SISTEM KENDALI POMPA AIR BERSIH PADA GEDUNG BERTINGKAT

Ошибка! Только основной документ.

SISTEM KENDALI POMPA AIR BERSIH PADA GEDUNG BERTINGKAT

Sugeng, Yus ril Jurusan Teknik Elektro, FTE Universitas Islam 45 Bekasi Jl. Cut Meutia No.83 Bekasi 17113 E- mail : [email protected] ABSTRACT Water pump control system in buildings is a control system that is used to control the water supply in buildings from ground water reservoir (GWR) to the top tanks at storey building. Water pump control system is equipped with some very important components for controlling and securing the pump control system. Water pump control system consist of several sensors such as water level sensor (radar switches), flow switches, overload and temperature sensor using a thermostat. Switch radar is used to detect the volume of water in each tanks that tanks conditions remain guaranteed availability. Switch radar that detects this state is in full tank or empty thus affecting the work of filling the water pump. When the pump motor on, then the system will read the conditions of flow switch. Flow switches are used to detect the flow of the pump. When the pump is working but there is no water then the timer will cut off contact when reaching the setting t + 0.33 seconds to turn off the pump motor. To protect the motor from overheating, the system is equipped with a temperature sensor using a thermostat that will cut off contact with the thermostat disconnect the current contactor. Thermostat will cut off contact when the heat reaches an average of 62.74 ° C and buzzer alarm will sound, Then be back in contact when the heat down until average 41.14 °C. While the overload function to secure or provide protection from damage caused by over loading on the motor. Keyword

: switch radar, flow switch, thermostat, overload

PENDAHULUAN Pemenuhan kebutuhan suplai air bersihyang maksimal pada gedung bertingkat sangatlah dibutuhkan. Oleh sebab itu pengisian air dari GWR (Gound Water Reservoar) ke tangki atas gedung haruslah terjaga keberadaannya setiap waktu dan setiap saat. Agar tidak terjadi kerusakan fatal pada mesin pompa, maka diperlukan teknologi yang bekerja secara otomatis yang dapat mengendalikan dan mengontrol seluruh aktifitas pompa baik secara kinerja maupun segi keamanan (Tyler ,Hicks and Edwards,T. W. 1996). Resiko kurangnya ketersediaan air dan kerusakan pemakaian otomatis radar menggunakan kontaktor yang saat ini digunakan belumlah cukup, beberapa faktor yang sering terjadi seperti ketika pompa bekerja namun air yang mestinya tersedia habis atau air tersedia di gwr namun mesin tidak JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 2. No.1

JREC Journal of


dapat menghisap, hal ini tidak dapat terdeteksi oleh sistem radar. Sebagai akibatnya pompa akan bekerja secara terus – menerus yang berujung pompa panas dan terjadi kerusakan fatal (Tyler ,Hicks and Edwards,T. W. 1996). Hal inilah yang mendorong penulis untuk melakukan penelitian guna mengatasi masalah tersebut. Pemakaian beberapa sensor penulis terapkan untuk memecahkan masalah tersebut. Dengan memasang dan memanfaatan beberapa sensor sebagai masukan yang dapat mendeteksi beberapa keadaan seperti panas, aliran / flow switch, overload dan volume air diharapkan mampu menjadi solusi tepat yang tidak hanya menjamin ketersediaan suplai air saja namun juga menjamin keawetan dari piranti pensuplainya.

TINJAUAN PUSTAKA Pompa dan Sistem Pemompaan Pompa adalah salah satu peralatan yang dipakai untuk mengubah energi mekanik (dari mesin penggerak pompa) menjadi energi tekan pada fluida yang dipompa. Pada umumnya pompa digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat lain yang lebih tinggi tempatnya, tinggi tekanannya, ataupun untuk sirkulasi (Sunarno, Mekanikal Elektrikal). Pengubahan energi mekanik menjadi energi tekan fluida tersebut diatas dapat dicapai dengan beberapa cara, antara lain: 1)

Mengubah energi mekanis dengan menggunakan alat semacam sudu atau impeler dengan bentuk tertentu.

2)

Dengan menggunakan gerak bolak-balik piston atau alat semacamnya.

3)

Dengan penukaran energi menggunakan fluida perantara, baik gas atau cair. Fluida perantara ini diberikan kecepatan tinggi dan campur dengan fluida yang dipompa yang berkecepatan rendah. Cara ini biasa digunakan pada pompa jet (jet pump).

