Karakteristik Termal Aliran Larutan Nutrisi Sepanjang Pipa Lateral pada Sistem Hidroponik Substrat

SJPSI

KAJIAN KARAKTERISTIK TEMAL
ALIRAN LARUTAN NUTRISI SEPANJANG PIPA LATERAL
PADA SISTEM iDROPONIK SUBSTRAT

OLEH:
DWI JATI INDARTI
F01496052

2002
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TENOLOGI PERTANIAN
INSTlTUT PERTANIAN BOGOR

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

KAJIAN KARAKTERISTIK TERMAL
ALIRAN LARUTAN NUTRISI SEPANJANG PIPA LATERAL
PADA SISTEM HIDROPONIK SUBSTRAT


SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SarjanaTeknologi Pertanian
Pada Jurusan Teknik Pertanian
FakultasTeknologi Pertanian

Oleh:

DWI JATIINDARTI
FOl496052

Dwi Jati Indarti. F01496052. Karateristik Termal Aliran Larutan Nutrisi
Sepanjang Pipa Lateral Pada Soistem Hidroponik Substrat.

Di bawah

bimbingan Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, MSc. 2002


Ringasan

Hidroponik adalah suatu teknik budidaya tann tanpa menggunakan
media tanah. Berdasarkan jenis medianya dikenal dua jenis sistem hidroponik
yaitu hidroponik kultur air dan substrat. Hidroponik kultur air menggunakan air
sebagai media tanamnya, sedangkan pada sistem bidroponik subsrat, tanaman
ditumbuhkan pada suatu media inert yang bisa berupa pasir, rockwool, kerikil,
erlit dan sebagainya. Pada sistem hidroonik subsrat, sistem engairan yang
digunakan bersifat terbuka, yaitu air bersama larutan nurisi dialirkan ke tanaman
dengan jumlah tertentu, sebingga dapat langsung diserap akar tanaman.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan data dasar mengenai
distribusi tempemtur larutan nutrisi sepanjang pipa lateral, membuat proram
simulasi prediksi temperatur larutan nutrisi sepanjang lateral, serta melakukan
validasi temperatur hasil prediksi terhadap temperatur hasil pengukuran.
Penelitian dilakukan pada bulan Februari-Maret 2001 di rumah kaea PT

1. ncak sa Peralalan.yan..digunakan.dalam penclitian ini adalah

.. ... .. ...


•.

hybrid recorder,

tennokopel, tennometer,

hidroponik subsrat dan pressure

gauge.

heat flow meter,

komponen sistem

Pengukuran parameter lingkungan meliputi temperatur udara di dalam
rumah a, temeratur larutan nurisi di dalam tangki, temperatur pipa,
temperatur h, temperatur mulsa dan temperatur larutan nutrisi sepanjang pipa
lateral yang diukur padaJarak.0.2, 1.2,.2.2,.3.2,.4.2,.5.2,.6.2 darihilir pipa.lateraL
Pengukuran dilakukan bersamaan dengan pemberian larutan nutrisi.
Untuk memprediksi disribusi temperatur larutan nutrisi sepanjang pipa

lateral, input yang digunakan adalah temperatur larutan nutrisi di hilir yang
dianggap senbagai Tl dan temperatur pipa (Tp) yang dianggap seragam di setiap
titik sepanjang pipa. Nilai tekanan pada hilir lateral (EI) diperoleh dari hasil
pengukuran dengan pressure gauge. Nilai koeisien gesekan pada hilir pipa (PI )
dan debit di hilir (Ql) didapatdepgan memasukan_ aktr�faktor_awal yangJelah
diasumsikan nilainya (vI = 0; QO = 0) ke dalam persamaan. Koeisien
konduktiitas pipa adalah 0.1157 W/m."C.
Selama mengalir dari hulu ke hilir, temperatur larutan nurisi mengalami
peningkatan. Perubahan temperatur huIu-hilir terbesar diperoleh pada saat
temperatur udara dan pipa mencapai titik maksimum. T emperatur larutan nutrisi
yang mengalir pada pipa lateral yang diletakkan di atas tanah relatif lebih rendah
dibandingkan temperatur larutan nurisi yang mengalir di dalam pipa lateral yang
dilekn di atas mulsa. Pada penn tanggal 17 Maret 2001 menunjukan
perubahan temperatur hulu-hilir yang terbesar teIjadi pada pukul 13.25, dimana
pada saat itu temperatur hilir mencapai 31.4°C dengan temperatur hulu 29.2°C.
Sedangkan di saat yang na, temperatur udara dan pipa juga mencapai titik
maksimum yaitu 36.4°C dan 37.7°C. Untuk lateral di alas tanah perubahan
temperatur hulu-hilir yang terbesar juga terjadi pada pukul 13.25. Dimana saat jtu
temperatur larutan nutrisi di hilir pipa lateral adalah 30.5°C dengan temperatur


