Cara Kerja Kontrol Level Tangki Air

Macam-macam Toren atau Tandon Air

Tangki penampungan air atau sering disebut toren atau tandon sangat umum dipakai di perumahan. Fungsinya cukup vital sebagai cadangan air yang siap digunakan untuk kebutuhan rumah tangga sehari-hari, terutama bila terjadi masalah dengan suplai dari pompa air atau karena pemadaman listrik. Keuntungan lainnya adalah juga dalam sisi penghematan listrik karena pompa air tidak sering start-stop dalam interval singkat saat berlangsung pemakaian air (lihat artikel “Apa dampaknya bila mesin pompa air sering start stop dalam interval yang singkat? “).

Umumnya toren air dikontrol secara otomatis oleh suatu mekanisme pengaturan yang akan mengisi air bila volume air tinggal sedikit dan menghentikannya bila sudah penuh. Cukup merepotkan bila kontrol pengisian air dilakukan manual oleh penghuni rumah. Karena selain harus menunggu sekian lama sampai air mulai naik hingga keluar di keran air, juga air yang sudah penuh berpotensi terbuang disebabkan penghuni rumah lupa untuk mematikan pompa air.

Cara kerja mekanisme pengaturan level air ini cukup sederhana dan semoga bisa dipahami dengan mudah. Mari kita kupas mengenai sistem kontrol level otomatis ini dan mudah-mudahan bisa bermanfaat terutama saat ada masalah dengan alat ini.

Model Pengaturan Level Air

Ada dua model kontrol level yang banyak digunakan. Yang pertama adalah menggunakan ball-floater dan yang kedua menggunakan level switch.

Kontrol Level Model Ball-Floater

Model ball-floater berbentuk bola pelampung yang mengatur buka-tutup air sesuai dengan level air dalam toren. Sistem ini murni mekanis. Saat level air dalam toren turun mencapai level low dari ball-floater, maka alat ini secara mekanis akan membuka aliran air untuk pengisian. Bila level air sudah mencapai level high dari ball-floater, maka aliran air akan ditutup secara mekanis juga. Jadi sistem kerjanya adalah keran yang bisa buka-tutup secara otomatis. Kelemahan model ini adalah mudah bocor pada bagian keran tersebut, karena dia juga harus bisa menahan tekanan air dalam pipa yang keluar dari mesin pompa air.

Model ball-floater tidak berhubungan langsung dengan mesin pompa air. Start-stop mesin pompa air terjadi karena faktor tekanan air dalam pipa yang sudah cukup tinggi disebabkan aliran air ditutup oleh keran ball-floater.

Tangki Air dengan Level Control Switch

Sedangkan model Level Switch menggunakan kontak relay yang bersifat elektrik, dan ada juga yang menyebutnya liquid level relay. Nama yang lebih familiar di beberapa tempat untuk model ini adalah “Radar”. Sebetulnya ini adalah nama merk. Jadi seperti kita menyebut “Kodak” untuk kamera atau “Odol” untuk pasta gigi.

Hampir mirip dengan model ball-floater, hanya saja bola pelampungnya diganti dengan 2 buah “sinker” (pemberat) yang dipasang menggantung dalam satu tali. Kemudian sistem pengaturannya menggunakan kontak relay yang dihubungkan dengan mesin pompa air melalui kabel listrik. Saat level air di toren rendah maka mesin air akan start dan kemudian stop bila levelnya sudah tinggi, sesuai dengan setting posisi dari dua buah sinker tersebut. Sistem ini relatif lebih handal dalam menghindari kebocoran seperti pada model ball-floater, karena mesin pompa air bisa dimatikan secara langsung. Untuk lebih jelasnya mengenai model ini, silahkan dilanjut.

Cara kerja Level Control Switch

Seperti gambar ini, sistem level switch mempunyai cara kerja yang cukup sederhana. Saat air mencapai setengah dari pemberat yang bawah (level low) maka dua pemberat (sinker) akan menggantung dimana total beratnya akan mampu menarik switch yang ada pada switch body di bagian atas. Switch yang tertarik pemberat akan membuat kontak relay menjadi close dan arus listrik akan mengalir melalui kabel ke mesin pompa air yang kemudian start dan mengisi air ke dalam toren hingga mencapai level high.

Saat air mendekati level high, maka pemberat bagian bawah akan mengambang dan saat level air mencapai setengah dari pemberat bagian atas maka level switch akan kembali ke posisi awal (dengan bantuan pegas yang ada dalam switch body) sehingga kontak relay akan menjadi open dan arus listrik terputus sehingga mesin pompa air stop secara otomatis.