4)

Dengan menggunakan udara atau gas bertekanan tinggi yang diinjeksikan ke dalam suatu saluran yang berisi fluida yang dipompa. Cara ini digunakan pada air/ gas lift pump. Sistem klasifikasi pompa yang didasarkan pada bagaimana energi ditambahkan pada fluida

yang dipompa (Sunarno, Mekanikal Elektrikal), secara garis besar pompa dapat dibagi menjadi: 1)

Pompa perpindahan positif (Positive displacement pump), dimana energi ditambahkan pada fluida kerja secara periodik oleh suatu gaya yang dikenakan pada satu atau lebih batas sistem yang dapat bergerak. Contoh, pompa torak, pompa putar dan pompa diafragmah.

2)

Pompa dinamik (dynamic pump atau non positive displacement pump), di mana energi yang ditambahkan pada fluida kerja di dalam pompa secara kontinyu dinaikkan kecepatannya, kemudian dilakukan penurunan kecepatan fluida di bagian lain dalam pompa untuk mendapatkan energi tekan. Contoh, pompa sentripugal dan pompa aksial. JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 2. No.1

JREC Journal of


Pompa memiliki dua kegunaan utama: 1)

Memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lainnya (misalnya air dari aquifer bawah tanah ke tangki penyimpan air).

2)

Mensirkulasikan cairan sekitar sistem (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati mesin-mesin dan peralatan). Komponen utama sistem pemompaan adalah:

1)

Pompa

2)

Mesin penggerak: motor listrik, mesin diesel atau sistem udara

3)

Pemipaan, digunakan untuk membawa fluida

4)

Kran, digunakan untuk mengendalikan aliran dalam sistem

5)

Sambungan, pengendalian dan instrumentasi lainnya

Pressure switch / Radar Untuk mengatur operasi pompa secara otomatis sesuai dengan kebutuhan kita diperlukan alat pengontrol kerja pompa. Pada umumnya ada dua jenis alat kontrol yang banyak dipakai melengkapi pompa, yaitu pressure switch (bekerja berdasarkan tekanan air di sisi keluaran pompa) dan level control (Radar) berdasarkan ketinggian permukaan air yang berada di dalam tangki reservoir. Level control hanya cocok dengan sistem yang menggunakan tangki reservoir sebelum air didistribusikan ke pengguna, karena pelampung alat ini harus dimasukkan ke dalam tangki. Gambar kedua alat pengontrol tersebut seperti di bawah ini.

Gambar 1. Radar dan pressure switch

Prinsip kerja kedua alat ini sama yaitu switch (pemutus dan penghubung arus listrik). Bedanya gaya untuk membuka tuas penghubung arusnya adalah gaya berat pelampung untuk level control, sedang untuk pressure switch adalah gaya akibat tekanan air di sisi keluaran pompa. Namun akibatnya terhadap operasi pompa berbeda. Bila menggunakan level control, pompa baru akan mati bila kedua pelampung mengambang di permukaan level air dan hidup lagi manakala kedua pelampung tergantung, artinya muka air berada di bawah kedua pelampung yang tergantung pada switchnya. Jadi hidup matinya pompa (start-stop) jarang. Sedangkan pressure switch mengakibatkan start stop lebih JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 2. No.1

JREC Journal of


sering karena begitu tekanan s isi keluar pompa turun akibat keran terbuka, maka pompa akan start dan akan mati sesaat setelah semua aliran keluar pompa tertutup. Konsekuensinya umur pressure switch biasanya lebih pendek (lebih cepat rusak).

(Sumber : Manual book radar ST-70AB) Gambar 2. Pemasangan switch radar pada tangki

Thermal Over Load (TOL)

(Sumber : http://4.bp.blogspot.com, diunggah 02 Januari 2014) Gambar 3. Thermal overload

Komponen TOL ini bekerja berdasarkan panas (themperature) yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui elemen – elemen pemanas bimetal. Dari sifat pelengkungan bimetal akibat panas yang ditimbulkan, bimetal ini akan menggerakkan kontak – kontak mekanis pemutus rangkaian listrik. TOL ini selalu digunakan dalam merangkai rangkaian control dari suatu system terutama berhubungan dengan motor – motor penggerak yang berfasa tunggal (satu fasa) ataupun berfasa tiga (tiga fasa). TOL ini sangat penting sekali digunakan dalam pengamanan dan perlindungan motor – motor DC atau motor – motor AC dari ukuran kecil sampai menengah. Jika terjadi beban lebih pada motor maka arus akan meningkat dan memutus bimetal. Maka kontak NO dan NC pada overload juga bekerja. Kontak NC digunakan untuk memutus rangkaian JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 2. No.1

JREC Journal of


kontrol yang mengendalikan magnetik kontaktor. Dengan terbukanya kendali ke Magnetic contactor yang mengendalikan rangkaian utama maka motor akan berhenti bekerja. Sedangkan kontak NO dapat dihubungkan dengan lampu indikator terjadinya beban lebih pada rangkaian.