hulu 29.5°C, sedangkan temperatur udara di saat itu mencapai 36.4°C. dan
temperatur pipa 33.8°C. Hasil pengukuran tanggal 17 Mt menunjukan bahwa
nilai keisien determinasi tertinggi untuk pipa lateral diatas mulsa terjadi pada
pukul 11.15 yaitu sebesar 0.9827, n untuk pipa lateral di atas b teljadi pada
pukul \3.25 sebesar 0.9849.
Pengujian hubungan antara temperatur prediksi n temperatur

hasil

pengukuran dilakukan dengan anaiisis reresi erdasarkan koeisien intersep (a)
n radien b. Semakin jaub i ujung hilir pipa laeral, nilai error prediksi

terhadap temperatur basil pengukuran semakin besar.
Evaluasi distrihusi temperatur larutan nutrisi sepanjang pipa lateral
menggunakan proram simulasi me:n koeisien korelasi,yang·besr -pada
keadaan cuaca cerah, pada keadaan cuaca mendung dan pada keadaan cuaca
mendung. Namun pada cuaca cerah dan mendung kofisien determinasinya tidak
menunjukan suatu ola yang teratur. Di hasil ini dapt disimpulkan bahwa
pengamatan keadaan cuaca secara kualitatif tidak dapat dijadikan parameter
embeda untuk menentukan prediksi disribusi temeratur larutan nurisi

sepanjang lateral.

KATA PENGANTAR

Segala

pqji

bagi

Allah

SWT.

atas

segala

rahmat.


nikmat

dan

pCl1o!ongannya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Shalawat dan
salam sclalu tercurah kcpada jlUljungan kita Rasulullah SAW beserta seluruh
keluarga, shahabat dan pengikutnya hingga akhir zaman.
Bersama ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
I.

Dr. Ir. Hen)! Suhardiyanto. MSc yang tclah memberikan bimbingan dan
pcngarahan selama penelitian dan penulisan skripsi ini.

1.

If. Leopold Nelwan dan Yudi Chadirin STP yang telah bersedia

menjadi

penguji dan memberikan masukan pada skripsi ini.

3.

Pak Abdurrahman yang telah meberikan izin untuk melakukan penelitian di
Kebun Percobaan PT WIKA. Puncak.

4.

Kedua orang tlia dan kakakku tersayang yang telah memberikan dorongan,
kasih sayang dan doanya bagi keberhasilan penulis.

5.

Pak Ahmad, Pak Eman, Pak Tresnadi, Pak Suryaden atas bantuannya selama
penelitian

6.

Mbak

TilL


Endang.

Adi.

Ricky

dan

adik-adikku

Donna,

Eni

alas

kekompakannya.
7.


Rekan-rekan di Edelweiss atas support dan canda tawanya selama ini

8.

Nila. adik sekaligus teman sekamar atas perhatiannya selama ini

9.

Yuni, Indri. Tintin. Ayis dan seluruh rekan TEP 33.1 wOn/forget U. pals!!

10. Rekan rekan lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu
Akhir kata penulis berharap semoga penelitian ini dapat bermanfaat bagi yang
membutuhkan.

Bogor.

JJni 2002

penulis


DATARISI

KATA PENGANTAR ..........................................................................................
DAFT AR ISI.........................................................................................................

11

DAFTAR TABEL.................................................................................................

IV

DAFTAR GABAR .......................... :.................................................................

V

DAFTAR LAMPlRAN.........................................................................................

VI

I.

PENDAHULUAN ..........................................................................................
A. LATARBELAKANG ............................................................................

1

B. TUJUAN .................................................................................................

2

I. TNIAUAN PUSTAKA.................................................................................

3

A.

RUMAH KACA ....................... .............................................................

3

B.

1DROPONIK SUBSTRAT .............................................................. ...

4

C.

PNSP-PRNSP PERPINDAHAN PANAS ......................................

5

1. Konduksi .............................................................................................

5

2. Konveksi .......................................................................................... ,..

5

3. Radiasi ... ............................................................................................

7

D.

ALRAN LARUTAN DALAM PPA ....................................................

9

E.

TEPERATUR .....................................................................................

10

F.

SIMULASI .............................................................................................

11

ll. ETODE PENELITlAN................................................................................

12

A. TEPAT DANWAKTU PENELITIAN................................................

12

B.

BAHAN DAN ALAT .............................................................................

12

C.

ETODE PENELITIAN........................................................................

14

[V. PENDEKATAN TEORITIS..........................................................................

16

.

.

.

A.

ASUMSI .................................................................................................

