## Analisis Sistem Perpipaan Pada Hidroponik Sistem Deep Flow Tehnique
Fadel Alfahri Ramadan 1) , Yuspian Gunawan 2) , Prinob Aksar 3)
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo
2,3 Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo Jl. H.E.A. Mokodompit, Kampus Hijau Bumi Tridarma Andounohu, Kendari 93232
Email: fadelkdi3@gmail.com Article Info

## Abstrak
Available online May 31, 2022 Hidroponik  adalah  pengelolaan  air  yang  digunakan  sebagai  media  tumbuh tanaman,hidroponik sistem  deep  flow  tehnique merupakan  sistem  hidroponik  yang mensirkulasikan  air  secara  berkelanjutan  pada  rangkaian  aliran  tertutup  menggunakan pompa.Tujuan  penelitian  ini  untuk  mengetahui  efisiensi  sistem  suplai  air  pada hidroponik  dan  mengetahui  kekuatan  serta  beban  pada  konstruksi  rak  hidroponik  DFT. Penelitian  ini  dilakukan  dengan  memperhatikan  sistem  perpipaan  dan  mengambar instalasi  sistem  perpipaan  menggunakan softwere  Inventor kemudian  dilakukan pengujian.Pengambilan  data  dilakukan  dengan  menganalisa  sistem  suplai,menghitung debit  aliran,menentukan  jenis  aliran  dan  melakukan  simulasi  kekuatan  pada  rak hidroponik  DFT  menggunakan  aplikasi softwere  Inventor .  Hasil  penelitian  menunjukkan nilai  debit  aliran    1,43  L/menit  dan  debit  pada  pompa  yaitu  10  L/menit  sehingga didapatkan  efisiensi    suplay  airnya  0,143  L/menit  (14%).  Nilai  Reynolds  yang  dihasilkan yaitu  1304,61  m 2 /s  maka  aliran  yang  bekerja  yaitu  aliran  laminar.  Berdasarkan  hasil simulasi  di  hasilkan  tegangan  maksimal  pada  rak  hidroponik  DFT  yaitu  1616  MPa sedangkan  beban  pada  rak  hidroponik  DFT  37,8426  MPa  sehingga  aman  untuk digunakan.
Kata kunci: Sistem perpipaan, hidroponik deep flow tehnique.

## Abstract
Hydroponics is water management that is used as a medium for plant growth, deep flow technique  hydroponics  is  a  hydroponic  system  that  circulates  water  continuously  in  a closed  flow  circuit  using  a  pump.  DFT  hydroponics.  This  research  was  carried  out  by paying attention to the piping system and drawing the installation of the piping system using  the  Inventor  software  and  then  testing.  Data  collection  was  carried  out  by analyzing the supply system, calculating the flow rate, determining the type of flow and performing a strength simulation on the DFT hydroponic rack using the Inventor software application. The research shows the flow rate is 1.43 L/minute and the pump flowrate is 10  L/minute  so  that  the  water  supply  efficiency  is  0.143  L/minute  (14%). The  resulting Reynolds  value  is  1304.61  m2/s,  so  the  flow  that  works  is  laminar  flow.  Based  on  the simulation  results,  the  maximum  stress  on  the  DFT  hydroponic  rack  is  1616  MPa  while the load on the DFT hydroponic rack is 37.8426 MPa so it is safe to use .
Keywords: Piping system, hydroponic deep flow technik

