serupa dengan knapsack sprayer namun tangki obat terpisah dari pompa, ada
dalam bentuk bundar dan lain-lain.
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 mengaktifan saklar
yang memutus dan menyambungkan arus listrik dari aki menuju pompa. Bagian
elektrik sprayer terdiri dari:
a) 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 4.8 bar.
b) Accumulator (Aki)
Mekanisme kerja dari pompa tersebut terhubung dengan aki yang
memungkinkan persediaan energi yang dapat menggerakan pompa air.
Spesifikasi dari aki yang dipergunakan memiliki tegangan 12 V, arus DC, bobot
1.3 kg dan 6 Ah.
Bagian-bagian Sprayer dan Fungsi Operasionalnya
Bagian-bagian utama sprayer secara umum meliputi nozzle, pompa, pipa
penyalur, saringan, tangki cairan dan sebagian dilengkapi dengan alat pengukur
tekanan serta klep pengatur semprotan. Dari bagian-bagian di atas, nozzle meruapakan
bagian yang terpenting.
Nozzle adalah bagian sprayer yang menentukan karakteristik semprotan seperti
pengeluaran, sudut penyemprotan, lebar penutupan, pola semprotan, dan pola
penyebaran yang dihasilkan. Nozzle dibuat dalam bermacam-macam disain, setiap tipe
butiran cairan yang dihasilkan oleh nozzle yang khas dapat digunakan sesuai dengan
kebutuhan. Komponen yang dimiliki nozzle adalah body, penyaring, spuyer (nozzle
tips), dan nozzle cap.
Macam nozzle pada sprayer yaitu:
 Hollow cone nozzle
Cara yang menarik ke dalam nozzle mengalami pemutaran hingga
penyebaran butiran cairan berbentuk cincin. Besar atau kecilnya ukuran sprayer
ditentukan oleh tekanan yang diberikan dan tekanan tersebut ditentukan oleh
jarak pemutaran cairan. Semakin panjang lintasan pemutaran yang ditempuh,
semakin besar ukuran spray dan semakin kecil diameter penyebarannya.
Keuntungan penggunaan nozzle ini dapat diperoleh penyebaran ukuran butiran

6
spray yang seragam. Gambar dan hasil penyemprotan hollow cone nozzle dapat
dilihat pada Gambar 2 (a) dan (b).

(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 2 Hollow cone nozzle (a), hasil semprotan hollow cone nozzle (b), full cone
nozzle (c), dan hasil semprotan full cone nozzle (d) (sumber: Cooperative
Extension Service University of Kentucky 1914)


Full cone nozzle
Nozzle ini merupakan hasil modifikasi dari hollow cone nozzle. Prinsip
pembentukan spray hampir menyerepuai hollow cone nozzle tetapi pada full cone
nozzle diberikan tambahan internal axist jet yang tepat ukurannya untuk
memecahkan cairan di dalam nozzle yang sedang berputar. Pemecahan tersebut
mengakibatkan cairan menjadi hancur dan meninggalkan nozzle dalam bentuk
butiran spray berbentuk lingkaran penuh. Gambar dan hasil penyemprotan full
cone nozzle dapat dilihat pada Gambar 2 (c) dan (d).
 Fan type nozzle
Type ini dibuat dengan jalan membuat potongan halus atau saluran yang
menyilang permukaan luar dari plat tarikan. Bentuk tersebut menyebabkan
cairan yang meninggalkan nozzle akan berupa lembaran tipis seperti kipas, yang
kemudian akan pecah menjadi butiran-butiran spray, dengan penyebarannya
akan berbentuk elips penuh. Kelemahan nozzle ini mempunyai ukuran butiran
cairan yang tidak merata. Terutama pada bagian ujung tepi penyemprotan,
terdapat pengumpulan ukuran butiran yang besar-besar. Nozzle tipe ini
kebanyakan dipakai pada sprayer bertekanan rendah (20-100 psi) untuk
pengendalian hama (Udin H 2012). Gambar dan hasil penyemprotan fan type
nozzle dapat dilihat pada Gambar 3 (a), (b) dan (c).

(b)
(c)
(a)
Gambar 3 Fan type nozzle (a), hasil semprotan fan type nozzle dengan tekanan tinggi
(b), dan hasil semprotan fan type nozzle dengan menggunakan tekanan
rendah (c) (sumber: Cooperative Extension Service University of Kentucky
1914)

