BAB I

PENDAHULUAN

 

I.1 Latar Belakang

Pertumbuhan jumlah konsumen yang menginginkan tomat yang berkualitas baik menuntut petani untuk menghasilkan tomat berkualitas tinggi dengan cita rasa yang khas. Menghasilkan tomat dengan kuantitas dan kualitas yang memenuhi keiinginan konsumen menjadi tujuan utama bagi petani komersial.

Tomat, dalam pertanian  hidroponik  menghasilkan produksi  terbesar pada skala dunia, walaupun sangat kompleks dalam fisiologi dan teknik manajemen pertumbuhannya, karena dari mulai pertumbuhan vegetatif, berbunga dan berbuah semua harus tetap dipelihara secara bersamaan pada tanaman. Sehingga diperlukan lingkungan tanam yang dapat mendukung pertumbuhan tomat yang optimum.

Penggunaan rumah tanaman (greenhouse) dalam budidaya tanaman merupakan salah satu cara untuk memberikan lingkungan yang lebih mendekati kondisi optimum bagi pertumbuhan tanaman. Struktur bangunan greenhouse yang akan dirancang akan berbeda dari satu tempat dengan tempat yang lainnya, hal ini disesuaikan dengan karakteristik lingkungan di sekitar greenhouse dan manfaat dari greenhouse yang akan digunakan. Pada daerah iklim subtropika bangunan greenhouse dirancang untuk memanen panas, yang akan digunakan pada musim dingin untuk pertumbuhan tanaman, sedangkan pada daerah iklim tropika bangunan greenhouse dirancang untuk melindungi tanaman dari siraman hujan secara langsung,dan intensitas cahaya yang berlebihan.

Perancangan greenhouse yang cocok dan sesuai akan membantu tanaman tomat dalam hal peningkatan kapasitas, sehingga permintaan pasar dapat terpenuhi, maka diperlukan analisa teknik yang tepat agar rancang bangun greenhouse yang diinginkan dan diharapkan dapat terwujud.

 

I.2 Tujuan

Tujuan dari pembuatan laporan ini adalah :

  1. Rancang bangun greenhouse yang sesuai untuk tanaman tomat.

 

I.3 Identifikasi Masalah

            Petani ingin mengembangkan produksi tomat ke arah komersial, untuk mendapatkan keuntungan yang banyak, dan dalam proses produksi nya dibutuhkan waktu yang efektf dan efisien. Perancangan bangunan greenhouse yang diinginkan adalah untuk peningkatan kapasitas tanaman yang ditanam agar permintaan pasar dapat terpenuhi tanpa memperhatikan musim hujan dan musim kemarau.Perancangan greenhouse menggunakan prinsip perancangan teknik.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Greenhouse

Rumah tanaman (atau Greenhouse) adalah sebuah bangunan di mana tanaman dibudidayakan. Sebuah rumah kaca terbuat dari gelas atau plastik; yang membuat menjadi panas karena radiasi elektromagnetik yang datang dari matahari memanaskan tumbuhan, tanah, dan barang lainnya di dalam bangunan ini. Greenhouse juga dapat membantu tanaman terhindar dari kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, antara lain suhu udara yang terlalu rendah, curah hujan yang terlalu tinggi, dan tiupan angin yang terlalu kencang.

Perancangan greenhouse yang baik dapat meningkatkan kapasitas produksi dari tanaman. Perancangan konstruksi greenhouse dibagi menjadi dua bagian yaitu rancangan fugsional (Optimalisasi fungsi dalam proses produksi, tata ruang/lay out, lingkungan mikro, manajemen efisiensi waktu dan gerak), dan rancangan struktural (Kekuatan, kekakuan, keawetan, efisiensi, keamanan , dan faktor biaya). Konstruksi greenhouse memiliki beberapa jenis berdasarkan penampang melintang yaitu :

  1. Flat

Tipe flat memiliki konstruksi sederhana digunakan untuk proses persemaian

  1. Shed

Tipe shed memiliki konstruksi atap miring yang bersandar pada dinding bangunan lain ( base wall ) dan ada juga yang tidak.

  1. Uneven span

Tipe uneven span memiliki konstruksi bagian atap yang memiliki kemiringan berbeda pada tiap sisinya.

  1. Gable

Tipe gable memiliki konstruksi atap berbentuk segitiga sama sisi, dan dinding nya berbentuk tegak.

