Upload
kimi-no-shiranai-monogatari
View
125
Download
8
Embed Size (px)
Citation preview
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
METODE PERENCANAAN SISTEM IRIGASI SPRINKLER
1. Umum
Secara garis besar, Schwab et al. (1981) membagi pengairan ke dalam empat
cara, yaitu: 1) pemberian air di permukaan tanah (surface irrigation), Pemberian air di
permukaan tanah meliputi penggenangan (flooding), biasanya di persawahan, dan
pemberian air melalui saluran-saluran (furrow irrigation) dan dalam barisan tanaman
(corrugation irrigation).2) pemberian air di bawah permukaan tanah (subsurface
irrigation), Pemberian air di bawah permukaan tanah dilakukan dengan menggunakan
pipa (tiles) yang dibenamkan ke dalam tanah. Pemberian air di permukaan dan di
bawah permukaan tanah disebut juga pengairan gravitasi, karena air dialirkan
berdasarkan gaya berat air 3) penyiraman (sprinkle irrigation), dan Pemberian air
dengan cara penyiraman mancakup oscillating sprinkler dan rotary sprinkler, semuanya
disebut juga overhead irrigation karena air diberikan atau disiramkan dari atas seperti
air hujan. Pemberian air dengan penyiraman sangat efisien. Pada tanah bertekstur
kasar, efisiensi pemakaian air dengan penyiraman dua kali lebih tinggi dari pemberian
air permukaan. 4) irigasi tetes (drip or trickle irrigation). Pada irigasi tetes, air
diberikan dalam kecepatan yang rendah di sekitar tanaman menggunakan emitter.
Pada pemberian air dengan penyiraman dan irigasi tetes, ke dalam air pengairan dapat
ditambahkan pestisida atau pupuk.
2. Sistem Irigasi Sprinkler
2.1 Definisi
Sistem Sprinkler
Irigasi Sprinkler (Sprinkler or spray Irrigation) adalah suatu metode pemberian air ke
seluruh lahan yang akan diirigasi dengan menggunakan pipa yang bertekanan melalui
nozzle. Sistem sprinkler dapat diklasifikasikan menjadi system permanent (Fixed/solid
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
set), portable dan semi portable (hand move atau mechanical move), traveling irrigator
(gun atau boom), center pivot atau linear move
Keutamaan
Irigasi Sprinkler adalah suatu system irigasi yang fleksibel dimana selain dapat
digunakan untuk menyiram tanaman juga dapat digunakan untuk pemupukan dan
pengobatan dan untuk menjaga kelembaban tanah dan mengontrol kondisi iklim agar
sesuai bagi pertumbuhan tanaman.
Adopsi dari system sprinkler ini tergantung pada keuntungan ekonomis dan
lingkungan yang akan didapatkan dibandingkan dengan system irigasi yang lain. Sistem
sprinkler sekarang ini digunakan untuk berbagai jenis tanaman terutama komoditas
yang bernilai tinggi seperti buah-buahan, sayuran dan digunakan pada berbagai jenis
lahan dan topografi.
Keuntungan Irigasi Sprinkler
Sistem irigasi sprinkler cocok untuk semua jenis tanah apabila application rate-
nya sesuai dengan kapasitas inflitrasi tanahnya. Termasuk juga pada lahan marginal
yang memiliki kapasitas infitrasi atau kapasitas menyimpan air yang rendah.
Dapat mengontrol pemberian air pada tanaman sehingga dapat mengurangi
tingkat pertumbuhan tanaman yang vegetatif dan memperbesar peluang
tanaman untuk tumbuh secara generatif dimana akan meningkatkan
produktivitas hasil panen.