7
Penyemprotan Pestisida pada Padi
Dalam aplikasi pestisida ada beberapa ketentuan yang harus dilakukan petani
agar bisa efektif dan efisian dalam mengendalikan hama atau penyakit tanaman.
Ketentuan tersebut yaitu:
1. Tepat dosis/ konsentrasi. Dosis adalah kebutuhan pestisida per ha (l/ha)
sedangkan konsentrasi adalah kebutuhan pestisida per liter air (ml/l). Dalam
penggunaan pestisida, penggunaan dosis dibawah anjuran akan
mengakibatkan hama/ penyakit tidak mati kadang mengakibatkan hama
resisten sedangkan dengan dosis berlebihan akan mengakibatkan boros
biaya.
2. Tepat waktu. Sebaiknya waktu penyemprotan pagi hari sebelum jam 10 dan
sore hari setelah jam 3. Dipagi hari dipastikan belum banyak angin dan
matahari belum terik. Saat pagi hari hama-hama masih enggan bergerak.
3. Tepat cara. Cara aplikasi pestisida harus disesuaikan dengan bentuk atau
formulasi pestisida tersebut. Formulasi EC, SL, SC, WP, WDG diaplikasi
dengan penyemprotan. Sedangkan formulasi G harus diaplikasikan dengan
penaburan.
4. Tepat sasaran. Pengaplikasian pestisida harus disesuaikan dengan hama/
penyakit sasaran, bagaimana cara hidupnya, apa kelemahan hama/ penyakit
tersebut dan tentunya bagaimana cara kerja pestisida tersebut (kontak atau
sistemik).
5. Tepat kombinasi. Tidak sedikit petani yang mencampur lebih dari satu
pestisida dalam satu kali semprot. Harus dipahami bahwa pestisida tidak
seperti matematika, 1 + 1 pasti = 2. Dalam ilmu pestisida 1 + 1 bisa = 0 atau
1 + 1 bisa = 3. Maka dalam mencampur pestisida harus hati-hati. Ada
beberapa trik dalam pencampuran pestisida agar daya kerjanya sinergis (1 +
1 = 3) (Maspary 2011).

METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan selama bulan Februari 2014 sampai dengan November
2014 di Laboratorium Lapangan Siswadi Soepardjo, Departemen Teknik Mesin dan
Biosistem di Leuwikopo Bogor.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pompa elektrik (washer pump)
yang biasa digunakan pada wiper mobil yang berfungsi sebagai penghasil semprotan,
cone nozzle yang berfungsi sebagai penyebar cairan, selang ¼” yang digunakan
sebagai penyalur, Sambungan selang ¼” T dan L berfungsi sebagai penghubung
penyalur, galon/ tangki berfungsi sebagai penampung cairan yang akan digunakan,
Aki ataupun baterai yang berfungsi sebagai penyuplai listrik, kabel berfungsi sebagai

8
penyalur listrik, kertas duplex sebagai media untuk mengetahui droplet dari sprayer,
wantek sebagai pemberi warna cairan pada tangki, peralatan timbang untuk mengukur
bobot, gelas ukur kapasitas 1 l untuk mengukur volume cairan, dan penggaris/ mistar
untuk mengukur panjang serta peralatan bengkel. Sedangkan bahan yang digunakan
merupakan bahan yang berbentuk liquid atau cairan berupa pupuk cair maupun
pestisida.
Tahapan Penelitian
Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini secara umum meliputi
perancangan mekanisme sprayer, perancangan rangkaian penyambungan sprayer,
inventarisasi peralatan yang digunakan, pembuatan prototipe rancangan, kalibrasi dan
uji fungsional dan yang terakhir pengujian kinerja dengan simulasi ataupun
pendekatan-pendekatan tertentu. Diagram alir jalannya penelitian dapat dilihat pada
Lampiran 1.
Rumusan Ide Rancangan
Spesifikasi
Unit penyemprot yang dibuat memiliki keterbatasan berat sebesar 10 kg setelah
diinstalasikan pada mesin penyemprot, unit penyemprot dapat menghasilkan
semprotan yang berupa butiran-butiran air yang cukup kecil dan menyebar secara
seragam pada lahan, selain itu unit penyemprot dapat beroperasi dengan baik dan tidak
terjadi hubungan pendek pada saat unit dioperasikan.
Rancangan Fungsional
Tabel 1 Rancangan fungsional unit penyemprot padi tipe balon
Fungsi

Komponen (alternatif)

Komponen yang dipilih

Pengangkat unit sprayer

Pesawat terbang,
helikopter, balon

Balon

Pemompa cairan

Pompa motor bakar dan
pompa listrik

Pompa listrik

Penyalur cairan

Pipa dan selang

Selang

Bentuk penghubung saluran

T, L, dan +

T dan L

Nozzle

Hollow cone nozzle, full Full cone nozzle
cone nozzle, flat fan
nozzle

Penyuplai listrik

Listrik PLN dan baterai

Baterai

Rancangan Struktural
Dalam perancangan unit penyemprotan pada alat penyemprot padi tipe balon
perlu diperhatikan aspek rancangan struktural. Bagaimana unit ini dapat bekerja

9
dengan optimal maka perlu dipertimbangkan dalam pemilihan desain konstruksi alat
dan pemilihan nozzle. Nozzle yang diperlukan akan diuji kemudian ditentukan yang
paling optimum. Diagram alir rancangan struktural dapat dilihat pada Gambar 4.