Thermostat Thermostat adalah komponen dari suatu sistem kontrol yang mendeteksi suhu sistem sehingga suhu sistem dipertahankan mendekati setpoint yang diinginkan. Thermostat melakukan hal ini dengan mengendalikan kontak pemanasan atau pendinginan perangkat on atau off, atau mengatur aliran cairan perpindahan panas yang diperlukan , untuk menjaga suhu yang benar .. Sebuah thermostat dapat digunakan untuk mengatur sistem kontrol pemanasan atau pendingin. Thermostat dapat dibangun dengan berbagai cara dan dapat menggunakan berbagai sensor untuk mengukur suhu . Output dari sensor kemudian mengontrol pemanasan atau pendinginan peralatan .

. (Sumber : http://sorsow.blogspot.com, diunggah 13 oktober 2013) Gambar 4. Thermostat Karakteristik thermostat seperti gambar berikut

(Sumber : http://sorsow.blogspot.com, diunggah 13 oktober 2013) Gambar 5. Karakteristik thermostat JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 2. No.1

JREC Journal of


Daerah kerja thermostat untuk ON – Off terletak diantara T1 dan T2 (suhu kerja thermostat), daerah overshoot terjadi ketika thermostat dalam kondisi awal. Sebuah Thermostat dapat menghidupkan dan mematikan pada suhu diantara kedua sisi setpoint, perbedaan ini dikenal sebagai hysteresis dan mencegah terlalu seringnya On – Off peralatan yang dikendalikan.

1.

Metode Penelitian

Metodologi yang digunakan pada penelitian ini adalah metodologi analisa data kualitatif. Analisis data Kualitatif (Bogdan & Biklen, 1982) adalah upaya yang dilakukan dengan jalan bekerja dengan data,

mengorganisasikan

data,

memilah-milahnya

menjadi satuan

yang

dapat

dikelola,

mensintesiskannya, mencari dan menemukan pola, menemukan apa yang penting dan apa yang dipelajari, dan memutuskan apa yang dapat di ceritakan kepada orang lain. Analisis data Kualitatif (Seiddel, 1998) prosesnya berjalan sebagai berikut : 1)

Mencatat yang menghasilkan catatan lapangan, dengan hal itu diberi kode agar sumber datanya tetap dapat ditelusuri.

2)

Mengumpulkan, memilah-milah, mengklasifikasikan, mensistesiskan, membuat ikhtisar, dan membuat indeksnya.

3)

Berfikir, dengan jalan membuat agar kategori data itu mempunyai makna, mencari dan menemukan pola, dan hubungan-hubungan, dan membuat temuan-temuan umum.

Hasil dan Analisa Konsep Dasar Yang pertama kali dilakukan pada konsep dasar ini adalah menentukan sistem kerja secara global kemudian merinci tiap – tiap bagian sistem tersebut secara detil. Sistem kendali pompa air bersih pada gedung bertingkat pada penelitian ini dibagi menjadi : 1)

Input Berfungsi sebagai perangkat masukan yang terdiri dari: (1) Sensor Terdiri dari sensor panas (thermostat), sensor arus lebih (overload), sensor aliran air (flowswitch), sensor level (radar). (2) Saklar Terdiri dari saklar on-off

2)

Proses Berfungsi sebagai perangkat pemroses masukan untuk mengendalikan perangkat output. Bagian ini terdiri dari timer. JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 2. No.1

JREC Journal of


3)

Output Berfungsi sebagai perangkat keluaran yang terdiri dari: (1) Lampu indicator, berfungsi sebagai lampu indikasi yang terdiri dari indikator on-off, indikator motor on, indikator alarm. (2) Relay, terdiri dari relay flow sensor dan relay alarm thermostat. (3) Kontaktor, digunakan untuk menghidupkan motor pompa (4) Buzzer, digunakan untuk keluaran sinyal suara sebagai tanda alarm, diantaranya alarm overthemperature, alarm flowswitch ketika motor pompa tidak menghisap dalam t waktu, alarm overcurrent / overload.

