Sistem Kendali Pompa Air Bersih Pada Gedung Bertingkat

8/19/2019 Sistem Kendali Pompa Air Bersih Pada Gedung Bertingkat

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-kendali-pompa-air-bersih-pada-gedung-bertingkat 1/14

Ошибка! Только основной документ.

JREC

SISTEM KENDALI POMPA AIR BERSIH PADA GEDUNG BERTINGKAT

Sugeng, Yusril

Jurusan Teknik Elektro, FTE Univers itas Islam 45 BekasiJl. Cut Meutia No.83 Bekasi 17113E-mail : [email protected]

ABSTRACT

Water pump control system in buildings is a control system that is used to control the watersupply 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 controllingand securing the pump control system. Water pump control system consist of several sensorssuch as water level sensor (radar switches), flow switches, overload and temperature sensorusing a thermostat.

Switch radar is used to detect the volume of water in each tanks that tanks conditionsremain guaranteed availability. Switch radar that detects this state is in full tank or empty thusaffecting 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 thereis no water then the timer will cut off contact when reaching the setting t + 0.33 seconds toturn off the pump motor. To protect the motor from overheating, the system is equipped witha 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 anaverage of 62.74 ° C and buzzer alarm will sound, Then be back in contact when the heatdown until average 41.14 °C. While the overload function to secure or provide protectionfrom 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 diper lukan 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

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 masalahtersebut. 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

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 melewatimesin-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

Pressur e 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

sering karena begitu tekanan sisi 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

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

Daerah kerja thermostat untuk ON – Off terletak diantara T 1 dan T 2 (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

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

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 :

RADAR GWR

RADAR TANGKI

THERMOSTAT

OVERLOAD

FLOW SWITCH

ON / OFF

MOTOR POMPA

LAMP MOTOR ON

BUZZER / ALARM

LAMPU ALARM

LAMPU ON / OFF

SISTEM KENDALI

PROSES

INPUT OUTPUT

POWER LINE 220 V AC / 380 V AC




JREC

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 tangkiterhubung 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 Sis tem KendaliPompa Air Bersih




JREC

L N

THERM

OVL

FLOW SWITCH

Y ALR THERM

TIM FLOWX GWR XTANGKI Y MOTOR

Y REL FLOW

Y REL FLOW Y TIM FLOW

Y TIM FLOW Y BUZZER

OVL

Y ALR THERM

ON/OFF

CO NT MOTOR

MOT PUMP

M

N

R

S

T

COIL

T

TIM FLOW

XTANGKI X GW R

THERM

OVL

FLOW SWITCH

ON/OFF

REL FLOW

CR

REL ALR THERM

CR

BUZZER

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

2) OVL

Overload digunakan untuk melindungi motor dari arus lebih akibat induksi ataupun beban

berlebih pada motor pompa.

3) X GWRAdalah 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 47




JREC

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 s istem on

5) GWR

6) Tangki atas

7) Switch radar tangki atas

8) Switch radar tangki GWR

9) Pelampung radar tangki atas10) Pelampung radar GWR

11) Motor pompa

Pengujian Alat

Pengujian Karakteristik Thermostat

Tabel .1 pengujian thermostat

56

8

910

11




JREC

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

selisih

1 2 3 act - ukur

0.05 3 detik 3.24 detik 3.27 detik 3.61 detik 3.37 detik 0.41





Rata - rata selisih data pengukuran dan seting 0.332

Timer on kontak Timer Set

Faktor x 60 detik Rata-Rata

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 62,74 oC dan alarm buzer akan

berbunyi, selanjutnya akan kembali kontak ketika panas turun sampai rata – rata 41.14 oC



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 mencapait seting + 0.33 detik untuk mematikan motor pompa.

SARAN

Penggunaan sensor-sensor pada sistem kendali pompa air bersih ini memegang peranan pentingdalamkeberhasilan penyediaan dan pensuplayan air. Untuk mendapatkan hasil maksimal maka perlu dibuatsistem kontrol air bersih pada gedung bertingkat dengan sistem monitoring yang tersentralisasi.

DAFTAR PUSTAKA

Abdul Aziz , Abu Umar. Bekasi.2011. Relay dan KontaktorAlif, Toto Nur.Bojonegoro. 2011. Dasar Kontrol KonvensionalDepdiknas .Jakarta. 2003. Pompa dan Sistem PerpipaanHandayani ,Sri Utami. 2003. Pompa dan KompresorSetiawan, Iwan. Fatek Universitas Diponegoro.2009. Sensor dan transduserSunarno.2005. Mekanikal Elektrikal

Tyler, Hicks G. and Edwards,T. W.Jakarta. 1996. Teknologi Pemakaian PompaUNEP. Jakarta. 2006 . Pompa dan Sistem Pemompaan

Documents

Sistem Kendali Pompa Air Bersih Pada Gedung Bertingkat