Baterai

Tangki Cairan

Washer Pump

Selang

Nozzle
Gambar 4 Diagram alir rancangan struktural unit penyemprot pada alat penyemprot
padi tipe balon
a) Pengangkat unit sprayer
Balon dipilih untuk pengangkat unit sprayer yang didisain. Balon yang
digunakan menggunakan hidrogen sebagai gas pengisi dan balon tersebut
memiliki diameter sebesar 3.75 m dengan kemampuan angkat balon sebesar
14.2 kg dengan kecepatan rata-rata sebesar 1.157 m/s pada ketinggian 1.5 m.
b) Pemompa cairan
Rancangan yang dibuat memiliki keterbatasan berat total yang ditetapkan
sebesar 10 kg sehingga jenis pompa motor listrik menjadi solusi hal tersebut.
Motor listrik pun memiliki jenis dan ukuran yang berbeda-beda, washer pump
dipilih sebagai komponen yang dipilih dikarenakan dimensi yang dimiliki
washer pump cukup kecil yaitu tidak lebih besar dari 8 cm × 5 cm, namun
washer pump dapat menghasilkan debit yang cukup untuk penyemprotan yaitu
sebesar 1.2 l/menit dengan tegangan yang dibutuhkan sebesar 12 V.
c) Penyalur dan penghubung saluran cairan
Banyak sekali ukuran selang yang terdapat dipasaran, namun pada
pemilihan komponen untuk selang dan sambungan selang yang digunakan
disesuaikan dengan jenis dan ukuran nozzle yang digunakan. Setelah mencari
dan mencocokan jenis sambungan dan selang yang digunakan, akhirnya dipilih
selang berukuran ¼” dan sambungan selang ¼” berbentuk T dan L sebagai
sambungan. Selain dari ukuran nozzle, kemampuan dan jenis pompa juga
menjadi acuan dalam pemilihan ukuran selang yang digunakan.
d) Nozzle
Rancangan yang dibuat membutuhkan semprotan yang dropletnya
tersebar pada setiap diameter yang dihasilkan, hal tersebut memiliki dua
pilihan yaitu jenis full cone nozzle dan fan type nozzle. Kedua jenis nozzle
tersebut memungkinkan untuk digunakan, namun dipilih full cone nozzle
sebagai komponen yang digunakan. Hal tersebut dikarenakan suku cadang dan
sambungan untuk nozzle jenis tersebut terdapat banyak dipasaran dan mudah
untuk ditemukan.

10
e) Penyuplai listrik
Aki dipilih sebagai penyuplai listrik yang dibutuhkan oleh pompa, aki yang
digunakan memiliki kapasitas 3.5 Ah dan tegangan 12 V. Jenis aki tersebut
dipilih karena tegangan yang dimiliki oleh aki tersebut sesuai dengan tegangan
yang dibutuhkan oleh washer pump yaitu sebesar 12 V.
f) Rancangan jarak antar nozzle
Penyemprotan yang dihasilkan oleh satu nozzle memiliki diameter mayor
dan minor tertentu. Rancangan jarak antar nozzle ini berfungsi untuk
menentukan kelebihan penyemprotan (overlap) agar penyemprotan lebih
seragam. Overlap yang biasa digunakan dalam perancangan unit sprayer dapat
dilihat pada Gambar 5 (a) dan (b).

(a)

(b)
Gambar 5 Unit sprayer dengan overlap 50 % (a) dan unit sprayer dengan overlap 100
% (b) (sumber: Cooperative Extension Service University of Kentucky 1914)
Perancangan Mekanisme Sprayer
Perancangan mekanisme sprayer dimaksudkan untuk menentukan komponenkomponen yang digunakan, dalam hal ini komponen yang digunakan adalah selang
air, penghubung selang, dan nozzle. Spesifikasi komponen yang digunakan yaitu
sebagai berikut:
Selang Air
Selang air yang digunakan berukuran ¼”, penentuan ukuran selang yang
digunakan disesuaikan dengan jenis washer pump yang digunakan untuk perancangan
mekanisme sprayer, pada penelitian ini washer pump yang digunakan memiliki lubang
keluaran yang sesuai dengan selang ¼”.