Batas level high dan level low dalam toren ini dapat di-setting sesuai keinginan, dengan mengatur ketinggian dari dua pemberat ini. Cukup dengan mengatur panjang talinya dan kemudian dikencangkan kembali ikatannya.

Jika setting level low-nya dinaikkan (pemberat bagian bawah posisnya lebih naik), maka volume air dalam toren akan masih tersisa banyak sesaat sebelum air diisikan kembali. Begitu pula jika setting level high-nya dinaikkan (dengan menaikkan lagi posisi pemberat bagian atas), maka volume air akan bisa mendekati maksimum kapasitas yang bisa ditampung dalam toren sesaat setelah mesin air dimatikan.

Hanya perlu diperhatikan, bila jarak antara kedua pemberat sangat pendek (sehingga jarak level low dan high berdekatan) maka akibatnya interval pengisian air akan lebih singkat sehingga mesin pompa air akan semakin sering start-stop. Apalagi jika toren yang digunakan memiliki kapasitas kecil, misalnya 250 liter. Ingat, start mesin pompa air akan menyerap daya listrik yang cukup besar. (lihat artikel : “Apa dampaknya bila mesin pompa air sering start stop dalam interval yang singkat?”). Karena itu setting pemberat ini lebih disesuaikan pada kebutuhan dengan pertimbangan aspek volume cadangan air dalam toren dan penghematan daya listrik.

Bagian-bagian Level Control Switch

Bagian-bagian dari Level Control Switch

Gambar diatas diambil dari manual sheet Liquid Level Relay merk “Radar” (hanya sebagai contoh saja). Sedangkan pada umumnya untuk merk lain juga mempunyai bagian-bagian yang sama.

Bagian yang terpasang di sebelah dalam toren adalah dua buah sinker dan L shape bracket. Sedangkan switch body dan water proof cover dipasang pada bagian luar. Perlu diperhatikan pemasangan water proof cover ini harus benar-benar baik, karena letaknya yang ada dibagian luar akan terkena panas dan hujan (toren biasanya dipasang diluar), sedangkan di dalamnya terdapat terminal kabel listrik dari kontak relay.

Pada switch body, terdapat dua pasang terminal untuk kabel listrik yaitu terminal A1-A2 dan B1-B2. Dua pasang terminal ini merupakan dua macam kontak relay yang mempunyai fungsi berkebalikan. Untuk keperluan yang paling umum gunakan terminal A1-A2, karena fungsi ini yang sesuai dengan cara kerja level switch seperti dijelaskan pada bagian sebelumnya. Selain itu pihak pabrik pembuat biasanya mempermudah konsumen dengan memberikan tanda dengan hanya memasang 2 buah baut saja pada terminal A1-A2.

Penjelasan mengenai dua pasang terminal ini adalah sebagai berikut :

Dua Macam Kontak Relay Level Control Switch

Pada saat air mencapai level low, maka dua pemberat tadi akan menarik level switch kearah bawah dan kontak relay A1-A2 akan terhubung, sedangkan kontak relay B1-B2 akan terputus. Karena itu listrik akan mengalir dan mesin pompa air akan start.

Saat air mencapai level high, maka dua pemberat tadi akan mulai mengambang dan level switch akan kembali ke posisi semula dengan bantuan pegas. Akibatnya kontak relay A1-A2 akan terputus dan sebaliknya kontak relay B1-B2 akan terhubung. Sehingga aliran listrik akan terputus dan mesin pompa air akan mati.

Ini sifatnya nice to know saja, di dunia instrumentasi, kontak A1-A2 dinamakan Normally Open (NO) dan kontak B1-B2 dinamakan Normally Close (NC). Kalau mau lebih jelas bisa bertanya kepada bro Teknisi Instrument yang memang pakarnya mengenai kontak NO dan NC ini.

Semoga pembahasan ini bermanfaat bagi anda semua dan silahkan beri masukan atau koreksi bila ada kekurangan atau kesalahan dalam artikel ini.(ILR)

http://www.instalasilistrikrumah.com/cara-kerja-kontrol-level-tangki-air/

Apa dampaknya bila mesin pompa air sering start stop dalam interval yang singkat?

Mesin pompa air sebagai bagian dari peralatan listrik rumah

Mesin pompa air sebagai bagian dari peralatan listrik rumah
Mesin pompa air adalah salah satu peralatan listrik yang cukup vital di banyak perumahan. Kerusakan pada unit ini akan mengakibatkan terganggunya pasokan air dari dalam tanah, dan tentu akan sangat mengganggu kegiatan harian di rumah. Sehingga berangkat dari fakta inilah kita sebaiknya memperhatikan aspek pengoperasian dari mesin pompa air ini.

