GH
Gambar diatas merupakan kontruksi rumah tanaman 1000 tomat, untuk link nya dapat diunduh di http://www.4shared.com/rar/yk0jqH6v/Greenhouse.html

TUGAS RANCANGAN TEKNIK
(3 Desember 2013)
RANCANGAN RUMAH TANAMAN
DENGAN KOMODITI SAYURAN TOMAT

OLEH
CANDRA VIKI ARNANDA
F14100061

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2013

DAFTAR ISI
Daftar Isi
Daftar Tabel
Dafter Gambar
Pendahuluan 1
Latar Belakang 1
Tujuan 1
Tinjauan Pustaka 1
Deskripsi Masalah 6
Analisis dan Desain 7
Pembahasan 9
Daftar Pustaka 9
Lampiran 10

DAFTAR TABEL
Tabel 1. Karakteristik fisik beberapa bahan atap greenhouse 3
Tabel 2. Karakterisitk thermal beberapa bahan atap greenhouse 3
Tabel.3 Karakteristik tambahan pada beberapa bahan atap greenhouse 4
Tabel 4. Standar konstruksi pembangunan rumah tanaman 7

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Greenhouse 10
Gambar 2. Drawing Greenhouse 10
Gambar 3 Greenhouse 11

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sekarang ini tuntutan akan kualitas dan kuantitas pada produk pertanian semakin tinggi. Konsumen semakin cerdas dan selektif dalam memilih produk pertanian. Hal ini disebabkan karena konsumen sudah mulai memperhatikan kesehatan, sehingga mereka tidak hanya memperhatikan rasa kenyang, namun juga memperhatikan akibat mengkonsumsi suatu produk pertanian terutama dalam hal kesehatan. Oleh karena itu petani harus memperhatikan mutu dari produk pertanian yang diproduksi, karena jika hal ini diabaikan maka dapat berakibat buruk pada usaha mereka yang imbasnya menurunkan pendapatan mereka. karena itu petani harus memperhatikan proses produksi produk pertanian yang mereka lakukan agar sesuai dengan permintaan pasar.
Teknologi rumah tanaman merupakan salah satu cara yang tepat dalam memproduksi produk pertanian, karena pada rumah tanaman lingkungan tumbuh produk pertanian dapat dikontrol agar mendekati lingkungan yang sesuai produk pertanian. Parameter yang dapat dikontrol antara lain suhu lingkungan, kelembaban udara, pemberian nutrisi, cahaya, dan parameter – parameter lainnya. Oleh karena itu penggunaan rumah tanaman dapat diharapkan menghasilkan produk pertanian dengan kuantitas dan kualitas yang optimum.
Tujuan
Tujuan pembuatan makalah ini yaitu merancang ukuran rumah tanaman yang optimum untuk pertumbuhan 1000 tanaman tomat.
TINJAUAN PUSTAKA
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 :
a. Flat
Tipe flat memiliki konstruksi sederhana digunakan untuk proses persemaian
b. Shed
Tipe shed memiliki konstruksi atap miring yang bersandar pada dinding bangunan lain ( base wall ) dan ada juga yang tidak.
c. Uneven span
Tipe uneven span memiliki konstruksi bagian atap yang memiliki kemiringan berbeda pada tiap sisinya.
d. Gable
Tipe gable memiliki konstruksi atap berbentuk segitiga sama sisi, dan dinding nya berbentuk tegak.
e. 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.
f. 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.
g. Arch
Tipe arch memiliki konstruksi atap berbentuk lengkung agar lebih mudah dalam hal pemasangan plastic film sebagai bahan dasar atapnya.
h. 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 1. 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 2. 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.3 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 30⁰ dianggap sebagai kemiringan optimal. 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. 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.
DESKRIPSI MASALAH
Permasalahan yang terdapat dalam pengembangan greenhouse adalah dalam menentukan ukuran dan jenis konstruksi bangunan greenhouse dengan mempertimbangkan mekanisme yang hendak digunakan baik pindah panas, ventilasi, pengairan maupun pada mekanisme pemilihan bahan yang hendak digunakan, hal ini berpengaruh terhadap keberhasilan pengembangan greenhouse dengan kondisi iklim seperti di Indonesia yakni iklim tropis basah.
Dalam kasus ini terdapat 3 komponen yang harus di penuhi yang meliputi :
1. Mekanisme pertukaran panas
Ventilasi yang diharapkan dalam pembangunan greenhouse ini adalah ventilasi alamiah.
2. Pemilihan bahan
Pemilihan bahan pada manufakturing greenhouse membutuhkan beberapa analisis, pada kasus ini bahan yang hendak dipilih adalah bahan kayu untuk tiang sedangkan untuk dinding akan dipasang dengan kasa, hal ini memungkinkan adanya kemudahan dalam perancangan, kekuatan serta desain yang memudahkan dalam pertukaran udara. Berikut hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan bahan.
3. Penentuan dimensi bangunan
Dimensi bangunan menjadi faktor yang sangat penting dalam pembangunan rumah tanaman karena akan turut mempengaruhi konsisi-kondisi lingkungan yang akan di tentukan. Berdasarkan optimasi pemilihan ukuran rumah tanaman dengan acuan pada jenis tanaman yang akan diusahakan di rumah tanaman tersebut. Pada perancangan ini akan diusahakan tanaman tomat dengan kapasitas 1000 tanaman. Melalui syarat-syarat dalam usaha budidaya tanaman tomat yang meliputi sistem tanam, jarak tanam, tinggi tanaman, dan kebutuhan akan radiasi sinar matahari, maka akan ditentukan spesifikasi ukuran rumah tanaman sesuai standar nasional :
Tabel 4. Standar konstruksi pembangunan rumah tanaman