11
Penghubung Selang
Penghubung selang yang digunakan adalah penghubung T dan L. Penghubung
yang digunakan yaitu penghubung khusus yang sesuai dengan selang yang digunakan.
Penghubung tersebut membantu untuk tahap penyambungan dan perataan tekanan
pada sistem.
Nozzle
Nozzle yang digunakan berjenis cone nozzle yang bertipe full cone nozzle yang
memiliki pola semprotan bulat penuh berisi. Nozzle yang digunakan memiliki hasil
penyemprotan maksimal yang berdiameter minor 0.8 m pada ketinggian 1.5 m.
Ketinggian tersebut disesuaikan dengan ketinggian pada saat sistem akan digunakan.
Perancangan Rangkaian Penyambungan Sprayer
Perancangan rangkaian penyambungan sprayer dimaksudkan untuk
mendapatkan dan menghasilkan rangkaian penyambungan yang baik. Penyambungan
sistem sprayer menentukan hasil semprotan yang akan dikeluarkan oleh nozzle, adapun
yang menjadi perhatian dalam perancangan rangkaian penyambungan sprayer adalah
penyebaran tekanan yang terdapat pada sistem sprayer harus tersebar merata.
Pembuatan rangkaian penyambung sprayer digunakan penghubung selang yang
berbentuk T dan L dan cocok dengan selang air yang digunakan yaitu selang air
berdiameter ¼” dan saat dilakukan penyambungan tidak terjadi kebocoran tekanan
maupun cairan yang akan disalurkan.
Pembuatan Prototipe Rancangan
Pada tahap ini perlu dilakukan ketelitian yang besar untuk mendapatkan hasil
prototipe sesuai dengan yang diharapkan, selain itu agar tidak terjadi kerusakan pada
motor/ washer pump akibat kesalahan pemasangan komponen listrik.
Pengujian dan Pengambilan Data
Parameter yang diukur pada penelitian ini adalah:
a) Debit cairan
Tangki air diisi penuh, waktu perhitungan dimulai ketika air mulai keluar
dari selang dan ditampung pada wadah penampung dan dihentikan ketika telah
mencapai 1 menit. Tahap berikutnya adalah dilakukan penimbangan terhadap
wadah penampung yang sebelumnya telah diketahui bobotnya. Bobot wadah
yang telah terisi dikurangi dengan berat wadah kosong.
=

�

Dimana:

(1)

−�

Wb : berat wadah (g)
Wba : berat wadah setelah
terisi cairan (g)

Q
t

: debit cairan (l/menit)
: waktu (menit)

12
b) Droplet nozzle
Media untuk menunjukkan droplet disediakan di lahan dan alat
penyemprot padi tipe balon dioperasikan pada ketinggian 1.5 m di atas media
tersebut. Alat penyemprot dioperasikan dan menyalurkan cairan yang berasal
dari tangki menuju nozzle sampai droplet yang dihasilkan oleh nozzle terjiplak
pada media yang disediakan. Setelah droplet telah terjiplak pada media yang
disediakan, digunkan meteran untuk mengukur diameter yang dihasilkan oleh
nozzle.
c) Keseragaman hasil penyemprotan
Beberapa wadah untuk menapung hasil penyemprotan disediakan,
kemudian wadah tersebut diletakkan di lahan dengan jarak 20 cm tiap
wadahnya sepanjang 2 m secara horizontal dan dengan jarak 30 cm secara
vertikal sejauh 3 m. Alat penyemprot padi dioperasikan dan melewati semua
wadah yang disediakan. Setelah alat penyemprot melewati semua wadah yang
disediakan dan wadah menampung cairan yang telah disemprotkan oleh alat
penyemprot selama pengoperasian alat. Kemudian air pada setiap wadah
ditimbang menggunakan timbangan.
d) Lebar kerja
Media yang digunakan pada saat pengujian droplet nozzle diukur
menggunakan meteran dan didapatkan lebar kerja dari alat penyemprot padi
tipe balon.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Prototipe
Prototipe unit penyemprot yang telah dibuat memiliki panjang sebesar 1.6 m dan
sepanjang 1.6 m tersebut terdapat 4 nozzle yang setiap nozzle memiliki jarak sepanjang
40 cm. Penyaluran cairan dari tangki yang disampaikan pompa melalui selang
diletakkan di tengah agar semprotan dua nozzle bagian kanan menghasilkan semprotan
yang sama dengan dua nozzle bagian kiri. Setelah unit dipasangkan dengan alat
penyemprot, bobot keseluruhan dengan tangki yang terisi cairan didapatkan sebesar
8.2 kg.
Tabel 2 adalah hasil pengecekkan debit yang dapat dihasilkan oleh washer pump
dan didapatkan rata-rata debit yang dihasilkan sebesar 1.21 l/menit, namun pada
perhitungan yang membutuhkan nilai debit yang dimiliki oleh washer pump digunakan
1.2 l/menit. Washer pump yang digunakan ialah washer pump bermerek denso yang
membutuhkan input sebesar 12 V. Gambar washer pump yang digunakan dapat dilihat
pada Gambar 6.