Tulisan ini tidak membahas mengenai detail pemasangan instalasi pompa air beserta bagian pemipaannya. Tapi pembahasannya akan lebih menelaah pada aspek operasi dari mesin pompa air dilihat dari sudut kelistrikannya.

Bagian-bagian Mesin Pompa Air dan Fungsi Kerjanya

Secara umum, diluar instalasi pipa, mesin pompa air terdiri dari dari 3 bagian besar yaitu :

1. Motor listrik (lazim kita sebut dengan dinamo)

2. Pompa air dan tabung akumulator.

3. Aksesoris yang biasanya terpasang : pressure switch (kita biasa menyebutnya “otomatis”) dan motor thermal protector (terpasang di dalam motor listriknya).

Motor listrik berfungsi sebagai penggerak pompa air, dimana motor listrik ini mengubah energi listrik menjadi energi gerak / putar. Antara motor listrik dan pompa air dihubungkan oleh satu shaft. Pompa air mempunyai bagian yang disebut impeller yang juga ikut berputar, sedemikian sehingga air terhisap dari sumbernya melalui pipa masuk (suction) dan kemudian didorong keluar dengan tekanan tertentu melalui pipa keluar (discharge). Sebelum air keluar di pipa discharge, maka air itu melewati dulu sebuah tabung yang berfungsi sebagai akumulator. Cara kerja akumulator ini adalah menyimpan air pada saat tekanan pompa tinggi dan mengeluarkan air saat tekanannya turun. Ada beberapa mesin pompa air yang tidak menggunakan tabung ini.

Sedangkan aksesoris seperti pressure switch (atau “otomatis”) berfungsi sebagai sensor tekanan air. Pressure switch ini memberi perintah kapan mesin pompa air harus stop dan kapan mesin harus start, tergantung dari tekanan air yang diterima sensornya. Dan thermal protector motor berfungsi sebagai system proteksi motor listrik untuk menghindari kerusakan kawat lilitan motor listrik karena panas yang berlebihan. Thermal protector ini biasanya menggunakan bimetal yang bekerja dengan berdasarkan panas pada lilitan tersebut. Bila panas dirasakan berlebihan maka thermal protector  akan bekerja memutuskan arus pada motor tersebut.

 

Cara kerja mesin pompa air

Kita asumsikan suatu instalasi air menggunakan mesin pompa air dengan instalasi pipa yang langsung menuju keran air. Saat keran dibuka, maka air keluar karena masih ada tekanan sisa di dalam pipa dan juga dalam akumulator. Seiring kuantitas air yang keluar maka tekanan tersebut akan turun dan dirasakan oleh pressure switch. Pada akhirnya kontak arus listrik dari pressure switch akan bekerja dan membuat motor start dan pompa air berputar sehingga air tanah dihisap dan dikeluarkan dengan tekanan tertentu. Saat keran ditutup, maka mesin pompa air tidak langsung stop seketika karena air tersebut terkumpul dalam pipa hingga akumulator, hingga mencapai tekanan tertentu yang membuat pressure switch bekerja memutus arus listrik ke motor listrik dan mesin pompa air akhirnya stop.

Hal yang perlu dihindari dalam pengoperasian Mesin Pompa Air

Dengan cara kerja seperti ini, hal yang perlu dihindari adalah bukaan keran yang kecil. Apalagi jika system instalasi airnya tidak menggunakan penampung air (tandon / toren).

Mengapa?

Karena berakibat mesin pompa air akan sering start dan stop dalam interval pendek. Siapapun tentu tahu, bahwa bukaan keran yang kecil akan membuat aliran air menjadi kecil. Tetapi mesin pompa air tetap mengeluarkan air dalam jumlah sama, sehingga tekanan dalam pipa dan tabung akumulator akan naik. Akhirnya pressure switch akan bekerja memutus arus listrik ke motor pompa sehingga stop.

Karena aliran air yang kecil pada keran tadi terus mengalir, maka dalam waktu singkat tekanan air dalam pipa dan akumulator kembali turun sampai pressure switch kembali membuat motor listrik start dan pompa berputar kembali. Begitu seterusnya berulang-ulang hingga keran air ditutup sepenuhnya atau dibuka sepenuhnya.

Sistem pengoperasian seperti ini bisa boros listrik dan juga umur dari motor listrik akan lebih pendek.

Mengapa lagi nih? Yuk…kita telaah bareng-bareng…

Hampir semua mesin pompa air menggunakan motor listrik jenis motor induksi. Apa sih motor induksi itu?

Oke..disini kita akan sedikit menyentuh sisi teori dari listrik ini untuk membantu pemahaman.

Kita lihat contohnya dulu deh.