Desain dapat dirancang secara fleksibel sesuai dengan jenis tanaman, tenaga
kerja yang tersedia dan penghematan energi
Dapat dilakukan fertigation atau pemberian nutrisi tanaman melalui system
irigasi
Dapat digunakan untuk mengontrol iklim bagi pertumbuhan tanaman
Dapat menjaga tanah tetap lembut agar cocok bagi pertumbuhan seedling
(persemaian)
Mempercepat perkecambahan dan penentuan panen
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
Kerugian Sistem Sprinkler
Memerlukan biaya investasi yang tinggi
Keseragaman distribusi air dapat terus menurun seiring dengan waktu
Angin sangat berpengaruh atas keseragaman distribusi air
Dapat mengakibatkan kanopi tanaman lembab dan mendatangkan penyakit
tanaman
Dapat merusak tanaman muda pada saat air disiramkan
2.2 Jenis-Jenis Sistem Sprinkler
Sistem sprinkler dapat diklasifikasikan menjadi system permanent (Fixed/solid
set), portable dan semi portable (hand move atau mechanical move), traveling irrigator
(gun atau boom), center pivot atau linear move
a. Sistem permanent (Fixed/Solid Set)
Solid Set Sistem adalah sebuah system Irigasi Sprinkler dimana jaringan pipa
dan sprinkler ditempatkan secara permanent pada lahan. Biasanya jarak antar pipa
sama dengan jarak antar sprinkler sehingga menimbulkan jarak yang bujur sangkar
(square spacing). Pipa dapat dikubur di dalam tanah (biasanya PVC atau besi) atau
dapat juga berjenis alumunium dan dapat dipindahkan.
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
Gambar 1. Desain dan Aplikasi Solid Set Sistem Irigasi Sprinkler
b. portable dan semi portable (hand move atau mechanical move),
Hand Move system
System portable yang paling simple adalah digerakkan atau dipindah dengan
tangan. Terdiri dari satu pompa, pipa utama dan pipa lateral dilengkapi dengan rotary
sprinkler dengan jarak 9-24 m setiap bagian. Pipa lateral biasanya berdiameter 50 mm
s/d 125 mm, dapat diangkat atau dipindahkan dengan mudah. Cara operasinya pipa
lateral dipindah dari satu bagian ke bagian lain dengan tenaga manusia dengan
Gambar 2. system portable dengan menggunakan dua buah pipa lateral
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
melepas sambungan pada pipa utama. Berpindahnya pipa lateral tergantung pada set
time. Untuk areal yang lebih luas dapat digunakan lebih dari satu pipa lateral.
Side Roll
Sistem Side roll atau biasa disebit juga Wheel roll seperti terlihat pada gambar,
terdiri dari sebuah lateral, biasanya panjangnya 1,25 mil; Pipanya berperan seperti
sebuah poros sumbu. Pipa berdiamater antara 4-5 inci.; dan roda berdiameter 4-10
kaki. System ini mampu mengairi lahan seluas 60x90 kaki. Setelah selesai mengairi satu
set, mesin akan menindahkan roda ke set berikutnya. Sprinkler diletakkan diatas
connector yang memungkinkannya tetap berada diatas ketika roda berputar. System
ini tidak direkomendasikan untuk topografi lahan yang mempunyai kemiringan lebih
dari 5 persen.
Gambar 3. Desain dan Aplikasi Side Roll System
c. Traveling Big Gun
Sistem Traveling Big Gun menggunakan sprinkler
berkapasitas besar (diameter 3/4 sampai 1,5 inci) dan
bertekanan besar (90 -125 PSI) untuk melemparkan
air ke tanaman (radius 175-350 kaki). Traveling big
guns dapat terdiri dari pipa hard hose dan selang
fleksibel. Pada system selang yang keras, selang
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
polietilen keras di pasang pada rel atau trailer. Trailer ini berada ditengah ataupun
diujung lahan. Gun ditempatkan diujung selang kemudian selang ditarik ke ujung
lahan. Selang ini kemudian ditarik oleh rel mengitari lahan. Pada flexible hose system,
gun dipasang pada sebiah kereta. Sebuah pipa fleksibel yang tersambung dengan
mainline mengisi air ke gun.