13

Tabel 2 Pengecekkan debit yang dimiliki oleh washer pump
Ulangan

Debit washer pump
(l/menit)

1

1.22

2

1.18

3

1.22

4

1.22

5

1.20

Rata-rata

1.21

Gambar 6 Pompa wiper pada mobil (washer pump)
Obat atau pupuk cair yang digunakan memiliki dosis 1 l pupuk pekat dicampur
dengan 50 l air atau 1 : 50 (penggunaan pupuk cair Green Grow). Selain itu unit
penyemprot dirancang memiliki kapasitas penyemprotan sebesar:
(2)

�=

�.
Dimana:
Kp : Kapasitas penyemprotan (m3/m2)
Q
: Debit sprayer (l/menit)
v
: Kecepatan maju alat (m/jam)
L
: Lebar kerja (m)
= . l/menit setara dengan . × −
/
v (kecepatan maju alat) ditetapkan sebesar 1 m/s atau setara dengan 3600 m/jam
sedangkan L (lebar kerja) ditetapkan sebesar 1.6 m, maka didapatkan Kp (kapasitas
penyemprotan) sebesar:
. × −
/
�=
× .
�= .

×

−5

/

= .

/

=

l/ha

14
Dari perhitungan ini maka per hektarnya dibutuhkan campuran pupuk cair dan air
sebanyak 106 l/ha. Karena penggunaan pupuk cair memiliki dosis 1 l pupuk cair
dicampur dengan 50 l air, maka dibutuhkan ±2 l pupuk cair untuk lahan berukuran 1
ha. Tangki yang digunakan ditetapkan dapat menampung volume campuran pupuk cair
sebesar 5 l, maka dalam pengoperasian alat penyemprot ini dibutuhkan pengisian
tangki sebanyak 22 kali pada lahan yang memiliki luas 1 ha.
Kinerja Prototipe Unit Penyemprot
Tabel 3 Hasil uji debit tiap nozzle
1

Nozzle

2

3

4

(ml/menit) (ml/menit) (ml/menit) (ml/menit)

Ulangan 1

251.56

255.15

255.24

252.08

Ulangan 2

253.17

255.93

255.46

253.75

Ulangan 3

252.87

252.89

254.09

252.07

Rata-rata

252.53

254.66

254.93

252.63

Standar deviasi

0.86

1.58

0.74

0.97

Koefisien variasi (%)

0.34

0.62

0.29

0.38

Tabel 3 menunjukkan bahwa washer pump yang digunakan dapat menghasilkan
penyaluran cairan yang cukup seragam dengan koefisien variasinya tidak lebih besar
dari 1 % dan dari data tersebut dapat diketahui bahwa washer pump yang di gunakan
memiliki efisiensi sebesar 84.56 %.
Tabel 4 Hasil uji diameter maksimum dan diameter minimum yang dihasilkan tiap
nozzle
1
Nozzle

Maks
(cm)

2
Min
(cm)

Maks Min
(cm) (cm)

3
Maks
(cm)

4
Min
(cm)

Maks Min
(cm) (cm)

Ulangan 1

79.00 76.4

82.00 77.80 81.00 78.30 79.00 75.80

Ulangan 2

78.50 73.2

79.00 75.00 79.50 76.50 78.50 74.50

Ulangan 3

79.00 77.5

81.00 78.60 81.00 77.70 77.50 76.60

Rata – rata 78.83 75.70 80.67 77.13 80.50 77.50 78.33 75.63
a

Diameter yang dihasilkan oleh nozzle pada ketinggian 1.5 m; Maks: maksimum, Min:
minimum.

Tabel 4 adalah tabel hasil yang didapatkan dari pengujian sistem sprayer pada
alat penyemprot padi tipe balon. Data tersebut menunjukkan bahwa unit penyemprot
yang dirancang dan dibuat dapat menghasilkan semprotan yang seragam. Data tersebut
dapat menunjukkan bahwa tekanan pada setiap nozzle seragam karena keseragaman
yang dihasilkan dipengaruhi oleh tekanan yang dihasilkan pompa (washer pump) pada

15

setiap nozzle. Diameter maksimum adalah diameter yang dihasilkan oleh nozzle dan
terproyeksi pada media dan menunjukkan diameter terbesar yang disemprotkan oleh
nozzle, sedangkan diameter minimum adalah diameter yang dihasilkan oleh nozzle dan
terproyeksi pada media dan menunjukkan diameter terkecil yang disemprotkan oleh
nozzle, hal tersebut dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7 Diameter yang dihasilkan oleh unit penyemprot pada alat penyemprot padi
tipe balon
Tabel 5 Hasil uji lebar kerja sistem sprayer pada alat penyemprot padi tipe balon
Lebar kerja
Ulangan
(cm)
1
220.00
2
217.00
3
216.00
Rata-rata
217.67
Tabel 5 adalah tabel hasil pengujian lebar kerja yang dapat dilakukan oleh alat
penyemprot padi tipe balon, dari tabel tersebut menunjukkan bahwa sistem
penyemprotan yang terdapat pada alat penyemprot padi tipe balon memiliki lebar kerja
rata-rata sebesar 217.67 cm. Alat penyemprot padi tersebut diasumsikan memiliki
kecepatan maju sebesar 1.157 m/s dan waktu belok selama 20 s. Dari hasil asumsi
tersebut didapatkan kemampuan unit sprayer pada alat penyemprot padi tipe balon
dapat menyemprot lahan seluas 2.52 m2 dalam 1 s setara dengan 0.91 ha/jam belum
termasuk waktu belok. Gambar hasil semprotan yang dapat dihasilkan unit sprayer
dapat dilihat pada Gambar 8.