## 1. Pendahuluan
Pemindahan fluida di dalam sebuah saluran tertutup  yang  biasanya  disebut  pipa  sangat penting  di  dalam  kehidupan  sehari-hari. Perhatikan  sejenak  pada  keadaan  sekeliling  kita akan  menunjukkan  bahwa  terdapat  banyak
variasi  penerapan  dari  aliran  pipa.  Penerapan- penerapan  tersebut  mencakup  mulai  dari  jalur pipa-pipa  besar  dan  panjang  sampai  kepada suatu perpipaan yang kompleks [1] .
Hidroponik merupakan  budi  daya  pertanian tanpa  media  tanah.  Sistem  bercocok  tanam
ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
secara hidroponik ini dapat memanfaatkan lahan yang  sempit.  Cara  bercocok  tanam  secara hidroponik  sudah  banyak  dipakai  oleh  beberapa masyarakat  untuk  memanfaatkan  lahan  yang tidak  terlalu  luas.  Banyak  keuntungan  dan manfaat  yang  dapat  diperoleh  dari  sistem hidroponik.  Sistem  ini  dapat  menguntungkan petani  dalam  meningkatkan  kualitas  dan kuantitas  hasil  pertaniannya  dan  juga  dapat memaksimalkan  lahan  pertanian  yang  ada karena  tidak  membutuhkan  lahan  yang  banyak [2]. Deep  Flow  Tehnique merupakan  metode yang  memanfaatkan  pipa  berlubang  dengan  air di dalamnya dengan aliran yang tebal kira-kira 2 cm.  Benih  ditanam  pada  lubang  pipa  dengan media rock  woll kemudian  diapungkan  diatas larutan  nutrisi  menggunakan netpot .  Dalam sistem  ini,  merupakan  penanaman  dengan kebutuhan nutrisi yang tepat dan memiliki sistem aerasi yang baik dengan kebutuhan air yang tidak banyak  hanya  setinggi  2  cm.  Pergerakan  air menggunakan mesin pompa air guna menyediakan aerasi yang baik bagi tanaman [3]. Olehnya itu, pada penelitian ini penulis mencoba untuk  menganalisis  sistem  perpipaan  pada hidroponik  DFT  untuk  mengetahui  efisiensi suplay air dan untuk menganalisa kekuatan serta beban pada rak hidroponik DFT.

## Hidroponik DFT
Hidroponik  sistem deep  flow  tehnique (DFT) merupakan salah satu metode kultur menggunakan  air  sebagai  media  dan  persediaan nutrisi.
Gambar 1. Hidroponik Prinsip  kerja  teknologi  DFT  yaitu  mensirkulasi larutan  nutrisi  dan  aerasi secara  kontiniu  selama 24  jam  pada  rangkaian  aliran  tertutup Keuntungan  sistem  DFT  adalah  penanaman dengan kebutuhan nutrisi yang cukup sedikit dan
memiliki  sistem  aerasi  yang  baik  dengan  air setinggi  2  cm  dan  disertai  adanya  rongga  udara yang menyediakan oksigen bagi tanaman dengan aerasi yang dibantu oleh mesin pompa air [4].

## Gambar 2. Instalasi hidroponik sistem DFT

## Sistem Perpipaan
Sistem ini menggunakan pipa sebagai sarana pendistribusian  air.  Unit  pelayanannya  dapat menggunakan sambungan Rumah (SR), sambungan  halaman  dan  sambungan  umum. Untuk  mendistribusikan  air  bersih  dengan perpipaan  terdapat  beberapa  sistem  pengaliran, tergantung  pada  keadaan  topografi,  lokasi sumber  air  baku,  beda  tinggi  daerah  pengaliran atau daerah layanan [5].
Percabangan  pipa  banyak  digunakan  dalam sistem  perpipaan  di  industri,  dan  distribusi  air minum.  Rangkaian  pipa-  pipa  tersebut  didesain sedemikian  rupa  sehingga  mampu  memenuhi kebutuhan  akan  pendistribusian  fluida.  Berbagai jenis  dan  sudut  percabangan  pipa  dalam  sistem perpipaan  akan  menghasilkan  distribusi  aliran yang berbeda-beda [6].

## Pengaliran Pemompaan
Pengaliran  pemompaan  dengan elevated reservoir dilakukan  untuk  menampung  air kedalam  reservoir  yang  memiliki  elevasi  yang lebih  tinggi  dari  daerah  pelayanan.  Dimana apabila air yang sudah dipompa ke  reservoir aka didistribusikan  dengan  memanfaatkan  tekanan akibat  elevasi  reservoir  yang  lebih  tinggi  dari daerah pelayanannya [7].

## Debit
Debit  adalah  besaran  yang  menyatakan volume  fluida  yang  mengalir  tiap  satuan  waktu: [8].
Q v t (1)
Dimana:
Q   = debit (liter/menit)
V   = volume (liter)
t = waktu (menit)
Dalam  persamaan  kontinuitas  menyatakan bahwa  debit  fluida  yang  memasuki  pada  pipa yang  sama  dengan  debit  fluida  yang  keluar  dari pipa.  Aliran  fluida mengalir  dari  luas  penampang satu  menuju  luas  penampang  dua.  Pada  luas penampang  awal  fluida  memiliki  kecepatan  satu [9].