Gambar 4. Aplikasi Traveling Big Gun
d. Center pivot atau Linear move
Center Pivot
Pada system ini mesin yang digunakan terdiri dari pipa lateral dari baja galvanisyang
berputar dalam satu sumbu dari luas areal yang diairi. Pipa lateral mensuport airdari
ketinggian 3 m diatas tanah dipegang oleh frame baja dan kabel-kabel. Jarak antara
frame rata-rata 30 m, panjang pipa lateral bervariasi 150-600 m.air disuplai ke pusat
pivot melalui pipa utama menyilang lapangan atau dari sumur yang berlokasi dekat
pivot, kemudian didistribusi melalui swivel joint ke lateral dan sprinkler. Ketika
mengairi, pipa lateral berputar secara kontinyu. Pembasahan radius lapangan bisa
mencapai 100 ha, tergantung juga panjang pipa lateral yang ada. Satu putaran
membutuhkan 1- 100 jam tergantung dari letak puncak air yang dipakai. Lambatnya
putaran pipa lateral berarti lebih banyak air yang digunakan.
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
Gambar 5. Desain dan Aplikasi Center Pivot
Linear Move
Sistem irigasi Linear Move (sering disebut juga lateral move) dibangun dengan
cara yang sama seperti center pivot. Perbedaannya adalah menara bergerak pada
kecepatan dan arah yang sama. System ini dirancang untuk mengairi petak lapangan
berbetuk persegi yang bergerak secara kontinyu. Salah satu cara untuk mengairi areal
yang luas umumnya dikonstruksi melalui center pivot yang mensupport pipa lateral di
atas tanaman melalui tower yang tersedia. Air dapat disuplai dari suatu fleksibel hose
atau dari saluran sepanjang tepi atau ditengah-tengah lapangan. Pipa lateral
digerakkan dengan motor yang ada pada setiap tower dan dikontrol sama seperti pada
center pivot.
Gambar 6. Desain dan Aplikasi Linear Move
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
3.3. Desain Sistem Stationary Big Gun
3.3.1. Definisi
Sistem ini dapat digunakan untuk berbagai pada berbagai aplikasi sistem irigasi.
Sistem ini terdiri dari pompa dan pipa mainline. Keuntungan dari sistem gun ini adalah
memberikan aplikasi debit (flow rate) yang lebih besar dan diameter basahan yang
lebih besar pula sehingga kebutuhan akan tenaga kerja dapat dikurangi.
Gun memiliki ukuran nozzle berkisar antara 0,5 sampai 2 inci dan beroperasi
baik pada tekanan 50 sampai dengan 120 PSI. Gun sprinkler biasanya mempunyai
tingkat application Rate yang tinggi.
Gambar 7. Salah Satu contoh Lay Out Stationary Big Gun
Keuntungan:
Memiliki lebih sedikit benda mekanik sehingga mengurangi mal fungsi
Masalah plugging lebih sedikit karena ukuran nozzle lebih besar
Lebih fleksibel untuk diaplikasikan pada berbagai bentuk lahan
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
Kebutuhan akan pipa jauh lebih sedikit
Kebutuhan akan tenaga kerja jauh lebih sedikit
Kelemahan:
Biaya investasi tinggi
Pola aplikasi air mudah dipengaruhi oleh angin
Memiliki kecenderungan untuk mengaplikasikan air lebih besar dari
kebutuhannya.
Figure 8. Gun sprinklers use large diameter nozzles to discharge high flow rates at high
pressures.
Sistem gun memerlukan input energi yang lebih besar karena operasi tekanan yang lebih besar.