  1. Venlo House

Tipe venlo house memiliki konstruksi hasil dari modifikasi gable untuk digunakan dalam hal komersil, dengan tiga atau empat atap gable dalam satu bentang.

 

  1. Mansard

Tipe mansard memiliki konstruksi atap rumah berbentuk kurva lengkung yang terdiri dari beberapa segmen garis lurus agar memaksimalkan radiasi matahari yang akan diserap oleh greenhouse.

  1. Arch

Tipe arch memiliki konstruksi atap berbentuk lengkung agar lebih mudah dalam hal pemasangan plastic film sebagai bahan dasar atapnya.

  1. Quonset dan Cold Frame

Tipe Quonset dan cold frame memiliki konstruksi hasil modifikasi dari tipe arch.

Dari berbagai jenis atap greenhouse, maka dapat ditentukan beberapa jenis-jenis bahan yang digunakan untuk membuat atap tersebut, ini digunakan untuk mendapatkan radiasi sinar matahari yang maksimal. Karakteristik yang digunakan untuk mempertimbangkan pemilihan bahannya tersebut adalah karakteristik fisik, thermal, optik, dan harga bahan tersebut. Karakteristik thermal bahannya meliputi transsimivity,absorptivity,dan reflectivity, dari segi optik atap greenhouse perlu mempunyai karakterisitk dapat meneruskan sebanyak mungkin sinar tampak yang diperlukan tanaman untuk fotosintesis. Karakteristik fisik yang diperlukan adalah bahan tersebut memiliki panjang gelombang lebih besar dari 2800 nm, beberapa bahan atap yang memiliki panjang gelombang tersebut adalah kaca, polyethylene (PE), dan polyvinylchloride (PVC).

Tabel 2. Karakteristik fisik beberapa bahan atap greenhouse

Uraian

Kaca

PE

PVC

Karakteristik fisik Transparansi Baik sekali Baik Baik sekali
Kekuatan Baik Cukup Baik
Resistansi Terhadap Panas Baik sekali Kurang Baik
Anti debu Baik Baik Kurang
Anti droplet Baik Kurang Baik
Toleransi terhadap cuaca Baik sekali Cukup Baik

Tabel 3. Karakterisitk thermal beberapa bahan atap greenhouse

Jenis Bahan

PAR (%)

Ketebalan (mm) Absorptivitas Transmisivitas Reflektivitas
Kaca

71-92

3.0

0.95

0.05

PE

85-87

0.05

0.05

0.85

0.1

0.10

0.15

0.75

0.1

PVC

71-92

0.05

0.45

0.45

0.1

0.01

0.65

0.25

0.1

 

Dari bahan tersebut yang paling populer adalah PE, ini diakibatkan dengan adanya tambahan UV stabilizer harganya cukup relatif muran dan daya tahan yang cukup baik, dan bersifat fleksibilitas yang cukup tinggi. Selain bahan yang fleksibilitas, ada juga bahan yang bersifat kaku, namun cukup baik juga untuk digunakan sebagai bahan dari atap greenhouse, yaitu antara lain corrugated fiberglass, acrylic, dan polycarbonate.

Tabel.4 Karakteristik tambahan pada beberapa bahan atap greenhouse

Jenis Bahan PAR(%) Umur(tahun) Kelebihan Kekurangan
corrugated fiberglass

60-88

7-15

Murah,kuat, dan mudah Mudah terbakar
acrylic 1 lapis

93

20

Murah, tahan UV dan cuaca Mudah tergores, terbakar, dan rapuh
acrylic 2 lapis

83

polycarbonate 1 lapis

87

5-10

Ringan, tahan terhadap tekanan Mudah tergores, tidak tahan Uv, dan cuaca
polycarbonate 2 lapis

79

 

Selain konstruksi atap pada bangunan greenhouse, diperhatikan pula konstruksi dan struktural bangunan yang lain, ini ditujukan agar tanaman yang terletak di dalam greenhouse dapat melakukan proses secara nyaman. Pada bagian dinding ruangan, ruangan harus cukup tinggi agar tanaman dan orang agar dapat bekerja dengan nyaman. Tinggi dinding ruangan sebaiknya tidak kurang dari 2 meter. Kemiringan atap juga perlu diperhatikan agar aliran air dari atap dapat berjalan dengan lancar, kemiringan atap sekitar 28⁰ dianggap sebagai kemiringan minimalnya. Akses pintu juga diperhatikan, pintu yang cukup lebar diperlukan sebagai jalan lalu lintas manusia atau kendaraan yang sedang memindahkan atau mengeluarkan tanaman atau sisa tanaman, tanah, dan lain-lain.