## Softwere Autodesk Inventor
Autodesk  inventor merupakan  sebuah program  CAD  ( Computer  Aided  Design )  dengan kemampuan pemodelan tiga dimensi solid untuk proses  pembuatan  objek prototipe 3D  secara visual, simulasi dan drafting beserta dokumentasi data-datanya.  Dalam inventor ,  seorang  desainer bisa membuat sketsa 2D produk, memodelkannya  menjadi  3D  untuk  dilanjutkan dengan  proses  pembuatan prototipe  visual atau bahkan  yang  lebih  kompleks  lagi,  yaitu  simulasI [10].
Autodesk  inventor yang  dikembangkan  oleh perusahaan  perangkat  lunak  yang  berbasis  di  AS Autodesk adalah  merupakan  perangkat  lunak CAD  mekanik  desain  3D  untuk  membuat prototipe digital  3D  yang  digunakan  dalam desain, visualisasi dan simulasi produk [11].

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  instalasi  sistem perpipaan  Hidroponik deep  flow  tehnique ,dan aplikasi software inventor. Bagian – bagian alat uji yang digunakan dalam penelitian ini di tunjukkan pada gambar 3 sebagai berikut :
Gambar 3. Bagian-bagian alat uji Keterangan :
1. Tandom/tower
2. Pipa pensuplai
3. pompa
4. Rak hidroponik deep flow tehnique

## Prosedur Penelitian
Adapun  prosedur  kerja  pada  penelitian  ini yaitu sebagai berikut :
1. Studi pustaka dan jurnal
2. Mendesain  instalasi  rak  sistem  perpipaan (pada  penelitian  ini  menggunakan  aplikasi Autodesk Inventor )
3. Menyiapkan alat dan bahan
4. Membuat rangkaian alat pengujian
5. Memastikan  instalasi  perpipaan  hidroponik DFT sebelum melakukan pengamatan:
a. Memastikan  semua  alat-alat  percobaan dalam kondisi baik.
b. Memasang  semua  alat  percobaan  dengan baik.
c. Memastikan  semua  sistem  perpipaan  dan sambungan (jalur) siap untuk di operasikan.
d. Memastikan  pompa  sudah  terpasang dengan baik.
e. Menjalankan pompa, memastikan air dapat bersirkulasi dengan baik.
f. Memastikan air atau fluida dapat di alirkan dengan lancar pada jalur aliran
g. Menyiapkan stopwatch dan  memastikan
stopwatch dapat bekerja
h. Mencatat hasil pengamatan.
4 2 1 3
6. Mencatat hasil pengamatan yang diperoleh.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Data pengamatan debit di ambil berdasarkan waktu  pengisian  pipa  hidroponik  dengan  volume yang  sama  namun  dengan  ketinggian  yang beragam disajikan berikut ini:
Tabel 1. Debit aliran tiap pipa Pipa Waktu (t) Volume (L) Debit (Q) 1 10,37 18,23 1,757 2 11,02 18,23 1,654 3 11,50 18,23 1,585 4 12,42 18,23 1,467 5 13,37 18,23 1,363 6 14,25 18,23 1,279 7 15,09 18,23 1,208 8 15,50 18,23 1,176
Dari tabel 1 digambarkan nilai debit tiap pipa hidroponik,perbandingan  tiap  debit  dapat  dilihat pada gambar 3 berikut:
Gambar 4. Grafik perbandingan rata-rata debit tiap pipa hidroponik deep flow tehnique
Berdasarkan gambar 4, menunjukkan bahwa Pada  pipa  1  waktu  yang  dibutuhkan  untuk mengisi  volume  pipa  yaitu  10,37  menit  sehingga menghasilkan debit  aliran sebesar 1,757  l/menit. Pada  pipa  2  waktu  yang  dibutuhkan  untuk mengisi  volume  pipa  yaitu  11,02  menit  sehingga mengahsilkan debit  aliran sebesar 1,654  l/menit. Pada  pipa  3  waktu  yang  dibutuhkan  untuk mengisi  volume  pipa  yaitu  11,50  menit  sehingga mengahsilkan debit  aliran sebesar 1,585  l/menit. Pada  pipa  4  waktu  yang  dibutuhkan  untuk
mengisi  volume  pipa  yaitu  12,42  menit  sehingga mengahsilkan debit  aliran sebesar 1,467  l/menit. Pada  pipa  5  waktu  yang  dibutuhkan  untuk mengisi  volume  pipa  yaitu  13,37  menit  sehingga menghasilkan debit  aliran sebesar 1,363  l/menit. Pada  pipa  6  waktu  yang  dibutuhkan  untuk mengisi  volume  pipa  yaitu  14,25  menit  sehingga mengahsilkan debit  aliran sebesar 1,279  l/menit. Pada  pipa  7  waktu  yang  dibutuhkan  untuk mengisi  volume  pipa  yaitu  15,09  menit  sehingga mengahsilkan debit  aliran sebesar 1,208  l/menit. Pada  pipa  8  waktu  yang  dibutuhkan  untuk mengisi  volume  pipa  yaitu  15,50  menit  sehingga mengahsilkan debit aliran sebesar 1,176 l/menit.
Dari  hasil  pengamatan  di  atas  debit  aliran terbesar yaitu pada pipa 1 sebesar 1,757 l/Menit dan debit aliran terkecil yaitu pada pipa 8 sebesar 1,176  l/Menit.  Hal  ini  menujukkan  bahwa semakin  besar  waktu  yang  diperlukan  untuk mengisi  volume  pipa  yang  sama  maka  semakin kecil nilai debit aliran yang dihasilkan.