3.3.2. Komponen-komponen Dasar dari Sistem Gun
a. Gun Nozzle
Gun sprinkler memiliki ukuran nozzle, debit, tekanan dan diameter basahan
yang lebih besar daripada sprinkler biasa. Seperti terlihat pada tabel dibawah ini
Table 1. General Flow Rates and Coverage Diameters for Big Gun Sprinklers. Nozzle size is in inches. Flow rate is gallons per minute (G P M). Operating pressure is in pounds per square inches (P S I). Coverage diameter (D I A) is in feet (f t)
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
P S I
Nozzle 0.5"
Nozzle 0.75"
Nozzle 1" Nozzle 1.25"
Nozzle 1.5" Nozzle 1.75"
Nozzle 2"
G P M
D I A
G P M
D I A G P M
D I A G P M D I A G P M D I A G P M D I A
G P M
D I A
50 50 205 115 256 204 300 325 353 -- -- -- -- -- --
60 55 215 126 270 224 316 358 373 515 430 695 470 912 512
70 60 225 136 283 243 338 385 388 555 450 755 495 980 528
80 64 235 146 295 258 354 413 403 590 470 805 515 1047 548
90 68 245 155 306 274 362 440 418 625 485 855 535 1105 568
100 72 255 163 316 289 372 463 430 660 500 900 550 1167 592
110 76 265 171 324 304 380 485 440 695 515 945 565 1220 607
120 -- -- -- -- -- -- -- -- 725 530 985 580 1277 622
130 -- -- -- -- -- -- -- -- 755 540 1025 590 1333 640
Note: If your exact numbers are not in the table, then estimate your value based on the numbers yours.
Berbagai jenis sprinkler dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
b. Riser
Riser adalah pipa berdiameter kecil yang menghubungkan sprinkler dengan
lateral. Ukuran pipa berkisar antara 12-25 mm tergantung dari ukuran sprinkler itu
sendiri. Riser dan sprinkler ini dihubungkan dengan menggunakan sekrup yang
menyusup. Tinggi dari pipa riser ditentukan agar sprinkler dapat beroperasi diatas
canopy tanaman. Riser dipasang pada lateral di coupler pipa.
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
c. Pipa lateral
Pipa lateral adalah pipa yang berfungsi untuk mengantarkan air dari pipa utama
ke komponen sprinkler. Pipa ini juga dapat diletakkan permanent atau portable dan
terbuat dari bahan yang sama seperti pipa utama dengan ukuran yang lebih kecil.
d. pipa utama
Main line (pipa utama) adalah pipa yang berfungsi menghantarkan air dari
pompa ke pipa lateral. Dalam prakteknya pipa utama adalah berupa pipa yang dapat
ditempatkan permanent di atas medan, atau pada beberapa kasus ada yang
ditempatkan di bawah tanah, dan ada juga yang dibuat mudah diangkat (portable)
sehingga mudah dipindah dari satu lapangan ke lapangan lainnya.
e. Pipa sub utama
sama halnya pipa utama pipa ini berfungsi menghantarkan air ke pipa lateral,
namun hanya diperlukan apabila jaringan pipa utama cukup sulit untuk langsung
menjangkau pipa lateral secara langsung.
Berbagai kriteria atau persyaratan yang diperlukan dalam memilih pipa
mainline atau lateral adalah sebagai berikut:
Pemilihan pipa lateral harus memperhitungkan jumlah sprinkler yang akan
dipasang sepanjang lateral sehingga perbedaan antar tekanan sprinkler
tidak melebihi 10 persen dari operasi tekanan sprinkler.
Table 1. Maximum Allowable Number Of Sprinklers Per Lateral Line*
Size Of Lateral PVC Pipe, inches
1/4 inch nozzle 9/32 inch nozzle
50 psi 55 psi 60 psi 50 psi 55 psi 60 psi
1-1/4 3 3 3 -- -- --
1-1/2 4 3 3 3 3 3
2 6 6 6 5 5 5
2-1/2 10 9 9 8 8 8
3 13 12 12 11 11 10
4 20 20 19 17 17 16
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
* Based on using one Class 160 lateral pipe size.
Ukuran pipa dipilih agar kecepatan aliran tidak melebihi 5 fps (feet per
second)
Table 2 memberikan gambaran maximum flow rate pada berbagai ukuran pipa.
Table 2. Maximum Main Line Flow Rate For Class 160 PVC Pipe.*
Pipe Size, inches Flow Rate, gpm
2 55
2-1/2 85
3 125
4 210
6 450
* If Class 200 or Schedule 40 PVC pipe is used, the designer should consult the proper friction loss and velocity tables. Maximum flow rate will be lower than that shown for Class 160 PVC.