Rumah tanaman di daerah tropika perlu memperhatikan kriteria bukaan rumah tanaman harus merupakan kombinasi yang baik antara bukaan untuk ventilasi dan proteksi terhadap air hujan, kerangka konstruksi harus cukup kuat sebagai antisipasi terhadap kemungkinan angin kencang., dan biaya pembangunan harus cukup murah dan tata letaknya mempertimbangkan kemungkinan perluasan area rumah tanaman. Rancang bangun yang sesuai untuk iklim tropika adalah modified standard peak greenhouse. Bentuk atap berundak dengan kemiringan tertentu mempercepat aliran air hujan ke arah ujung bawah atap. Kemiringan sudut atap 25-35º tergolong optimal dalam mentransmisikan radiasi matahari, untuk daerah tropika basah, atap rumah tanaman sebaiknya menggunakan bahan plastik film yaitu Polyethylene dengan UV stabilizer karena memiliki umur pakai lebih lama, selain itu untuk menghindari proses degradasi fotokimia akibat komponen ultraviolet dari radiasi matahari. Berdasarkan simulasi komputer yang dikembangkan Suhardiyanto et al. (2006b), greenhouse tipe modified standard peak dengan kemiringan atap 30⁰, tinggi bubungan 7.35 m dari lantai rumah tanaman, terdapat bukaan ventilasi di sepanjang bubungan (20 m) serta bukaan ventilasi dinding setinggi 3.98 m akan memberikan ventilasi alamiah sebesar 73.61 kali/jam pada saat kecepatan udara di luar rumah tanaman 1.6 m/s.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Budidaya Tomat

Budidaya tomat dapat dilakukan dari ketinggian 0 – 1250 m dpl, dan tumbuh optimal di datararan tinggi >750 m dpl, sesuai dengan jenis/varietas yang diusahakan dengan suhu siang hari 24 0C dan malam hari antara 15 – 20 0C. Pada temperatur tinggi (>32 0C) warna buah tomat cenderung kuning, sedangkan pada temperatur yang tidak tetap (tidak stabil) warna buah tidak merata. Temperatur ideal antar 24 – 28 0C. Curah hujan antara 750 – 1250 mm/tahun dengan irigas yang baik.

Seleksi varietas yang berbeda juga memainkan peran utama ketika mencari untuk meningkatkan rasa buah. Sejumlah faktor dapat mempengaruhi rasa buah tomat, antaralain: genetik tanaman, tingkat pencahayaan, suhu, stres air, salinitas, komposisi nutrisi hidroponik dan luas daun (yang dipengaruhi oleh sistem hidroponik yang digunakan). Banyak variabel-variabel ini dapat dimanipulasi oleh petani untuk meningkatkan rasa buah tomat buah.

Kekurangan cahaya dapat menghasilkan gula yang rendah dan kandungan bahan kering yang kurang, sehingga membatasi produksi fotosintat. Para peneliti telah menemukan bahwa larutan padatan varietas tomat dapat meningkat secara signifikan di bawah 16-jam,  dibandingkan dengan 12-jam dalam hari, tapi itu keasaman buah tidak terpengaruh. Sedangkan Pengaruh musim terkait dengan perubahan di antara cahaya dan suhu, yang memiliki pengaruh besar pada kualitas buah. Baik suhu dan warna cahaya mempengaruhi buah tomat.Cahaya adalah faktor utama yang menentukan tingkat fotosintesis tanaman, dengan jumlah gula dan bahan kering tersedia ke buah.  Suhu yang tinggi didalam greenhouse juga sering dikaitkan dengan rendahnya kualitas buah  dan serta gangguan pematangan.