## Efisiensi Suplay Air
Berdasarkan  nilai  debit  dari  pipa  1  (1,757 L/menit),  Pipa  2  (1,654  l/menit),  Pipa  3 (1,585L/menit),  Pipa  4  (1,467  l/menit),  Pipa  5 (1,363L/menit),  pipa  6  (1,279  l/menit),  pipa  7 (1,208  L/menit),  Pipa  8  (1,176  l/menit).  Maka didapatkan  nilai  debit  rata-rata  1,43  l/menit. diketahui  nilai  debit  pompa  pada  name  plate pompa yang digunakan yaitu 10 L/menit.
Efisiensi suplay air (%) = Debit aliran Debit pompa (2)
= 1,43 10 = 0,143 (14%)

## Jenis Aliran
Jenis  aliran  ditentukan  berdasarkan  nilai Reynods  yang  di  hasil  kan  dimana  aliran  selalu menjadi  laminar,  jika  kecepatan  alirannya diterunkan  sedemikian  rupa  sehingga  bilangan Reynolds  lebih  kecil  dari  2000  (Re  <  2300). Begitupula  dikatakan  alirannya  Turbulen,  pada saat  bilangan  Reynolds  lebih  besar  4000  9 Re>4000),  dan  jika  bilangan  Reynolds  berada
0 5 10 15 20 1 2 3 4 5 6 7 8 Waktu ( me n it) , V o lu me ( l) d an d e b it al ir an ( l/ me n it) Pipa Hidroponik DFT Waktu Volume pipa Debit
diantara  2300  dan  4000  (2300<Re>4000)  maka aliran  tersebut  adalah  aliran  yang  berada  pada daerah transisi.
Re = p.d.v μ (3)
Dimana:
p
= 997 (kg/m 3 ), d =  9 (cm), v =  12,94 (m/s),
 =  8,9 x 10 7 − (m 2 /s)
Maka: 𝑅𝑒  = 997 .9.  12,94 8,9𝑥10 −7
Re = 1304,61 m 2 /s
Berdasarkan  nilai  Reynolds  yang  di  hasilkan 1304,61  m 2 /s.  Maka  aliran  yang  bekerja  dalam penelitian  ini  yaitu  menjadi  laminar,  karena  nilai bilangan  Reynolds  lebih  kecil  dari  2000  (Re< 2300).
Analisis  Kekuatan  Rak  Hidroponik Deep  Flow Tehnique
Dalam  penelitian  ini  bahan  material  yang digunakan  sebagai  tempat  dudukan  atau  rak hidroponik  yaitu  menggunakan  besi  pipa berukuran  1  inch.  Hasil  simulasi  kekuatan  rak dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 5. Simulasi kekuatan rak hidroponik deep flow technique
Berdasarkan  hasil  simulasi  kekuatan  rak hidroponik  DFT  menggunakan Software  inventor didapatkan  tegangan  maksimalnya  yaitu  1616 MPa.Berdasarkan nilai tekanan maksimal yang di hasilkan berarti beban yng diberikan terhadap rak hidroponik DFT model A tidak boleh melebihi dari 1616  MPa.  Beban  Pipa  saat  terisi  air  dengan
volume  masing-masing  pipa  adalah  18,23  Liter adalah  385,888  kg  atau  37,8426  MPa.Sehingga aman untuk digunakan.

