< Previous 282 Peralatan Listrik Rumah Tangga Gambar 3.101 Menara pendingin (cooling tower) tipikal 3.3.3.8 Hal penting tentang refrigerant Pada awalnya, alat-alat pendingin menggunakan refrigerant amonia murni. Bahan ini mempunyai titik didih/ penguapan yang sangat rendah. Namun bahan ini beracun sehingga berbahaya bagi manusia. Oleh karena itu, bahan amonia tidak digunakan lagi untuk mesin-mesin pendingin untuk keperluan rumah tangga. Jenis lain adalah CFCs (Chloro Fluoro Carbon) yang tidak beracun mengganti-kan amonia, yaitu CFC-12 (dichlorodifluoromethane) yang mem-punyai titik didih yang hampir sama dengan amonia. Walaupun bahan ini tidak berbahaya bagi manusia namun telah ditemukan bahwa bahan ini berbahaya bagi lapisan ozon sehingga pada tahun 1990 ditemukan bahan baru yang lebih bersahabat dengan alam, yaitu DCF-176 N. Pada saat ini pemakaian CFC-12 sudah dilarang. 3.3.3.9 Perawatan alat pendingin ruangan Secara prinsip alat pendingin ruangan sama dengan kulkas dan freezer. Bedanya bahwa pada alat pendingin ruangan mempunyai kapasitas yang lebih besar sesuai dengan ruangan yang akan didinginkan dan suhu kerja ruangan yang jauh lebih tinggi, yaitu antara 20°C dan 25°C. Suhu pada ruang kerja biasa cukup sekitar 25°C sedangkan untuk ruang-ruang kontrol, komputer dan yang sejenis biasanya lebih dingin, yaitu sekitar 20°C. Jadi permasalahan utamanya ketika alat ini tidak bekerja dengan baik hampir sama dengan pada alat pendingin kulkas dan freezer. 1. Kondisi kompresornya. Bila kompresor tidak berjalan dengan baik maka kompresor tidak mampu mensirkulasikan refrigerant sebagaimana mestinya. Tidak ada sirkulasi refrigerant berarti tidak terjadi efek pendinginan. Bila ini terjadi maka tidak ada pilihan lain kecuali harus mengganti kompresornya. Bila kompresor beroperasi dengan baik maka perlu dilanjutkan pada langkah berikutnya. 2. Periksa kondisi refrigerantnya. Walaupun kompresor dalam keadaan baik, kalau refrigerantnya tidak mencukupi maka pendinginannya akan kurang atau tidak ada sama sekali. Bila terjadi kekurangan refrigerant maka perlu segera diisi kembali (pemeriksaan dan pengisian harus menggunakan alat pengisian). 3. Bila kompresor dan refrigerant dalam kondisi normal namun alat belum dingin, maka perlu diperiksa kumparan pipa kondensernya. Bila suhu pipa kondensor tetap dingin atau sama dengan suhu lingkungan maka dimungkinkan terjadi penyumbatan pada pipa sehingga sirkulasi refrigerant tidak berjalan Peralatan Listrik Rumah Tangga 283 dengan baik atau terjadi kerusakan pada katup ekspansinya. 4. Periksa katup ekspansinya terlebih dahulu, dan bila kondisinya baik maka baru dilakukan terhadap kemungkinan penyumbatan yang terjadi pada pipa salurannya. Bila tidak dapat dilakukan perbaikan maka perlu penggantian pipa salurannya. 5. Bila pendinginan tidak terdistribusi seperti yang diharapkan perlu pemeriksaan terhadap blower dan saluran-saluran udara dingin atau unit AHU. 3.3.3.10 Pemeriksaan Dan Pelaporan Hasil Pekerjaan Perawatan Setelah dilakukan perawatan perlu dilakukan pemeriksaan atas kerja tersebut. Kondisi-kondisi yang perlu diperiksa antara lain: 1. Suara kompresor harus tetap halus (normal). Bila ada suara-suara yang aneh menunjukkan kerja kompresor tidak bagus. 