Atau pada debit yang lebih bervariasi dapat mengacu pada tabel berikut ini:
Tabel 3. Ukuran Pipa pada berbagai Debit Rancangan
Initial Design Flow Minimum Pipe Size
0 - 5 GPM 3/4"
5 - 15 GPM 1"
15 - 30 GPM 1 1/4"
30 - 40 GPM 1 1/2"
40 - 70 GPM 2"
70 - 100 GPM 2 1/2"
100 - 160 GPM 3"
f. pengatur tekanan/ aliran /valve and coupler
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
g. pompa
Pompa berfungsi untuk menyalurkan air dari sumbernya (reservoir, sungai,
sumur/air tanah) kemudian menyalurkan ke system irigasi melalui komponen-
komponen system irigasi sprinkler lainnya. Pompa digerakkan dengan unit tenaga
mesin pembakaran dalam suatu motor listrik.
3.2. Prinsip Hidrolika dalam Perencanaan Sistem Sprinkler
3.2.1 Hidrolika Dasar
Hidrologi dasar merupakan ilmu yang mempelajari mengenai pergerakan air
dari satu lokasi ke lokasi lainnya. Air bergerak dari atas ke bawah, atau lebih tepatnya,
air mengalir dari tempat yang memiliki energi tinggi ke tempat yang memiliki energi
lebih rendah. Energi ini disebut dengan Energi Potensial (Ep). Sementara itu jenis
Energi Potensial yang lain adalah tekanan. Kedua jenis Energi Potensial ini memiliki
hubungan sebagai berikut:
Pada Sistem Irigasi Sprinkler, air berasal dari tempat yang bertekanan tinggi lalu
keluar dari lubang nozzle dimana dimana tekanannya berubah menjadi nol. Energi
tersebut tidak hilang tetapi berubah menjadi kecepatan aliran air yang disebut dengan
Energi Kinetik.
Hubungan antara kedua energi tersebut, dirumuskan ke dalam sebuah
persamaan yang disebut dengan persamaan Bernaulli:
H = V2/2g + p/w + y
Dimana :
H = energi air
V = kecepatan aliran air
G = percepatan gravitasi
1 PSI = 2,31 Feet
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
W = berat air per unit volume air
Y = elevasi
Salah satu prinsip energi menyebutkan bahwa energi tidak dapat dihilangkan namun
dapat berubah bentuk ke bentuk energi lainnya. Sehingga suatu massa air yang
bergerak tidak dapat hilang energinya namun dapat berkurang akibat adanya friction
loss. Hubungan aliran energi pada satu tempat (A) ke tempat lain (B) dan friction loss
adalah sebagai berikut:
Ha = Hb + hf
Friction loss terkait erat dengan aliran air dalam pipa dan tingkat kekasaran
dinding pipa. Semakin tinggi kecepatannya maka semakin tingggi pula friction loss. Dan
semakin kasar dinding dalam pipa maka semakin tinggi pula kehilangan energi akibat
friction loss.
Friction Loss dihitung dengan formula Hazen-Williams sebagai berikut:
852.1
HW87.4
10
f CQ
DL10x22.1h
Dimana:
hf = friction loss sepanjang pipa lateral (m)
L = panjang pipa (m)
D = Diameter pipa
Q = debit total sepanjang pipa lateral (L/det)
CHW= koefosien Hazwn-Williams
Sedangkan Q dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
Q = 5,163 x 10-6 C D2,63 S0,54 (Bouthillier, 1981)
Dimana :
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
Q = Flow rate l/min
C = konstanta C = 130 untuk pipa alumunium
D = diameter dalam mm
S = head loss dalam m/km
63,2654,0
10163,5 xCxDxQS
Untuk mendapatkan actual Head loss dalam lateral, Head loss dalam pipa harus
dikalikan dengan value dari f pada tabel dibawah ini.
Tabel 4. “F” Nilai pengali dengan Friction loss untuk mendapatkan actual loss pada
sepanjang pipa lateral.