16
Kapasitas lapang teoritis (KLT) unit penyemprot dapat dihitung menggunakan
persamaan berikut:
(3)
� =�×
Dimana:
KLT
: Kapasitas lapang teoritis (ha/jam)
v
: Kecepatan rata-rata (m/s)
L
: Lebar kerja penyemprotan (m)
�= .
�= .

/ × .
/ = .

ℎ /

Gambar 8 Hasil semprotan unit sprayer dari unit penyemprot pada alat
penyemprot padi tipe balon
Untuk menghitung kpasitas lapang efektif (KLE) diperlukan lama waktu kerja (WK),
di asumsikan waktu belok unit penyemprot selama 20 s dan lahan seluas 1 ha dengan
panjang dan lebar lahan 100 m. Kecepatan yang dimiliki unit penyemprot 1.157 m/s,
maka WK yang dimiliki unit penyemprot tersebut dapat dihitung dengan persamaan
berikut:
(4)
�
� = ( × ) + (( − ) × )
�

Dimana:
WK : Waktu kerja (jam)
ll
: Lebar lahan (m)
lk
: Lebar kerja (m)
pl
: Panjang lahan (m)
v
: Kecepatan unit penyemprot (m/s)
tb
: Waktu belok (s)

�

�

=(

=

�=

.

.

×

.
+

⁄

=

)+ (
.

.

− )×

= .

�
Dimana:
KLE : Kapasitas lapang efekrif (ha/ jam)
L
: Luas lahan (ha)

(5)

17

�=

.

ℎ

ℎ ⁄

= .

Dengan didapatkannya nilai KLT dan KLE melalui perhitungan, maka efisiensi lapang
(eff) dapat dihitung dengan persamaan berikut:
�
(6)
� =
×
%
�
Dimana:
Eff
: Efisiensi lapang (%)
�

=

�

=

.
.

ℎ ⁄
ℎ ⁄
. %

×

%

Distribusi dalam Lebar Kerja
Nosel 1

Nosel 3

Nosel 2

140.000

Nosel 4

127.208

127.143

Volume cairan (ml)

120.000
101.226

101.513

101.917

101.438

101.283

100.000
75.760

80.000
60.000
40.000

50.527
25.253

25.263

20.000
0.000
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Nomor gelas
Volume cairan

Gambar 9 Grafik keseragaman sebaran penyemprotan alat penyemprot padi tipe balon
yang memiliki 4 nozzle dengan jarak antar gelas sepanjang 20 cm dan jarak
antar nozzle sebesar 40 cm pada overlap 100 %
Gambar 9 menunjukkan hasil keseragaman sebaran yang dihasilkan oleh
keempat nozzle pada alat penyemprot padi tipe balon. Volume air yang sampai pada
permukaan lahan yang ditampung oleh wadah berupa gelas hanyalah beberapa persen
saja, hal tersebut disebabkan ukuran gelas yang lebih kecil dari diameter mayor
maupun minor yang dihasilkan alat penyemprot padi tipe balon. Identifikasi ini
mengikuti cara kerja partenator yang berfungsi sebagai alat pengecek keseragaman
sebaran yang dimiliki oleh sistem penyemprotan pada alat penyemprot padi tipe balon.
Data pengujian yang didapatkan adalah hasil dari rancangan sistem penyemprotan
yang memiliki empat nozzle dan memiliki jarak antar nozzle sejauh 40 cm, jarak
tersebut dipakai karena pengujian menggunakan 1 nozzle menghasilkan diameter
berkisaran antara 79-83 cm. Diameter tersebut digunakan sebagai acuan untuk

18
menentukan jarak antar nozzle agar didapatkan hasil kerja unit penyemprotan menjadi
optimal.

Distribusi dalam Lebar Kerja Teoritis
90

Nosel 1

80

Nosel 2

Nosel 3

Nosel 4

Volume (ml)

70
60
50
40
30
20
10
0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Titik perkiraan

11

12

13

14

Volume

Gambar 10 Grafik distribusi teoritis menggunakan overlap 50 % dengan jarak antar
nozzle sepanjang 60 cm, jarak antar titik 20 cm, dan lebar kerja aktual
sepanjang 1.8 m
Gambar 10 menunjukkan bahwa penggunaan overlap 50 % dalam perancangan dan
pembuatan unit sprayer memungkinkan untuk diterapkan.