ANALISIS DAN DESAIN
Perhitungan luas daerah tanaman dan luas rancangan ruang tanam
Parameter yang diketahui:
Kapasitas rumah tanam tanaman tomat = 1000 tanaman
Ukuran satu polybag tanaman tomat 35 x 40 cm
Jarak antar bedengan = 100 cm
Jarak antar tanaman dalam satu bedengan = 50 cm
Fungsi kendala : xy = 1000; xy – 1000= 0
x = jumlah baris
y = jumlah tanaman dalam satu baris
Fungsi tujuan : A = P + L
P = 100(x–1) + 35x = 135x-100
L = 50(y-1) + 40y = 90y-50
A= (135x–100) (90y-50) = 12150xy – 6750x – 9000y +
5000
A = luas tanam; P = panjang tanam; L = luas tanam
Metode Optimasi Lagrange Multipliers
LE = fungsi tujuan + λ (fungsi kendala)
LE = 12150xy – 6750x – 9000y + 5000 + λ(x y – 1000)
dLE/dx = 12150y – 6750 + λy = 0 …………………………………………….. (1)
dLE/dy = 12150x – 9000 + λx = 0 …………………………………………….. (2)
dLE/dλ = xy – 1000 = 0; xy = 1000…………………………………………….. (3)
Persamaan (1) 12150y – 6750 + λy = 0; y(12150+λ) = 6750;
(12150+λ) = 6750/y……………………………………………………………….(4)
Persamaan (2) 12150x – 9000 + λx = 0; x(12150+λ) = 9000;
(12150+λ) = 9000/x………………………………………………………………. (5)
Subtitusi persamaan (4) dan (5): 6750/y = 9000/x; y = ¾ x…………………. (6)
Subtitusi persamaan (6) ke (3): x ¾ x = 1000 ; x = 36,5 = 37 baris
Subtitusi x = 36,5pada persamaan (3): y = 27,4 = 28 tanaman dalam setiap baris
P = 135(37) – 100 = 4895 cm = 48,95 m
L = 90(28) – 50 = 2470 cm = 24,70 m
Jika jarak antara dinding ke baris tanaman masing-masing sisi panjang dan pendek = 50 cm dan 25 cm;
Maka panjang rumah tanaman PGH = 4995 cm dan lebar rumah tanaman LGH = 2520 cm
Perhitungan tinggi atap dengan metode phytagoras
Sudut kemiringan optimum pada atap greenhouse tipe standard peak sekitar 25°-30° (Suhardiyanto.2002), pemilihan sudut kemiringan atap optimum adalah sudutθ = 30⁰.
t = tan 30° x ½ LGH = tan 30° x 1260 = 727,46 = 728 cm = 7,28 m
Penentuan tinggi dasar bagunan dan ruang tanam
• Tinggi dasar bangunan : 0.5 meter
• Tinggi ruang tanam : 4 meter