Salah satu contoh adalah kipas angin. Nah…bisa dilihat kan penampakannya. Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang bekerja berdasarkan hukum induksi. Secara singkat, ada dua bagian besar dalam motor induksi, yaitu stator dan rotor. Dua-duanya berbentuk kumparan atau gulungan kawat listrik. Kumparan stator merupakan kumparan yang diam (asal kata : statis) dan kumparan rotor merupakan kumparan yang berputar (asal kata : rotasi).

Cobalah perhatikan kipas angin tadi, dimana kalo kita intip sedikit maka akan terlihat gulungan kawat listrik yang diam. Itulah kumparan stator. Sedangkan bila ingin melihat kumparan rotornya maka perlu kita bongkar dulu kipas angin itu.

 

Karakteristik Start Motor Induksi

Motor induksi mempunyai karakteristik dengan start awal yang memerlukan arus listrik yang cukup besar, lebih besar dari arus nominalnya. Besarannya antara 3 – 6 kali arus nominal, tergantung dari karakteristik motornya. Contohnya, mesin pompa air 250 Watt (biasanya jenis jet pump atau semi jet pump) akan mempunyai arus nominal sebesar 250W / 220V = 1.14A (Agar memudahkan. unsur faktor daya tidak kita masukan). Maka saat start, mesin pompa air akan memerlukan arus listrik antara 3.42A – 6.84A selama kurang lebih antara 0.2 – 0.4 detik.

Cukup singkat memang..tetapi coba perhatikan beberapa efek yang bisa berpengaruh :

1. Bila daya listrik langganan PLN  di rumah hanya sebesar 900VA atau 1300VA dan saat itu sedang banyak pemakaian, maka potensi terjadinya MCB trip (atau sering disebut “listrik anjlok”) di MCB Box atau kWh meter sangat besar.

2. Bila frekuensi start-stop mesin air sangat sering dalam rentang yang pendek, misal 10 kali dalam 3 menit, maka total energi listrik yang diserap saat start-stop mesin pompa air akan lumayan besar. Apalagi jika mesin pompa air-nya sudah berumur.

3. Arus start yang cukup besar dan berulang-ulang dalam waktu singkat tadi akan menimbulkan panas yang cukup tinggi pada gulungan kawat motor tadi. Hal ini tidak menjadi masalah jika motor terus hidup / berputar sehingga ada cukup pendinginan yang didorong dari kipas motor. Tapi jika start-stop dalam interval singkat tentu panas yang timbul karena arus start tadi belum sempat turun dan kemudian motor stop, kemudian start lagi, sehingga panasnya akan terakumulasi. Jika panasnya berlebih maka thermal protector akan bekerja dan untuk beberapa waktu motor tidak bisa start. Memang kejadian seperti ini tidak sampai merusak motor listrik, tapi dengan panas yang diatas rata-rata tentu akan mempengaruhi isolasi dari kawat gulungannya.

Motor-motor listrik yang digunakan dalam peralatan listrik rumah adalah motor listrik satu phase. Design motor listrik untuk peralatan-peralatan tersebut saat ini sudah sedemikian rupa sehingga bisa mereduksi arus start motor agar lebih rendah, tetapi tetap saja akan lebih besar dari arus nominalnya.

Grafik berikut cukup representatif dalam  menjelaskan fenomena ini :

(sumber asli : http://www.generatorjoe.net/html/startingload.html).

Karakteristrik arus start dari sebuah motor pompa

Dalam grafik tersebut, suatu pompa yang mempunyai tegangan suplai 240V dan arus nominal 6A akan memerlukan waktu akselerasi start sebesar 0.2 detik dan arus start sebesar lebih dari 18A (lebih dari 3 kali arus nominalnya).

Karakteristik start motor tersebut akan berbeda dengan motor lain tergantung dari kondisi motor listrik, desain, torsi beban dan juga umurnya.

Penutup

Nah..mudah-mudahan penjelasan diatas bisa dipahami dengan lebih mudah. Oleh karena itu mengapa banyak yang menyarankan penggunaan tandon / toren air sebagai tempat penampungan air. Karena selain faktor ketersediaan cadangan air yang siap digunakan, terutama saat terjadi pemadaman listrik PLN atau mesin pompa air bermasalah, juga dapat menjaga keawetan mesin pompa air tersebut dan juga bisa lebih hemat listrik. Tapi jika anda belum bisa menyediakan  toren air, maka usahakan air ditampung dalam bak air agar tidak sering buka tutup keran air.

Semoga artikel ini bisa bermanfaat. Silahkan sharing jika ada hal-hal lain yang luput dalam pembahasan atau ada yang perlu dikoreksi. 

ILR-team