2. Kemampuan pendinginannya. Kemampuan pendinginan mesin dapat dirasakan beberapa saat setelah mesin dihidupkan. Pengecekan dapat dilakukan pada outlet-outlet udara dingin pada ruang yang didinginkan. Bila ada efek pendinginan menunjukkan bahwa mesin berjalan dengan baik. Pemeriksaan tidak cukup sampai di sini, namun harus dilakukan dalam waktu yang lebih lama, kurang lebih satu jam, untuk mengetahui kemam-puan pendinginan secara paripurna sehingga dapat diketahui suhu pen-dinginan yang bisa dicapai. Suhu ruang bisa diukur dengan termo-meter ruang dan bila suhu ini men-capai suhu yang diatur pada alat kontrolnya, maka alat pendingin ini akan mati secara otomatis. Demikian sebaliknya, bila suhu ruang lebih tinggi dari suhu yang diatur, maka alat akan hidup lagi. 3. Efektivitas pendinginan juga dipengaruhi oleh kerja blower, kon-disi isolasi saluran dan juga isolasi ruangan terhadap panas. Untuk alat pendingin yang menggunakan me-nara pendingin, efektivitas pending-inannya juga akan dipengaruhi oleh kesempurnaan proses pendinginan pada menara pendingin ini. Setelah dilakukan perawatan, dan pemeriksaan kinerjanya, perlu ada catatan tentang: x jenis kerusakan; x bagian-bagian dan jenis komponen yang diperbaiki dan atau diganti; x pengesetan-pengesetan yang dilakukan; x catatan tentang performa alat pasca perawatan, terutama kemampuan pendinginan ke ruang-ruang yang didinginkan. Untuk keperluan terse-but suhu ruang perlu diukur dengan termometer. 3.3.4 Alat Pemanas Air Betapa nyamannya, ketika dingin dapat mandi dengan air hangat. Ini adalah salah satu peranan dari alat pemanas air. Pemanas air ada yang mengguna-kan gas sebagai sumber energinya ada pula yang menggunakan listrik sebagai sumber dayanya. Secara prinsip kedua pemanas ini adalah sama, bedanya pada pemanas air listrik menggunakan elemen pemanas yang berdaya listrik, sedangkan pemanas air gas mengguna-kan gas sebagai sumber energinya sehingga pemanas ini memiliki sebuah pembakar (burner) di bagian bawah tangki dan cerobong asap (chimney) ke atas. 284 Peralatan Listrik Rumah Tangga 3.3.4.1 Jenis-jenis pemanas air Ada banyak jenis alat pemanas air ini, baik merk, kapasitasnya, maupun sistemnya ditentukan oleh keperluan-nya. Sebagai contoh, alat pemanas air yang digunakan untuk keperluan sangat terbatas (untuk satu outlet air panas), berbeda dengan yang digunakan untuk menyuplai air sejumlah ruangan atau bahkan gedung yang lebih luas. Yang untuk keperluan tunggal biasanya dengan kapasitas pemanasan dan daya yang kecil, sebaliknya yang diperlukan untuk menyuplai air panas dengan kapasitas besar diperlukan daya yang besar pula. Untuk keperluan yang kecil, biasanya digunakan alat pemanas air dengan tangki terbuka, sedangkan yang untuk keperluan banyak ruangan digunakan sistem tangki tertutup. Sistem tangki terbuka, tidak melibatkan tekanan air yang tinggi kecuali tekanan alamiahnya saja, sedangkan pada sistem tangki tertutup melibatkan tekanan. Tekanan dalam tangki tertutup ini dilakukan melalui pompa sirkulasi. Dengan demi-kian, air panas bisa didistribusikan seca-ra lebih luas. Karena melibatkan tekan-an tinggi (sampai 5 bar) sistem tertutup memiliki katup pengaman tekanan (safe-ty valve). Alat pemanas air dengan tang-ki terbuka dan tertutup serta bagian-bagian utamanya diilustrasikan pada Gambar 3.102. Tabung Terbuka Tabung tertutup 1 Saluran air panas 2 Kran air dingin/ buang 1 Saluran keluar air panas 2 Katup pengaman 3 Elemen pemanas 4 Pipa saluran air panas 5 Isolasi panas 6 Tangki bagian dalam 7 Selubung luar (rumah pemanas) Sumber: Klaus Tkotz, 2006, 361 Gambar 3.102 Alat pemanas air dengan tangki terbuka dan tangki tertutup 3.3.4.2 Bagian-bagian utama alat pemanas air Seperti terlihat pada Gambar 3.103 bahwa alat pemanas air terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut. x Tangki bagian dalam: terbuat dari baja dan tangki ini