Diagram blok sistem kendali pompa air pada gedung bertingkat ini secara umum digambarkan seperti berikut

INPUT

SISTEM KENDALI

OUTPUT LAMPU ON / OFF

ON / OFF

LAMPU ALARM RADAR GWR RADAR TANGKI

PROSES

LAMP MOTOR ON

THERMOSTAT BUZZER / ALARM

OVERLOAD FLOW SWITCH

MOTOR POMPA

POWER LINE 220 V AC / 380 V AC Gambar 6. Blok diagram sistem kontrol air bersih pada gedung bertingkat

Cara Kerja Sistem Kendali Pompa Air Bersih Cara kerja sistem kendali pompa air bersih pada gedung bertingkat pada penelitian ini seperti ditunjukkan pada flow chart gambar 4.2 sebagai berikut : JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 2. No.1

JREC Journal of


1)

Ketika sistem start, level air pada GWR akan mempengaruhi kondisi switch pada radar, switch radar pada GWR akan terbuka jika air pada GWR kosong dan sebaliknya switch radar pada GWR akan terhubung jika air pada GWR terisi penuh.

2)

Selanjutnya sistem akan mengecek kondisi level air pada tangki atas, switch radar pada tangki terhubung jika air pada tangki atas kosong dan sebaliknya switch radar pada tangki atas akan terbuka jika air pada tangki atas terisi penuh. Kondisi switch radar yang terhubung ketika tangki atas kosong akan menyebabkan motor pompa hidup untuk mengisi tangki atas jika air pada GWR penuh (switch radar GWR terhubung). Ketika tangki atas sudah penuh maka akan menyebabkan switch radar terbuka dan motor pompa mati.

3)

Ketika motor pompa on maka sistem akan membaca kondisi flow switch. Kondisi flow switch digunakan untuk memberikan sinyal tanda kepastian apakah pompa benar – benar menyedot air atau tidak. Jika air tidak mengalir ketika pompa on maka akan menyebabkan timer on selama t detik yang selanjutnya akan mematikan motor pompa untuk melindungi pompa dan motor dari kerusakan dan menghidupkan buzzer sebagai tanda alarm.

4)

Pada sistem ini dilengkapi dengan sensor suhu menggunakan thermostat yang akan memutus kontak thermostat dengan memutus arus pada kontaktor untuk melindungi motor dari panas yang berlebih .

5)

Proses berikutnya akan berlanjut seperti di atas.

Diagram Pengawatan Sistem KendaliPompa Air Bersih

JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 2. No.1

JREC Journal of

N L

N ON/OFF

X GWR

OVL

XTANGKI TIM FLOW

Y MOTOR

R S T

Y REL FLOW

Y ALR THERM

THERM

Y REL FLOW

FLOW SWITCH

Y TIM FLOW

Y TIM FLOW

Y BUZZER

Y ALR THERM

OVL

N N

R S

Y MOTOR

T

Y REL FLOW

CONT MOTOR

Y ALR THERM

COIL TIM FLOW T

Y TIM FLOW

XTANGKI

X GWR

OVL

ON/OFF

M

NGKI TIM FLOW


MOT PUMP Y BUZZER

REL FLOW CR

FLOW SWITCH REL ALR THERM CR

BUZZER

THERM

Gambar 7. Wiring diagram sistem kendali pompa air gedung bertingkat Keterangan : 1)

ON/OFF Adalah saklar yang digunakan untuk menghidupkan dan mematikan sistem secara keseluruhan. JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 2. No.1

JREC Journal of


2)

OVL Overload digunakan untuk melindungi motor dari arus lebih akibat induksi ataupun beban berlebih pada motor pompa.

3)

X GWR Adalah switch radar pada GWR, normal open ketika tangki GWR dalam keadaan kosong.

4)

X TANGKI Adalah switch radar pada tangki atas, normal close ketika tangki GWR dalam keadaan kosong.

5)

Y MOTOR Adalah output kontaktor untuk menghidupkan motor pompa.

6)

Y REL FLOW Adalah output relay yang digunakan untuk menghidupkan timer flow ketika motor pompa on.

7)

Y TIM FLOW Adalah output timer yang digunakan untuk melindungi motor dan pompa jika tidak dapat menghisap air. Timer ini akan on jika motor on tetapi tidak ada air yang terhisap / flow switch dalam keadaan terhubung.

8)

THERM Adalah thermostat yang digunakan untuk melindungi motor ketika terjadi panas yang berlebih.

9)

Y ALR THERM Adalah output relay yang digunakan untuk menghidupkan buzzer ketika terjadi motor over themperature.