Salah satu cara termudah untuk meningkatkan rasa tomat terletak dalam zona akar. Bagaimana petani mengelola input air dan pupuk adalah memiliki efek yang besar pada hasil dan kualitas buah yang dihasilkan. Cara termudah meningkatkan konstituen rasa buah tomat adalah untuk meningkatkan EC darim larutan nutrisi

Produksi tomat hidroponik melibatkan sejumlah kompleks interaksi antara tanaman genetika, lingkungan, dan pengelolaan tanaman, yang masing-masing memainkan peran dalam hasil buah dan penentuan kualitas. Namun, buah tomat memberikan banyak kesempatan bagi petani – baik besar  dan kecil – untuk memanipulasi baik pertumbuhan tanaman dan kualitas rasa dari buah dengan penggunaan nutrisi, dan seleksi varietas. Dengan informasi yang tepat dan percobaan, buah tomat dengan rasa luar biasa dan hasil yang tinggi dapat dicapai dari berbagai produksi yang berbeda.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB III

ANALISIS DAN DESAIN

III.1 Analisis

III.1.1 Penentuan dimensi luas greenhouse

Diketahui         : Kapasitas greenhouse tanaman tomat         = 1000 tanaman

Ukuran polybag tanaman tomat                   = 35 x 40 cm

Jarak tanaman antar bedengan                   = ± 100 cm

Jarak antar tanaman                                                = ± 50 cm

Ditanya            : Rancang bangun greenhouse yang sesuai

Jawab :

Fungsi Kendala           : xy=1000 à xy-1000 = 0

Fungsi Tujuan             : l = 50(x+1) + 40x = 50x + 40x + 50 = 90x + 50

p = 100(y+1) + 35y = 100y + 35y = 100 = 135y + 100

Luas = l x p

Luas = [90x + 50] [135y + 100]

Luas = 12150xy + 9000x + 6750y + 5000

Metode Optimasi Desain Lagrange Multipliers

LE        = fungsi tujuan + λ(fungsi kendala)

LE        = 12150xy + 9000x + 6750y + 5000 + λ(xy-1000)

dLE/dx = 12150y + 9000 + λy = 0 …………………………………….            (1)

dLE/dy = 12150x + 6750 + λx = 0 …………………………………….            (2)

dLE/dλ = xy – 1000 = 0 ………………………………………………..            (3)

Persamaan (3) : xy=1000 à x= 1000/y ………………………….(4)

Persamaan (1) : 12150y + 9000 + λy = 0 à y(12150 + λ) + 9000 = 0

(12150 + λ) = -9000/y ………………………….(5)

Persamaan (2) : 12150x + 6750 + λx = 0 à x(12150 + λ) + 6750 = 0

(12150 + λ) = -6750/x …………………………(6)

Subtitusi persamaan (5) ke persamaan (6) :

-9000/y = -6750/x à x = 3/4y ……………………(7)

Subtitusi persamaan (7) ke persamaan (4) :

3/4y = 1000/y à y = 36.54 à y = 37 ; Keterangan : y = jumlah bedengan

x = 1000/ 37 à x = 27.38 à x = 28 ; Keterangan : x = jumlah tanaman tiap bedengan

Jadi, panjang   = 135y + 100 à 135(37) + 100 = 5095 cm

lebar        = 90x + 50 à 90(28) +50 = 2570 cm

Rancang bangun greenhouse yang dibangun adalah dengan ukuran 5169 x 2570 cm

III.1.2 Penentuan dimensi jarak antara bedengan dinding samping, belakang, dan depan greenhouse

Total panjang untuk media tanam : (35 cm  x 37) + (100 cm x (35+1)) = 4895 cm

Sisa panjang lahan      = panjang greenhouse – total panjang media tanam

= 5095 cm – 4895 cm = 200 cm

Jadi, jarak antar bedengan dengan dinding greenhouse samping sebesar 200 cm.

Total lebar untuk media tanam : (50 cm x 27) + (40 cm x (27+1)) = 2470 cm

Sisa lebar lahan          = lebar greenhouse – total lebar media tanam

= 2570 cm – 2470 cm = 100 cm

Jadi, jarak antar bedengan dengan dinding greenhouse depan dan belakang sebesar 100 cm.

III.1.3 Penentuan dimensi tinggi dasar bangunan, tinggi ruang tanam, tinggi atap segitiga, dan tinggi total greenhouse

  • Tinggi dasar bangunan           : 0.5 meter
  • Tinggi ruang tanam                 : 4 meter

Tinggi dasar bangunan dan tinggi ruang tanam diambil dari tabel spesifikasi teknik greenhouse.

  • Tinggi atap segitiga :

Sudut kemiringan optimum pada atap greenhouse tipe standard peak sekitar 25⁰-30⁰ (Suhardiyanto,2002), pemilihan sudut kemiringan atap optimum adalah sudut 30⁰.