menjadi wadah air panas dengan volume sesuai ukuran. Tangki ini harus mampu menahan tekanan air antara 50 – 100 psi. Tangki biasanya diuji pada tekanan 300 psi. Bagian dalam tangki dilapisi dengan kaca liner agar kotoran air mudah terbawa keluar bersama keluarnya air. x Isolasi panas di sekeliling tangki: Isolasi panas ini berfungsi untuk menjaga agar panas tidak keluar melalui dinding tangki sehingga panas di dalam tangki terjaga dan tidak boros energi. x Pipa saluran air dingin masuk x Pipa saluran air panas keluar x Thermostat untuk mengendalikan suhu air di dalam tangki air (banyak pemanas air listrik mempunyai thermostat pada setiap elemennya) Peralatan Listrik Rumah Tangga 285 x Elemen pemanas untuk memanas-kan air (elemen pemanas sama seperti yang digunakan untuk oven) x Katup buang digunakan untuk mengosongkan tangki untuk mengganti elemen atau memindah tangki x Katup pengaman tekanan untuk mencegah meledaknya tangki karena tekanan lebih x Batang anoda untuk menjaga tangki agar tidak korosi Sumber: Klaus Tkotz, 2006, 362 Gambar 3.103 Bagian dalam tangki air 3.3.4.3 Prinsip pemanasan air Untuk jenis tangki terbuka, prinsip pemanasan air yang terjadi pada alat pemanas air adalah sebagai berikut. Ketika alat pemanas dihubungkan ke sumber listrik dan dihidupkan, maka arus listrik akan mengalir melalui elemen pemanas. Elemen pemanas ini mengubah energi listrik yang melaluinya menjadi energi panas. Panas yang dihasilkan elemen ini memanaskan air yang ada di dalam tangki. Air yang suhunya lebih panas akan bergerak ke atas sedangkan yang dingin akan tetap berada di bawah karena masa jenisnya lebih tinggi dari air yang panas. Bila air panas dialirkan keluar, maka air dingin masuk di bagian bawah tangki dan dipanaskan. Jadi proses pemanasan air di dalam alat pemanas air meng-gunakan prinsip yang sangat seder-hana, yaitu naiknya air yang lebih panas di dalam tangki sehingga memisahkan air dingin dan air panas. Untuk tangki tertutup, prinsip proses pemanasan air sama dengan yang ada pada sistem tangki terbuka. Yang berbeda adalah proses sirkulasinya memerlukan tekanan bantu yang berasal dari tekanan pompa air. Karena itu, tekanan dalam tangki harus selalu terkendali agar tidak melebihi tekanan kerjanya. Pengendalian ini melalui katup pengaman tekanan. Alat pemanas air selalu dilengkapi dengan thermostat. Thermostat digunakan untuk mengontrol suhu air di dalam tangki. Biasanya thermostat ini mempunyai daerah pengesetan pada suhu antara 50-80 °C. Namun, biasanya disarankan pengesetan suhu dilakukan antara 50-60 °C, karena alasan keselamatan, yaitu untuk mencegah kecelakaan tersiram air panas dengan suhu yang bisa membuat cedera, terutama bagi anak-anak. Di samping untuk keselamatan, pengesetan suhu yang lebih rendah ini juga untuk penghematan energi. Thermostat mempunyai sebuah saklar atau pemutar yang digunakan untuk menyetel suhu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.104. 286 Peralatan Listrik Rumah Tangga Sumber: Klaus Tkotz, 2006, 363 Gambar 3.104 Alat pemanas air tunggal Ketika air dingin masuk ke dalam tangki, air tersebut tetap ada di bagian bawah tangki seperti yang telah dijelaskan di atas. Jika penggunaan air lebih cepat dari kemampuan elemen pemanas dalam memanaskan airnya dan jika pemakaian air sampai menghabiskan air yang ada di dalam tangki, berarti bahwa alat pemanas tersebut kapasitasnya tidak mencukupi untuk pemakaian. Bila hal ini berjalan secara sering, maka akan sangat dimungkinkan merusakkan elemen pemanas karena terbakar akibat panas lebih. Oleh karena itu, kapasitas alat pemanas perlu disesuaikan dengan kebutuhan pemakaian. 