10) FLOW SWITCH Adalah saklar yang digunakan untuk memastikan air mengalir atau tidak ketika motor pompa on. Saklar ini ketika tidak ada aliran bersifat NC dan akan terbuka jika ada air yang mengalir. 11) Y BUZZER Adalah output relay yang digunakan untuk menghidupkan buzzer ketika terjadi alarm, diantaranya overload, over themperature dan air tidak dapat mengalir ketika motor pompa on. Prototipe Sistem Kendali Pompa Air Bersih

1

2

3

4 7


JREC Journal of


8

5

6

10

9

11

Gambar 8. Prototipe sistem kendali pompa air bersih pada gedung bertingkat tampak depan

Keterangan gambar 4.3 : 1)

Saklar on-off

2)

Lampu indikator Motor on

3)

Lampu indikator alarm

4)

Lampu indikator sistem on

5)

GWR

6)

Tangki atas

7)

Switch radar tangki atas

8)

Switch radar tangki GWR

9)

Pelampung radar tangki atas

10)

Pelampung radar GWR

11)

Motor pompa

Pengujian Alat Pengujian Karakteristik Thermostat Tabel .1 pengujian thermostat


JREC Journal of


Pengujian

Off (°C)

ON (°C)

Ke

(kontak terbuka)

(kontak tertutup)

1

62.5

41.3

2

63.1

40.8

3

63.5

41.5

4

62.9

40.8

5

61.7

41.3

Total

313.7

205.7

Rata - rata

62.74

41.14

Dari hasil pengukuran didapatkan bahwa thermostat akan memutus kontak thermostat ketika mencapai panas rata-rata 62,74 o C dan akan kembali kontak ketika panas turun sampai rata – rata 41.14 o C.

Gambar 10. Grafik pengujian thermostat

Pengujian karakteristik timer 1)

Peralatan yang digunakan untuk pengujian yaitu : a) Stop watch b) Multitester

2)

Data pengujian

Tabel 4.2 Pengujian timer JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 2. No.1

JREC Journal of


Timer Set Faktor x 60 detik 0.05 3 detik

Timer on kontak

selisih

Rata-Rata

1

2

3

act - ukur

3.24 detik

3.27 detik

3.61 detik

3.37 detik

0.41

0.1

6 detik

6.82 detik

6.24 detik

6.30 detik

6.45 detik

0.45

0.15

9 detik

9.31 detik

9.22 detik

9.33 detik

9.29 detik

0.29

0.2

12 detik

12.4 detik

12.33 detik

12.44 detik 12.39 detik

0.33

0.25

15 detik

15.03 detik

15.37 detik

15.14 detik 15.18 detik

0.18

Rata - rata selisih data pengukuran dan seting

0.332

Dari hasil pengukuran didapatkan bahwa timer akan memutus kontak ketika mencapai t seting + 0.33 detik.

Gambar 11. Grafik Pengujian timer

SIMPULAN Berdasarkan perancangan tugas akhir yang dibuat, dapat ditarik suatu kesimpulan sebagai berikut : Untuk melindungi motor pompa dari kerusakan digunakan beberapa sensor diantaranya overload, flow switch dan thermostat Thermostat berfungsi untuk melindungi motor pompa dari panas yang berlebih.Thermostat akan memutus kontak thermostat ketika mencapai panas rata-rata 62,74o C dan alarm buzer akan berbunyi, selanjutnya akan kembali kontak ketika panas turun sampai rata – rata 41.14 o C JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 2. No.1

JREC Journal of

Flow switch digunakan untuk mendeteksi aliran air pada pipa output dari pompa. Ketika pompa bekerja namun tidak ada air yang mengalir maka timer akan memutus kontak ketika mencapai t seting + 0.33 detik untuk mematikan motor pompa.

SARAN Penggunaan sensor-sensor pada sistem kendali pompa air bersih ini memegang peranan penting dalam keberhasilan penyediaan dan pensuplayan air. Untuk mendapatkan hasil maksimal maka perlu dibuat sistem kontrol air bersih pada gedung bertingkat dengan sistem monitoring yang tersentralisasi. DAFTAR PUSTAKA Abdul Aziz , Abu Umar. Bekasi.2011. Relay dan Kontaktor Alif, Toto Nur.Bojonegoro. 2011. Dasar Kontrol Konvensional Depdiknas .Jakarta. 2003. Pompa dan Sistem Perpipaan Handayani ,Sri Utami. 2003. Pompa dan Kompresor Setiawan, Iwan. Fatek Universitas Diponegoro.2009.Sensor dan transduser Sunarno.2005.Mekanikal Elektrikal Tyler, Hicks G. and Edwards,T. W.Jakarta. 1996.Teknologi Pemakaian Pompa UNEP. Jakarta. 2006. Pompa dan Sistem Pemompaan

SISTEM KENDALI POMPA AIR BERSIH PADA GEDUNG BERTINGKAT

Recommend Documents