Lebar greenhouse : 2570 cm à2570/2 = 1285 cm

Dengan theorema phytagoras :

 

x

 

30⁰

1285 cm

Tan 30⁰ = x/1285 àx = 741.89 cm = 7.42 m

Jadi tinggi atap segitiga adalah 7.42 m

  • Luas bukaan ventilasi bubungan

Menurut Suhardiyanto, 2002 :

Luas total bukaan ventilasi = luas bukaan ventilasi dinding – luas bukaan ventilasi bubungan

= 60 % x luas greenhouse

= 60 % x (25.7 x 50.95) m =  785.649 m2

Luas ventilasi dinding :

= 2 x tinggi ruang tanam x panjang greenhouse

= 2 x 4 m x 50.95 m = 407.6 m2

Sehingga :

Luas bukaan ventilasi pada bubungan = 785.649 m2 – 407.6 m2 = 378.049 m2

Karena memiliki dua sisi ventilasi bubungan, sehingga setiap sisi bukaan ventilasi bubungan memiliki luas à378.049/2 = 189.042 m2

Dari luas bukaan ventilisasi maka dapat diperoleh tinggi atap segitiga atas :

189.042m2 = 50.95 m x t à t = 3.71 m

  • Tinggi total bangunan greenhouse :

= tinggi dasar bangunan + tinggi ruang tanam + tinggi atas segitiga + tinggi atap segitiga atas

= 0.5 m + 4 m + 7.42 m + 3.71 m

= 15.63 m

III.1.4 Penentuan dimensi lebar pintu, tinggi pintu, tinggi tepian atap, lebar atap segitiga atas, dan ukuran balok kayu

  • Lebar pintu dan Tinggi Pintu

Pintu yang digunakan adalah tipe geser

 

 

                                                                         2 m

 

 

 

0.8 m                           0.8 m

Lebar pintu : 1.6 meter, dengan lebar masing-masing daun pintu 1 meter, pemilihan dimensi lebar daun pintu berdasarkan SNI 7604 : 2010, yang mana lebar minimum untuk pintu geser sekitar 0.8 m.

Tinggi pintu : 2 meter. Pemilihan dimensi ini berdasarkan tinggi maksimum orang Indonesia.

  • Tinggi Tepian Atap, dan Lebar Atap Segitiga Atas

 

 

 

 

 

3 m

 

 

8.57 m      8.57 m    8.57 m

Tinggi tepian atap dipilih 3 m karena berdasarkan SNI 7604:2010 bahwa tinggi tepian atap minimum adalah 2.4 m.

Lebar atap segitiga atas adalah 8.57 m. Dimensi ini diperoleh dari :

Lebar greenhouse/3 = 25.7 m / 3 = 8.57 m.

Dari hasil analisis yang telah dilakukan dimensi greenhouse yang akan dibangun disajikan dalam bentuk tabel berikut

Bagian greenhouse

Satuan

Ukuran

Lebar Greenhouse

m

25.70

Panjang Greenhouse

m

50.95

Tinggi Dasar Bangunan

m

0.50

Tinggi Ruang Tanam

m

4.00

Tinggi Atap Segitiga

m

7.42

Tinggi Atap Segitiga Atas

m

3.71

Tinggi Total Greenhouse

m

15.63

Lebar Pintu

m

2.00

Tinggi Pintu

m

2.00

Tinggi Tepian Atap

m

3.00

Lebar Atap Segitiga Atas

m

8.57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bab IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

            Perhitungan teknik untuk menentukan dimensi greenhouse menjadi dasar untuk membuat gambar tekniknya. Dibawah ini adalah gambar teknik dari greenhouse.

Gambar 4.1 Tampak piktorial greenhouse

 

Gambar 4.2 Tampak atas, depan, samping dan piktorial greenhouse

            Penentuan dimensi greenhouse menggunakan persamaan optimasi sehingga menghasilkan ukuran 5169 x 2570 cm, sehingga dapat berisi 37 bedengan dengan tiap bedengan memuat 28 tanaman tomat. Posisi bedengan dapat dilihat pada gambar 3.

 

Gambar 4.3 Posisi bedengan dalam greenhouse

 

Dimensi greenhouse pada gambar diatas dibuat sedemikian rupa supaya kondisi lingkungan di dalam greenhouse mengakibatkan pertumbuhan tomat yang optimum.

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Suhardiyanto, Herry. Teknologi Rumah Tanaman untuk Tropika Basah. Pemodelan dan Pengendalian Lingkungan. 2009. Bogor : IPB Press.