Tinggi dasar bangunan dan tinggi ruang tanam diambil dari tabel spesifikasi teknik greenhouse.
Luas bukaan ventilasi bubungan
Menurut Suhardiyanto, 2002 :
Luas total bukaan ventilasi = luas bukaan ventilasi dinding – luas bukaan ventilasi bubungan
= 60 % x luasgreenhouse
= 60 % x (4995 x 2520) cm = 7552440cm2 = 755,244 m2
Luas ventilasi dinding :
= 2 x tinggi ruang tanam x panjang greenhouse
= 2 x 4 m x 49,95 m = 399,6 m2
Sehingga :
Luas bukaan ventilasi pada bubungan = 755,244 m2 – 399,6 m2 = 355,644 m2
Karena memiliki dua sisi maka setiap sisi memiliki luas bukaan ventilasi pada bubungan sebesar ½ x 355,644 m2 = 177,822 m2
Dari luas bukaan ventilisi maka dapat diperoleh tinggi atap segitiga atas :
177,822 m2= 49,95 m x t.a; t.a = 3,56 m

Tinggi total rumahtanaman = 0,5 + 4 + 7,28 + 3,56 = 15,34 m
PEMBAHASAN
Permintaan dan tuntutan konsumen terhadap produk pertanian semakin tinggi. Selain melihat kualitas konsumen juga melihat produk pertanian dari kualitas yang dihasilkan. Karena itu petani harus memperhatikan proses produksi produk pertanian agar sesuai dengan permintaan konsumen. Karena itu penggunaan teknologi rumah tanaman dianggap tepat karena dalam rumah tanaman parameter – paraneter lingkungan dapat dikontrol agar mendekati lingkungan yang optimal utnuk pertumbuhan produk pertanian. Selain itu perancangan teknik dari rumah pertanian sangat diperhatikan, oleh karena itu ukuran dari rumah tanaman harus disesuaikan agar dapat menunjang pengoptimalan lingkungan tumbuh produk pertanian.
Pada perancangan rumah tanaman untuk tanaman tomat dengan kuantitas 1000 tanaman, diperoleh ukuran panjang rumah tanaman yaitu 4995 cm, dan panjang rumah tanaman yaitu 2520 cm. Tinggi ruang tanam rumah tanaman yang didapat yaitu 400 cm. Dan kemiringan atap yang dipilih yaitu 30° sesuai dengan optimasi perpindahan panas udara yaitu 25°-30°. Tinggi atap berdasarkan perhitungan didapat 728 cm, sehingga tinggi total bangunan greenhouse yaitu 1534 cm dan luas daerah pertukaran udara (ventilasi alamiah) yaitu 399,6 m2. Pada rumah tanaman yang telah dirancang sebagai tempat pertumbuhan 1000 tanaman tomat, terdapat 37 baris dengan setiap baris berisi 28 tanaman. Berdasarkan perhitungan yang telah dikerjakan maka tiper rumah tanaman yang didapat termasuk ke dalam tipe rumah tanaman besar. Pada perancangan desain rumah tanaman digunakan alas berupa tanah. Kontruksi rumah tanaman menggunakan kayu jenis akasia. Dinding rumah tanaman terbuat dari plastik transparan untuk medukung kebutuhan cahaya, serta atap terbuat dari plastik untuk mendukung kebutuhan cahaya dari tanaman tomat.

DAFTAR PUSTAKA
Suhardiyanto, Herry. Teknologi Rumah Tanaman untuk Tropika Basah. Pemodelan dan Pengendalian Lingkungan. 2009. Bogor : IPB Press
Suhardiyanto, H., A. Sapei, C. Arif, A.M. Patapa, B. Dewi. 2006a. Sistem Kendali Berbasis PLC untuk Pengaturan Larutan Nutrisi pada Jaringan Irigasi Tetes. Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer, Vol. 4, No.2.
Suhardiyanto, H., M. Widyarti, F. Chrisfian, I.S. Muliawati. 2006b. Analisis ventilasi

LAMPIRAN

Gambar 1 Greenhouse

Gambar 2. Drawing Greenhouse

Gambar 3. Greenhouse