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  dan  pembahasan,  maka kesimpulan  dari  penelitian  ini  yaitu  pada  pipa  1 ebesar  1,757  l/Menit  dan  debit  aliran  terkecil yaitu  pada  pipa  8  sebesar  1,176  l/Menit.  Hal  ini menujukkan  bahwa  semakin  besar  waktu  yang diperlukan untuk mengisi volume pipa yang sama maka  semakin  kecil  debit  aliran  yang  dihasilkan dan  selanjutnya  didapatkan  nilai  rata-rata  debit 1,43  l/menit  dan  nilai  debit  pompa  berdasarkan nilai pada name plate pompa sebesar 10 l/menit. sehingga  nilai  efisiensi  suplay  air  yang  di dapatkan adalah (debit rata-rata) 1,43 l/menit 10 l/menit  (Debit  pompa)  =  0,143  (14  %).  Untuk analisis  kekuatan  berdasarkan  Hasil  simulasi kekuatan  rak  hidroponik  DFT  menggunakan software inventor didapatkan tegangan maksimalnya yaitu 1616 MPa.

## Saran
Berdasarkan  hasil  penelitian  pada  sistem perpipaan  hidroponik  DFT.  Maka  penulis menyarankan  perlu  penelitian  lanjutan  pada objek  yang  sama  dan  perlu  juga  dilakukan penelitian  lanjutan  terkait  dengan  analisis kekuatan  dan  pembebanan  sehingga  nilai kekuatan  dan  beban  yang  di  hasilkan  lebih akurat .

## Daftar Pustaka
[1] Jeddi  Roy  Dahlan  Purba,  "Perancangan Sistem  Perpipaan  Air  Bersih  Di  Hotel Jayakarta," Yogyakarta, 2008.
[2] Hilyatun Nuha, Bagus Setiawan, and M Nizar, "Hidroponik  Sistem  Deep  Flow  Technique (DFT)," Jurnal  Karya  Pengabdian  Dosen  dan Mahasiswa , vol. 03 , no. 1, pp. 88-90, Januari 2019.
[3] Mahendra  Zhafir  Pratama,  Indah  Cyntia Asprica  Putri,  Indania  Febri  Sulistiani,  Rezha Setiawan,  and  Syahdesca  Liana  Meralda Putri,  "Penerapan  Teknologi  Hidroponik Sistem Deep  Flow  Technique  Sebagai  Usaha
Peningkatan Pendapatan Petani di Kabupaten Bojonegoro," agustus 2020.
[4] Fitmawati,  Isnaini,  Siti  Fathonah,  Nery Sofianti,  and  Rodesia  Muustika  Roza, "Penerapan  Teknologi  Hidroponik  Sistem
Deep  Flow  Tehnique  Sebagai  Usaha
Penigkatan  Pendapatan  Petani  Di  Desa
Sungai Bawang," Riau Journal Of
Empowerment , vol. 1, no. 1, pp. 23-29, 2014.
[5] Rendra  Rifandy  Pratama,  "Perencanaan Sistem  Jaringan  Distribusi  Air  Minum  Di
Kecamatan  Pantai  Labu  Kabupaten  Deli Serdang," Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara, Sumatera Utara, 2018.
[6] Lutfhi  Nurcholis,  "Perhitungan  Laju  Aliran Fluida Pada Jaringan Pipa," Jurnal Traksi , vol.
7, no. 1, pp. 19-31, Juni 2008.
[7] Abdurrahman, "Perencanaan Sistem
Distribusi  Air  Bersih  Pdam  Kota  Kendari Untuk  10  Tahun  Mendatang,"  Fakultas
Teknik Universitas Haluoleo, 2013.
[8] Asih  Priyati,  Siradjuddin  Haji  Abdullah,  and Khairun  Hafiz,  "Analisis  Head  Losses  Akibat Belokan  Pipa  90°  (Sambungan  Vertikal) Dengan  Pemasangan  Tube  Bundle," Jurnal Ilmiah  Rekayasa  Pertanian  dan  Biosistem , vol. 7, no. 1, pp. 95-104, Maret 2019.
[9] Didik Sugianto and Egar Ruli Anmar, "Analisa Sistem  Perpipaan  Pompa  Sentrifugal  1500 Gpm  Pada  Mobil  Pemadam  Kebakaran  ," Jurnal  Kajian  Teknik  Mesin ,  vol.  3,  no.  2,  pp. 57-65, Agustus 2018.
[10] Bambang  Setyono,  Mrihrenaningtyas  ,  and Abdul  Hamid,  "Perancangan  Dan  Analisis Kekuatan  Frame  Sepeda  Hibrid  “Trisona” Menggunakan Software Autodesk Inventor ," Jurnal  IPTEK ,  vol.  20,  no.  2,  pp.  37-46,
Desember 2016.
[11] Randi Arya Fitrah, "Perancangan Dan Analisis Kekuatan  Frame  Sepeda  Listrik  Tipe  Urban," Jurusan  Teknik  Mesin  Fakultas  Teknik Universitas Haluoleo, Kendari, 2018.