3.3.4.4 Perawatan alat pemanas air Indikator kerja dari alat pemanas air adalah suhu dan debit air hasil pemanasannya. 1. Air tidak panas Bila setelah alat pemanas dihidupkan, namun air tidak kunjung panas, maka yang harus Anda lakukan pertama kali adalah memeriksa sirkuit listriknya, yang meliputi alat pengaman (sekering), kabel dan terminal-terminal sambungannya serta elemen pemanas. Pengecekan awal bisa dilakukan dengan melepas kabel daya dari sumber listrik kemudian memeriksa koneksinya. Bila menunjukkan keadaan terputus maka pemeriksaan kemudian ke komponen-komponen dan bagian-bagian yang telah disebutkan di atas satu per satu sampai ditemukan faktor penyebab terputusnya rangkaian. Kemudian bagian yang terputus harus disambung kembali atau diganti dengan komponen yang baru termasuk elemen pemanasnya. 2. Debit air kurang Dalam kaitannya dengan debit air keluaran yang kurang, maka pertama-tama harus dilihat dulu jenis pemanas. Untuk pemanas air jenis tunggal, debit air ditentukan oleh tekanan alamiah dari air (gravitasi). Sebagai contoh, bila menggunakan reservoir air yang diletakkan di atas, maka tekanan dan debit air akan ditentukan oleh ketinggian reservoir. Bila keadaan air normal, namun debit air menurun maka perlu diperiksa kran-kran air. Bila kran-kran dalam keadaan baik, pemeriksaan dilanjutkan pada hose-hose dan pipa-pipa belokan (knee) karena pada bagian-bagian inilah yang sangat besar kemungkinannya tersumbat. Namun bila jenis alat pemanas yang menggunakan multi-outlet di mana digu-nakan pompa sirkulasi, maka peme-riksaan perlu dilakukan beberapa tahap. Tahap pertama, periksalah debit atau tekanan air pada masing-masing outlet-nya. Bila tekanan pada outlet sama rata, maka pemeriksaan dilanjutkan pada pompa. Jika pompa dalam baik berarti Peralatan Listrik Rumah Tangga 287 ada gangguan pada saluran utamanya. Oleh karena itu periksalah keadaan kran-kran, dan saluran utama. Namun, sebaliknya tekanan air tidak sama pada outlet-outlet tertentu menunjukkan adanya gangguan pada saluran outlet yang terganggu. 3.3.4.5 Pemeriksaan dan pelaporan hasil kerja Pemeriksaan performa alat pemanas air meliputi: 1. Pemeriksaan suhu air keluaran dari pemanas air dengan thermometer. Pemeriksaan ini bisa dilakukan dengan beberapa tingkatan suhu melalui saklar pengatur suhu. Dengan pengaturan suhu berbeda maka suhu air juga berbeda. Atau pemanas dalam keadaan operasi sementara kran outletnya ditutup. Dengan pengaturan suhu lebih rendah maka pemanas akan hidup dalam waktu yang lebih pendek dibandingkan bila diatur pada suhu yang lebih tinggi. 2. Pemeriksaan tekanan air pada outlet air panas. Tekanan air keluaran dari pemanas lebih rendah dari tekanan air yang keluar dari kran-kran outlet yang langsung karena hambatan pada salurannya yang lebih besar. 3. Hasil-hasil pemeriksaan ini harus dituliskan dalam bentuk laporan, termasuk jenis kerusakan, bagian-bagian/komponen-komponen yang diperbaiki dan atau diganti. 288 Sistem Pengendalian 4. SISTEM PENGENDALIAN Pada saat ini hampir setiap peralatan atau sistem dalam operasinya memer-lukan sistem pengendalian. Ada berma-cam-macam sistem pengendalian yang digunakan pada saat ini, diantaranya adalah sistem pengendalian elektrome-kanik, elektronik dan elektronika daya, serta peneumatik. Bagian ini akan mem-bahas keempat macam sistem pengen-dalian tersebut dan peranannya dalam sistem kendali. Sebagaimana telah diketahui bahwa ada dua macam sistem kendali, yaitu sistem kendali dan sistem kendali