Evaluasi Kinerja
Unit penyemprot memiliki bobot total sebesar 8.2 kg, hal tersebut sesuai dengan
spesifikasi yang diinginkan yaitu bobot total maksimum sebesar 10 kg. Disamping itu
unit penyemprot yang telah dibuat dapat menghasilkan semprotan yang berupa
butiran-butiran air dan menyebar cukup seragam pada lahan, selain itu dalam
pengoperasian unit penyemprot tidak terjadi hubungan pendek dan dapat beroperasi
dengan baik.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Sistem penyemprotan pada alat penyemprot padi tipe balon ini sudah dibuat dan
diuji coba. Data pengujian menunjukkan sistem penyemprotan pada alat penyemprot
padi tipe balon ini dapat beroperasi dengan baik. Pompa memiliki debit secara teoritis
sebesar 72 l/jam, aktual sebesar 60.89 l/jam, dan efisiensi pompa sebesar 84.56 %.
Setiap nozzle memiliki debit yang mendekati seragam dan memiliki koefisien variasi
(kv) yang tidak lebih dari 1 % yaitu 15.15 l/jam dengan kv sebesar 0.34 % (nosel 1),

19

15.28 l/jam dengan kv sebesar 0.62 % (nosel 2), 15.30 l/jam dengan kv sebesar 0.29
% (nosel 3), dan 15.16 l/jam dengan kv sebesar 0.32 % (nosel 4). Unit penyemprot ini
memiliki kapasitas lapang teoritis setara dengan 0.91 ha/jam pada kecepatan maju
setara dengan 4.17 km/jam.
Saran
Untuk meningkatkan kinerja sistem penyemprotan perlu dilakukan penambahan
pompa (washer pump) yang digunakan dan penambahan nozzle untuk keluaran. Untuk
meneruskan atau meninjau kembali sistem yang telah diteliti ini pemanfaatan pompa
yang memiliki kemampuan kerja yang lebih baik juga disarankan untuk digunakan
agar mendapatkan kinerja yang lebih optimal.

DAFTAR PUSTAKA
Aak. 1990. Agronomi Tanaman Padi I. Teori Pertumbuhan dan Meningkatkan Hasil
Padi. Padang (ID): Lembaga Pusat Penelitian Pertanian Padang.
Daywin FJ, Sitompul RG, Imam H. 1992. Mesin-Mesin Budidaya Pertanian. Bogor
(ID): JICA-DGHE/ IPB Project.
Maspary. 2011. Cara Mudah Fermentasi Urine Sapi Untuk Pupuk Organik Cair.
Gerbang Pertanian [Internet]. [diunduh 2014 Juli 13]. Tersedia pada:
http://www.gerbangpertanian.com/2010/04/cara-mudah-fermentasiurine-sapiuntuk.html.
Mobgenic. 2012. Aksi Menerbangkan Rumah dengan Balon yang Terinspirasi Film
Animasi Up. Mobgenic [Internet]. [diunduh 2015 Januari 21]. Tersedia pada:
http://www.mobgenic.com/2012/11/21/aksi-menerbangkan-rumah-denganbalon-yang-terinspirasi-film-animasi-up/.
Smith HP, Wilkes LH. 1996. Mesin dan Peralatan Usaha Tani (edisi ke 6 Penerjemah
Ir. Tri Purwadi, MEng.). Yogyakarta (ID): UGM pr.
Ridwan. 2011. Teknis Pemupukan Padi. PPC [Internet]. [diunduh 2014 Des 27].
Tersedia pada: http://www.ppc-greengrow.com/p/teknis-pemupukan-padi.html.
Roberto. 2012. Equuipment Setup for Aerial Application of Liquid Pesticides. LSU
[Internet]. [diunduh 2015 Jan 15]. Tersedia pada: http://www.lsuagcenter.com.
Udin H. 2012. Sprayer Mekanisasi Pertanian. Ternate (ID): Universitas Khairun.

20

LAMPIRAN
Lampiran 1 Tahapan penelitian

Mulai

Identifikasi Permasalahan

Perumusan dan Penyempurnaan
Ide Rancangan

Pemilihan Konsep, Analisis
dan Pembuatan Gambar Kerja

Pembuatan Prototipe Sistem

Uji Fungsional
Modifikasi
Tidak
Berhasil
?
Ya
Uji Kinerja

Penginstalasian Unit
pada Alat

Selesai

Kriteria berhasil atau tidaknya pada tahapan uji fungsional adalah:
 Tidak terjadi hubungan pendek dalam sistem kelistrikan.
 Motor listrik (washer pump) dapat beroperasi dengan baik.
 Tidak terdapat kebocoran pada unit sprayer yang dibuat.
 Nozzle dapat berfungsi dengan baik yaitu memecahkan molekul air yang
dialirkan dari tangki oleh washer pump.