Jumlah
Sprinkler
“F”
1 1,0
2 0,625
3 0,518
4 0,469
5 0,440
6 0,421
7 0,408
8 0,398
9 0,391
10 0,385
12 0,376
14 0,370
16 0,365
18 0,361
20 0,359
22 0,357
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
24 0,355
26 0,353
28 0,351
30 0,350
35 0,347
40 0,345
50 0,343
100 0,338
00 0,333
Pada pipa lateral, diameter pipa harus dipilih sedemikian rupa sehingga friction
loss ditambah dengan adanya perubahan elevasi sepanjang pipa lateral tidak lebih
besar perbedaannya sebanyak 20% dari rata-rata tekanan yang dibutuhkan masing-
masing sprinkler (Withers, 1980). Berdasarkan catatan Prof. Penkava, perbedaan
maksimal dari tekanan yang dibutuhkan setiap sprinkler antara sprinkler pertama
dengan sprinkler terakhir tidak lebih dari 5 PSI.
Untuk mengitung perbedaan tekanan (energi) sepanjang lateral dapat
menggunakan prinsip energi dan hubungannya dengan friction loss seperti disebutkan
diatas. Dimana energi air yang mengalir sepanjang pipa adalah tekanan (pressure) dan
debit (flow rate). Jika energi disalah satu ujung pipa telah diketahui maka kita dapat
mengetahui energi diujung pipa lainnya dengan menguranginya dengan friction loss.
Pada prinsipmya, Friction loss ditambah dengan energi kinetik air akan sama dengan
energi air pada ujung pipa.
Tekanan
Tekanan adalah ukuran dari energi yang diperlukan untuk operasi system
sprinkler. Lebih spesifik adalah menentukan suatu gaya yang bekerja secara merata
pada suatu luas permukaan yang diukur dalam Newton per meter persegi (N/m2).
Tekanan juga sering dinyatakan dalam bar. 1 bar = 100 kN/m2. untuk suatu system
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
rotary sprinkler dengan skala kecil biasanya dioperasikan pada tekanan 300 kN/m2
atau 3 bar. Satuan lain dari ukuran tekanan adalah dalam pon per inchi kuadrat
(Pon Per Square Inch/PSI) untuk imperial unit dan kilogram per centimeter persegi
untuk unit eropa.
Discharge atau Debit
Kecepatan aliran air dalam pipa disebut velocity, yang diukur dalam meter per
detik (m/dtk). Debit adalah volume air yang mengalir sepanjang pipa setiap detik
yang diukur dalam meter kubik perdetik (m3/dtk). Debit aliran dalam pipa diukur
menggunakan pengukuran aliran (flow meter). Dengan mencatat waktu yang
diperlukan didapat perhitungan debit sebagai berikut:
)(det)()(
3
ikibutuhkanWaktuyangdmvolumeairQDebit
3.3.2.2. Energi Air untuk menggerakkan Sistem Irigasi Sprinkler
Gravity Flow Water System
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
Pompanisasi
Bila kita melihat suatu pompa sebagai sebuah mesin, maka kita melihat
bagaimana mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) atau motor
listrik yang ada dalam pompa merubah energi mekanik yang dihasilkan menjadi
energi air. Dalam sistem sprinkler untuk irigasi penyediaan energi berdasarkan
tekanan dan debit yang diperlukan untuk mendistribusi air ke dalam pipa utama
(mainline) dan pipa lateral untuk dipencarkan ke areal irigasi. Pompa yang paling
umum digunakan untuk sistem sprinkler adalah pompa tipe centrufugal.
Kinerja pompa centrifugal direncanakan dengan kecepatan konstan, dimana kinerja
pompa dapat ditampilkan dari:
Tekanan dan debit
Kebutuhan tenaga
Efisiensi
Perhitungan dalam pemilihan pompa
Membuat sketsa pompa dan lay out pemipaan
Menentukan kapasitas
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
Menentukan tinggi tekan total
Mengkaji kondisi cairan yang dipompa
Memilih kelas dan jenis pompa
A pump must provide the required flow at the pressure needed to deliver the water to the application devices (e.g., sprinkler heads).