otomatis. Sis-tem kendali manual masih memer-lukan peranan manusia sebagai pengendali-nya sedangkan yang otomatis menggan-ti manusia dengan pengendali-pengen-dali, baik analog, digital, maupun pneu-matik. Pada bagian ini akan dikupas ten-tang konsep dasar sistem kendali elek-tromagnetik, elektronik, elektronika daya, dan elektro mekanik. Keterangan: w = setpoint x = harga terukur c = variabel yang dikontrol (keluaran plant) e = w-x = sinyal error y = sinyal kontrol (keluaran pengendali) c/x = pengkondisian sinyal Secara umum, prinsip sistem kendali seperti ditunjukkan secara diagram kotak seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1. Elemen-elemen sistem kendali Berdasarkan diagram kotak yang ditunjukkan pada Gambar 4.1, elemen-elemen sistem dapat dijelaskan sebagai berikut. x Plant Plant merupakan istilah umum yang digunakan untuk menyebut alat, me-sin, proses, atau sistem yang diken-dalikan operasinya oleh sistem ken-dali. Misalnya, alat pendingin ruang-an, motor, generator. Ada plant yang mempunyai hanya satu variabel disebut plant variabel-tunggal. Ada pula yang mempunyai banyak vari-abel yang dikenal dengan plant multi-variabel. Gambar 4.1 Diagram kotak sistem kendali Sistem Pengendalian 289 x Pengendali Pengendali (controller) merupakan otak dari sistem, karena proses kerja yang terjadi dalam sistem tidak lepas dari perintah alat ini. Alat ini menge-valuasi kondisi sistem kemudian mengambil tindakan guna mencapai kehendak. Karena fungsi itulah, ba-nyak pihak yang menganggap alat ini merupakan elemen yang mempu-nyai dua masukan (setpoint dan ha-sil pengukuran) dan satu keluaran (sinyal kontrol). Berarti elemen pen-jumlah termasuk di dalamnya. Na-mun, untuk kemudahannya, dalam pembahasan, dalam kaitannya deng-an aksi pengendali, alat ini sering di-gambarkan sebagai satu elemen yang mempunyai satu masukan dan satu keluaran. Ada banyak jenis alat ini, diantaranya pengendali tidak kontinyu (on-off) dan kontinyu. x Elemen pengukuran Elemen pengukuran berfungsi untuk mendeteksi/mengukur variabel yang dikendalikan untuk kemudian disam-paikan kepada pengendali. Variabel yang dikendalikan sangat banyak jenisnya, oleh karena itu, agar dapat menjalankan fungsinya, alat ini harus mampu mendeteksi, dan mengkon-versikan variabel yang diukur men-jadi besaran analog lain seperti tekanan pneumatik, tegangan dan arus listrik. Kemudian melakukan pengkondisian sinyal sehingga infor-masi bisa diterima oleh elemen-elemen lain dalam sistem. x Aktuator Aktuator sering disebut sebagai elemen kontrol akhir dari sistem kendali. Tugasnya langsung mempe-ngaruhi operasi mesin atau sistem yang dikendalikan untuk membawa variabel dinamik pada nilai yang dikehendaki (setpoint). . Alat ini menerima input dari pengendali yang kemudian ditransformasikan dalam bentuk operasi pada mesin atau sis-tem yang dikendalikan. Banyak jenis aktuator, seperti elektronika daya yang mengatur daya listrik, kontaktor untuk membuka/menutup rangkaian, katup kontrol untuk mengatur debit fluida. Karena fungsinya ini, alat ini pada umumnya membutuhkan sum-ber daya dari luar sistem kontrol. x Setpoint Setpoint adalah elemen yang digu-nakan untuk menyatakan nilai yang dikehendaki atau nilai referensi dari variabel dinamik atau variabel yang dikendalikan dari suatu sistem. Sebagai contoh sistem kendali ada-lah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2. Sebuah generator di-putar oleh sebuah penggerak mula pada kecepatan nominalnya dan di-jaga konstan. Generator tersebut mencatu daya pada beban RL. Sifat generator, bila semakin besar beban atau arus beban maka tegangan generator akan mengalami penurun-an akibat dari impedansi internal mesin. Agar tegangan keluaran ge-nerator terjaga tetap walaupun be-ban berubah-ubah, diperlukan sistem kendali. Jadi, tujuan sistem kendali adalah untuk menjaga agar tegangan kelu-aran generator selalu konstan walau-pun beban berubah-ubah. Sistem kendali tegangan keluaran generator ditunjukkan pada Gambar 4.2. 