16

B.

MODEL HIPOTESIS ................. ................................................. .........

17

1. Prediksi Disribusi Debit Aliran Nutrisi Sepanjang Lateral...............

17

2. Prediksi Distribusi Temperatur Lamtan Nut.risi .................................

18

.

.

ii

V. PEBAHASAN ..............................................................................................

21

A. D1STBUSI TEPERATIJR NUTRISI
SEPANJANG PIPA LATERAL...............................................................

21

B. PENGARUH TEPERATUR DARA TEADAP
D1STRBUSI TEPERATIJR LARUTN NRISI
SEPANJANG PPA LATERAL ...............................................................
C.

24

PREDKSI TEPERATUR LARUTAN NUTRISI
SEPANJANG PIPA LATERAL...............................................................

V. KESMPULAN DAN SARAN........................................................................ .

32
34

A. KESPULAN .........................................................................................

34

B. SARAN......................................................................................................

34

DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................

35

LAPIRAN..........................................................................................................

36

iii

�.
,

DATAR TBEL

Tabel 1.

Ikhtisar persamaan yang digunakan untuk
pepindahan panas konveksi paksa di dalam saluran...........................

20

Tabe12.

Hubungan linear antaa suhu nurisi terhadap jarak i hilir lateral...

23

Tabel 3.

Hubungan linear antara temperatur larutan nutrisi hasil pengukuran
n prediksi

.................................... .....................................................

32

iv

DATAR GABAR

Gambar 1.

Jenis rumah kaca yang biasa diunakan ..........................................

4

Gambar 2.

Skema h a!iran panas pada sistem ..............................................

15

Gambar 3.

Pe!pindaban ka10r menye1uruh yang dinyatakan
.........................................................................

18

Gambar 4.

Analogi ka10r menye1uruh di da1am pipa ........................................

19

Gambar 5.

Pembahan temperatur larutan nurisi sepanjang lateral

dengan suhu limbak

pada pip. lateral di alas mulsa tanggal22 Februari 2001................
Gambar 6.

Perubahan temperatur 1arutan nurisi sepanjang lateral
pada pipa lateral di alas tanah tanggal22 Februari 2001.................

Gambar 7.

24

Hubungan temperatur a terhadap temperatur Iarutan nurisi
sepanjang pipa lateral tangga1 17 Maret 2001 .................................

Gambar 9.

22

Hubungan temperatur udara tcrhadap temperatur larutan nurisi
sepanjang pipa lateral tanggal23 Februari 2001 ............................

Gambar 8.

21

24

Hubungan ntara temperatur hasil prediksi dan hasil pengukuran
jam 09.00 pada pipa lateral di alas mulsa ........................................

28

Gambar 10. Hubungan anlara temeratur hasil pediksi n hasil pengukuran
jam 11.00 pada pipa lateral di atas muls.........................................

28

Gambar 11. Hubungan ant.ra temperatur hasil prediksi dan h.sil pengukuran
jan, 13.00 pada pipa lateral di alas mulsa........................................

29

Gambar 12. Hubungan antara temperatur hasil prediksi dan hasil pengukuran
jam 15.00 pada pipa lateral di atas mulsa ........................................

29

Gambar 13. Hubungan antara temperctur hasil prediksi dan hasil pengukuran
jam 09.00 pada pipa lateral di alas tanah.........................................

30

Gnbar 14. Hubungan antara temperatur hasil prediksi dan hasil pengukuran
jam 11.00 pada pipa lateral di alas tanah .........................................

30

Gambar 15. Hubungan antara temperatur asil prediksi n basil pengukuran
jam 13.00pada pipalateral di atas tnnah.........................................

31

Gambar 16. Hubungan antara temperatur hasil prediksi n hasil pengukuran
jam 15.00 pada pipa lateral di alas tanah .........................................

31

v

DAFfAR LN

Lampiran 1.

Sifat-sifat.Fisik Air .....................................................................

36

Lampiran2.

Tala Letak Titik Penn ......................................................

37

Lampiran 3.

Diaram Alir Proram Simulasi Psi Temperatur
Larutan Nutrisi Sepanjang Pipa Lateral......................................

Lampiran 4.

38

Proram Untuk Memprediksi Tcmperatur Larutan Nurisi
Sepanjang Pipa Lateral ...............................................................

42

ampiran S.

Contoh Output Proram edi Temperatur n Nutrisi ..

4S

Lampiran6.

Data Temperatur sl Pngukuran...........................................

46

Lampiran 7.

Data Tempemtur Larutan Nutrisi Sepanjang Pipa Latera!..........

49

Lampiran 8.

Hasit Prediksi Temperatur arutan Nurisi Sepanjang
Pipa Lateral .........

........................................................................

50

vi