3.3.4. Operasional Sistem Sprinkler
a. Distribusi Air dan sprinkler spacing
Untuk mendesain suatu sistem sprinkler terutama rotary sprinkler yang
menghasilkan irigasi secara merata untuk semua bagian yang dibasahi adalah sangat
sulit. Normalnya dalam penggunaannya hanya bagian permukaan yang merata
sedangkan pola distribusi yang terjadi berbentuk seperti segitiga (triangle) seperti
terlihat pada gambar. Agar distribusi lebih merata, beberapa sprinkler dapat
dioperasikan secara bersama-sama dan didistribusi secara saling menindih
(overlapping), lihat gambar. Penentuan jarak diantara sprinkler satu dengan yang lain
untuk overlaping yang baik harus 65% dari diameter basah.
Gambar Areal Basahan (Wetted Area) dari sprinkler tanpa overlap
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
Net wetted area for multiple sprinklers in square sprinkler pattern
Net wetted area of stationary sprinkler along a single lateral
b. application rate
Application Rate (Ar) adalah jumlah rata-rata air yang dapat disampaikan ke tanah
ketika sprinkler beroperasi. Ar diukur dalam mm per jam atau inches per hour.
Rumus dari Ar adalah sebagai berikut :
Ar = Application Efficiency (Ea) × Precipitation rate (Pr)………………………. (1)
Dimana
Nilai application eficiency dari setiap sprinkler bervariasi dari
60% to 80%, atau rata-rata 70%
The Precipitation Rate (Pr) adalah jumlah air rata-rata yang dikeluarkan dari
sebuah nozzle untuk menutupi areal yang akan dibasahi oleh sebuah nozzle
Precipitation rate dapat dihitung dengan menggunakan formula sebagai
berikut:
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
Pr (inches/hr) = 96.3 × nozzle flow rate (gpm)/area covered (ft2) …………(2)
Application rate tergantung pada ukuran nozzle, operasi tekanan dan jarak antara
sprinkler. Secara umum Application rate dapat dihitung dengan rumus:
eredareaefficiencynapplicatioxedischnRateApplicatio
cov....arg
………………………………..(3)
Tingkat Infiltrasi
Application rate harus selalu lebih kecil dari rate pada kondisi kemampuan tanah
menyerap air (infliltration rate). Ini dilakukan untuk mencegah pengaruh aliran
permukaan (run off) yang terjadi dan kemungkinan erosi tanah.
Jumlah air yang dapat diserap oleh tanah disebut dengan infiltration rate. Ir ditentukan
oleh beberapa hal, terutama oleh tekstur tanah itu sendiri. Dibawah ini adalah
petunjuk mengenai tingkat infiltrasi yang mungkin terjadi pada beberapa jenis tekstur
tanah.
Tabel…………… Infiltration Rate (dalam inchi) pada Beberapa Jenis Tekstur Tanah
Coarse Sand ¾ - 2 inci per jam
Fine Sand ½ - 1 inci per jam
Fine sandy Loam 1/3 – ¾ inci per jam
Silt Loam ¼ - 4/10 inci per jam
Clay Loam 1/10 – ¼ inci per jam
Sumber : Hansen and W. Trimmer, Irrigation Raun Off Control Strategies, 1997
c. kebutuhan air tanaman (root zone, ET)
Ketersediaan air bagi tanaman dipengaruhi oleh hujan, air irigasi, drainase,
perkolasi dan evapotransporasi. Kebutuhan air tanaman merupakan evapotranspirasi
(Et) adalah merupakan kombinasi dari transpirasi tanaman ditambah evaporasy dari
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
permukaan tanah. Et dapat diukur dengan menggunakan beberapa metode seperti
metode Thornthwaite (1948), Penman (1956), serta Blaney dan Criddle (1962).