290 Sistem Pengendalian Anggap generator digerakkan oleh sebuah penggerak mula yang kecepatannya sesuai dengan yang dibutuhkan untuk generator serta konstan (ada sistem kendali tersen-diri). Misalkan, setpoint diset pada tegangan yang dikehendaki. Bila tegangan keluaran generator di ba-wah setpoint maka pengendali akan bekerja dan memerintahkan rang-kaian penyearah untuk memberikan arus lebih tinggi kepada eksaiter generator sehingga tegangan gene-rator naik mencapai tegangan yang dikehendaki oleh setpoint. Maka ele-men-elemen sistem kendali dapat dianalogikan sebagai berikut: Plant: Generator Pengendali: Pengendali Elemen pengukuran: Pengkondisi sinyal V/V Aktuator: Rangkaian penyearah Variabel dinamik: Tegangan generator Setpoint: Pengatur harga yang dikehendaki. Gambar 4.2. Automatic Voltage Regulator (AVR) generator Sistem Pengendalian 291 4.1 Sistem Pengendali Elektronik 4.1.1 Pendahuluan Pengendali elektronik pada saat ini terdapat di hampir setiap aplikasi kon-trol. Oleh karena itu, pemahaman terha-dap alat pengendali ini menjadi sangat penting bagi para pelaksanan tugas di lapangan. Bangian ini akan membahas jenis-jenis pengendali elektronik yang meliputi ka-rakteristik dan realisasi analognya. Je-nis-jenis pengendali yang akan dibahas meliputi pengendali tidak kontinyu (pengendali On-Off) dan pengendali kontinyu, yaitu, P, I, D dan kombina-sinya. Pengendali-pengendali ini sangat popu-ler di dunia industri karena kesederha-naan dalam realisasi dan keandalan ki-nerjanya. Khususnya pengendali konti-nyu, walaupun tergolong konvensional, namun mempunyai kelebihan dibanding-kan dengan yang terbaru, yakni kemudahannya dalam penalaan (tunning) parameter-parameter control-nya percobaan. Ini semua membuat kebanyakan praktisi kontrol sangat mengenal pengendali kontinyu jenis ini. 4.1.2 Pengendali Tidak Kontinyu Pengendali tidak kontinyu (discontinu-ous controller) mempunyai keluaran yang berubah tidak terus menerus ketika ada sinyal error (kesalahan). Je-nis pengendali ini sangat penting untuk dipahami karena di samping banyak digunakan dalam kontrol proses, juga menjadi dasar dari pengendali kontinyu. 4.1.3 Pengendali Dua-Posisi Pengendali dua-posisi adalah pengen-dali yang paling dasar dalam sistem kendali. Karena karakteristiknya, pe-ngendali ini sangat populer dengan se-butan pengendali On-Off. Pengendali ini paling sederhana dan paling murah namun mencukupi untuk aplikasi-aplikasi di mana tidak diperlukan kete-litian yang sangat tinggi. Walaupun tidak dapat dibuat persamaan matematisnya, namun fungsinya bisa ditulis sebagai: ¿¾½¯® ! 0Ep 0%0 Ep 100%P dimana : P: Keluaran pengendali (%) Ep: sinyal error (%) Jika harga yang terukur (x) melampaui setpoint (w), pengendali akan membe-rikan keluaran penuh atau On. Seba-liknya, apabila x kurang dari w maka pengendali akan memberikan keluaran nol atau Off. Misalnya, seterika listrik yang menggunakan bimetal sebagai pengendali panasnya. Bila tem-peratur seterika melebihi setpointnya, maka seterika akan off, sebaliknya bila tempe-raturnya lebih rendah dari setpoint, maka akan on. Gambar 4.3 Bilah-bimetal sebagai pengendali on-off Next >