21

Lampiran 2 Pengolahan data
Tabel 6 Hasil uji keseragaman dalam lebar kerja semprotan
Ulangan

Nomor Gelas
1 (ml)

2 (ml)

3 (ml)

4 (ml)

5 (ml)

6 (ml)

1

25.156 75.468 100.983 101.342 127.225 102.078

2

25.317 75.951 101.544 101.820 127.642 102.278

3

25.287 75.861 101.150 101.152 126.563 101.396

Rata-rata

25.253 75.760 101.226 101.438 127.143 101.917

Tabel 7 Lanjutan hasil uji keseragaman dalam lebar kerja semprotan
Ulangan

Nomor Gelas
7 (ml)

8 (ml)

9 (ml)

10 (ml)

11 (ml)

1

127.295

101.464

101.148

50.416

25.208

2

127.606

101.842

101.671

50.750

25.375

3

126.723

101.232

101.030

50.414

25.207

Rata-rata

127.208

101.513

101.283

50.527

25.263

Pengolahan data yang dilakukan pada uji keseragaman semprotan adalah
mendapatkan rata-rata keseragaman yang dihasilkan dari uji yang dilakukan
pengulangan sebanyak tiga kali.
�
�
�
+ + ⋯+
� �
�
Keterangan:
R
: rataan
x2
: data ke-2

(7)

=

Contoh perhitungan:
Rataan pada gelas uji no-8
.
.
=(
+
+
=

.

x1
xn

.

: data ke-1
: data ke-n

)

22
Efisiensi pompa yang terdapat pada unit sprayer
Data yang diketahui adalah:
Qpompa
: 1200 ml/menit
Qkerja : 1014.75 ml/menit
dari data tersebut dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut
� =( −

−

��

)×

(8)

%

Keterangan:
Ep
: Efisiensi pompa pada unit penyemprot (%)
Qpompa : Debit cairan yang dihasilkan oleh pompa (washer pump) (ml/ menit)
Qkerja : Debit cairan yang dihasilkan oleh pompa yang sudah melalui sistem
: yang dibuat (ml/ menit)

� =

� =

� =

(

−

− .
. %

−
×

%

.

)

×

%

Perhitungan efisiensi pompa yang telah dilakukan menunjukkan bahwa debit
yang dihasilkan oleh pompa mengalami penurunan sebesar 15.4 %, hal tersebut terjadi
disebabkan adanya gesekan antara cairan dengan dinding selang, terdapatnya
sambungan pada unit, dan adanya sambungan berbentuk L dan T yang mengakibatkan
terdapatnya belokan pada saat penyaluran.
Kemampuan kerja sistem sprayer
Tabel 5 menunjukkan hasil uji lebar kerja unit sprayer pada alat penyemprot padi
tipe balon dengan nilai rata-rata lebar kerja 2.18 m. Diasumsikan kecepatan alat
penyemprot padi tipe balon tersebut sebesar 1.157 m/s. Kemampuan kerja sistem
sprayer yang dibuat dapat dihitung dan diketahui dari data tersebut.
Saat beroperasi lebar kerja yang dapat dilakukan sama dengan lebar kerja yang
dihasilkan oleh sprayer yaitu sebesar 2.18 m. Jadi sprayer pada alat penyemprot padi
ini memiliki kemampuan kerja per detiknya seluas
.
× .
= .
−
Kemampuan kerja = .
/
Perhitungan tersebut menunjukkan bahwa unit sprayer pada alat penyemprot padi ini
memiliki kapasitas lapang teoritis sebesar 0.91 ha/jam pada kecepatan 1.157 m/s.

23

Lampiran 3 Data perancangan
Tabel 8 Pengujian lebar kerja dengan satu nozzle
Ulangan

Lebar Kerja (cm)

1

78.40

2

81.60

3

79.20

4

82.30

5

80.00

Rata-rata

80.30

Tabel 8 merupakan pengujian menggunakan satu nozzle dengan tujuan
merancang jumlah nozzle yang digunakan serta menentukan jarak antar nozzle pada
unit penyem-prot yang dirancang. Rata-rata diameter yang yang dihasilkan oleh nozzle
adalah 80.3 cm, maka dirancang sebuah unit penyemprot dengan 4 nozzle dan jarak
antar nozzle sepanjang 40 cm. Agar unit dapat menghasilkan lebar kerja ditambah
dengan overlap sepanjang 2 m, maka digunakan overlap sebesar 100 % untuk
rancangan unit penyemprot ini. Selain kemampuan menghasilkan diameter semprotan
distribusi cairan yang dapat dihasilkan oleh nozzle menjadi sebuah pertimbangan.
Distribusi cairan satu dengan satu nozzle dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9 Distribusi cairan satu nozzle
Ulangan

Nomor gelas
1 (ml)

2 (ml)

3 (ml)

4 (ml)

5 (ml)

1

65.96

89.30

100.46

86.25

69.00

2

67.68

89.10

99.24

85.14