Parameter-parameter penduga kebutuhan air yang digunakan antara lain adalah iklim,
tanah, dan faktor tanaman (kc)
d. Set time dan Penjadwalan Irigasi
Set time adalah waktu yang diambil untuk sprinkler dalam mengirigasi areal
dalam satu posisi. Set time tergantung pada application rate dan irigasi yang
diperlukan. Menyesuiakan set time dengan kedalaman air irigasi yang diperlukan
dengan application rate dilakukan agar didapat pengoperasian sistem yang bagus
sehingga dapat memaksimalkan air yang dapat disimpan pada kedalaman akar yang
diperlukan tanaman.
Set Time = Irrigation Need / Application Rate
Penjadwalan pengairan adalah proses untuk menentukan kapan untuk mengairi
lahan dan seberapa banyak air yang disiramkan. Penjadwalan dipengaruhi oleh desain
sistem, perawatan dan pengoperasian sistem serta ketersediaan air. Tujuan
penjadwalan penyiraman adalah untuk mengaplikasikan air hanya untuk keperluan
tanaman saja dengan telah memperhitungkan evaporasi, run off dll.
e. Angin
Pancaran air dari sprinkler sangat mudah ditiup oleh angin dan ini dapat
mengurangi pola pembasahan areal secara uniform. Untuk mengurangi pengaruh
dari angin, sprinkler dapat dioperasikan secara bersama-sama (serentak).
Hubungan pengaruh dari kecepatan angin yang terjadi pada sepanjang jarak dari
penyemprotan dan diameter lingkaran basah yang terjadi diberikan pada tabel
dibawah ini.
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
Tabel… Pengaruh kecepatan angin pada jarak sprinkler
Wind Speed Diameter of Wetted Circle (m)
32 37 42
(m/det) Sprinkler Spacing (m)
No Wind 21 24 27
0 – 2,5 18 21 24
2,5 – 5,0 15 18 21
0ver 5,0 9 12 12
3.3.5 Tahapan Desain Sistem Sprinkler
Desain irigasi sprinkler dilakukan dengan mengikuti diagram alir prosedur desain
seperti pada Gambar 2. Tahapan desain tersebut adalah sebagai berikut:
a. Menyusun nilai faktor-faktor rancangan, yang meliputi sifat fisik tanah, air tanah
tersedia, laju infiltrasi, evapotranspirasi tanaman, curah hujan efektif, dan
kebutuhan air irigasi.
b. Menyusun rancangan pendahuluan, mencakup pembuatan skema tata letak (layout)
serta penetapan jumlah dan luas sub-unit dan blok irigasi.
c. Perhitungan rancangan hidrolika sub-unit dengan mempertimbangkan karakteristik
hidrolika pipa dan spesifikasi sprinkler. Apabila persyaratan hidrolika sub-unit tidak
terpenuhi, alternatif langkah/penyelesaian yang dapat dilakukan adalah
(a)modifikasi tata letak,
(b) mengubah diameter pipa dan atau
(c) mengganti spesifikasi sprinkler.
d. Finalisasi (optimalisasi) tata letak.
Balai Data dan Informasi SDA Dinas Pengelolaan SDA Provinsi Jawa Barat
e. Perhitungan total kebutuhan tekanan (total dynamic head) dan kapasitas
sistem,berdasarkan desain tata letak yang sudah final serta dengan
mempertimbangkankarakteristik hidrolika pipa yang digunakan.
f. Penentuan jenis dan ukuran pompa air beserta tenaga/mesin penggeraknya.
Perhitungan rancangan hidrolika sub unit merupakan tahapan kunci dalam
prosesdesain irigasi sprinkler. Persyaratan hidrolika jaringan perpipaan harus dipenuhi
untuk mendapatkan penyiraman yang seragam (nilai koefisien
keseragaman/coefficient of uniformity harus > 85 %). Mengingat jumlah dan spesifikasi
sprinkler maupun jenis dan diameter pipa yang sangat beragam, makatahapan
rancangan hidrolika sub unit harus dilakukan dengan metoda coba-ralat.