Dosis deterjen dengan probe konduktivitas: setpoint, pulsa, alarm, mode aman, dan titrasi

Sebuah dapur rumah sakit memakai dispenser berprobe pada mesin konveyornya. Selama sebulan pemakaian deterjen stabil. Lalu dalam dua minggu pemakaiannya naik hampir sepertiga, tanpa ada perubahan jumlah rak. Teknisi pemasok bahan kimia mencabut probe dan menemukan permukaannya berlapis kerak dan lemak. Probe yang kotor membaca konduktivitas lebih rendah dari yang sebenarnya, sehingga dispenser terus menambah deterjen untuk mengejar setpoint yang sebenarnya sudah tercapai. Manual dispenser digital dalam sumber menyebut penyebab ini di urutan kedua untuk gejala "deterjen terlalu banyak": korosi atau partikel asing pada probe.

Probe membuat dosis bereaksi terhadap keadaan tangki, tetapi juga membuat dosis bergantung pada satu sensor. Bab ini menjelaskan cara kerja probe dan kelemahannya.

Batas pembahasan

Bab ini membahas apa yang diukur probe, penetapan setpoint, letak probe, siklus kendali dan dosis pulsa, alarm dan waktu tunda, mode aman, serta pengaruh air dan kotoran pada bacaan. Sumbernya tiga manual dispenser yang punya mode probe dan satu panduan dispenser lokal yang menjelaskan mengapa belum memakai probe.

Konduktivitas air dan cara mengukurnya dengan konduktometer dibahas di bab Mutu air, pelunak, kerak, dan descaling. Prinsip sensor proses secara umum ada di Bab 60 · Kelistrikan & Kendali. Dosis berbasis waktu dibahas di Bab 5, pemasangan dan sinyal di Bab 4, serta troubleshooting dispenser di Bab 7.

Angka latihan. Manual dispenser tidak memberi setpoint untuk produk tertentu; setpoint ditetapkan di lokasi dengan titrasi. Angka konduktivitas larutan di contoh kerja adalah angka latihan. Angka rentang, waktu, dan alarm diambil dari manual.

Apa yang diukur probe

Probe konduktivitas mengukur kemampuan larutan tangki menghantarkan listrik. Deterjen mesin pencuci piring yang bersifat basa menaikkan konduktivitas larutan, sehingga bacaan probe naik bersama konsentrasi deterjen. Dispenser membandingkan bacaan itu dengan setpoint: di bawah setpoint pompa berjalan, di atas setpoint pompa berhenti.

Ada tiga hal yang membatasi arti bacaan itu.

Probe tidak membaca konsentrasi deterjen secara langsung. Bacaan probe adalah konduktivitas total larutan, yaitu sumbangan air ditambah sumbangan deterjen dan zat lain yang terlarut. Dispenser tidak tahu bagian mana yang berasal dari deterjen. Karena itu, setpoint tidak dapat disalin dari lokasi lain; setpoint ditetapkan dengan titrasi di lokasi, seperti dibahas di bawah.

Satuan berbeda antardispenser. Dispenser digital menampilkan konduktivitas dalam satuan pabrikannya, dengan rentang setpoint 0,0–10,0 dan nilai awal 5,0. Manualnya menulis bahwa satu satuan itu kira-kira 1 mS, tetapi hanya bila probe bersih, dan konduktivitas kerja maksimum probe 10.000 µS. Kendali berpotensiometer tidak menampilkan angka sama sekali; setpoint disetel dengan memutar potensiometer konsentrasi pada rentang rendah atau tinggi.

Probe adalah sensor analog yang perlu dirawat. Panduan dispenser lokal menjelaskan mengapa dispenser itu belum memakai probe: sensor konduktivitas adalah sensor analog, dan tanpa standar pembanding hasil kalibrasinya akan terus berubah dan menyebabkan salah baca. Pengembangnya masih mencari sensor yang murah tetapi cukup akurat. Alasan itu tepat untuk semua dispenser berprobe. Probe yang kotor atau terkorosi membaca salah, dan dispenser tidak tahu bacaannya salah.

Letak probe

Dua manual memberi syarat letak probe yang hampir sama.

Alasan syarat-syarat itu tidak ditulis manual, tetapi dapat dijelaskan dari cara kerja probe. Probe harus membaca larutan yang mewakili seluruh tangki. Di dekat titik injeksi, deterjen pekat yang belum tercampur membuat bacaan terlalu tinggi, sehingga pompa berhenti terlalu cepat dan tangki kekurangan deterjen. Di dekat air masuk, air segar membuat bacaan terlalu rendah dan tangki kelebihan deterjen. Di sudut dan dekat dasar, larutan kurang bergerak dan endapan berkumpul. Dekat isap pompa, larutan paling tercampur. Penjelasan ini adalah tafsiran editorial.

Kabel probe membawa sinyal kecil. Kedua manual memintanya dijauhkan dari kabel AC tegangan tinggi supaya tidak terganggu.

Siklus kendali dan dosis pulsa

Probe hanya membaca saat diaktifkan. Pada kendali berpotensiometer, sinyal deterjen dari mesin dibutuhkan untuk mengaktifkan pembacaan probe, dan sinyal itu diambil dari sumber yang hanya aktif selama fase cuci, misalnya kontaktor pompa cuci. Akibatnya, dosis berprobe hanya terjadi saat pompa cuci berjalan, ketika larutan tangki bersirkulasi dan bacaan probe mewakili tangki.

Saat bacaan di bawah setpoint, pompa deterjen berjalan terus. Saat bacaan sudah dalam 15% dari setpoint, kendali yang sama beralih ke dosis pulsa: 3 detik nyala, 2 detik mati. Tujuannya, menurut manual, mencegah pemakaian bahan kimia berlebih. Deterjen yang baru masuk butuh waktu untuk tercampur dan sampai ke probe. Bila pompa berjalan terus sampai bacaan tepat di setpoint, deterjen yang masih dalam perjalanan akan membuat konsentrasi melewati setpoint. Dosis pulsa memberi waktu bagi deterjen untuk tercampur sebelum bacaan berikutnya. Penjelasan tentang waktu campur ini adalah tafsiran editorial; manual hanya menyebut tujuannya.

Menetapkan setpoint dengan titrasi

Kendali berpotensiometer memberi prosedur penyetelan setpoint yang lengkap.

1. Pilih rentang rendah, lalu putar potensiometer konsentrasi sedikit searah jarum jam. Deterjen akan didosis secara pulsa, lalu berhenti.
2. Uji konsentrasi larutan tangki dengan kit titrasi bahan kimia. Naikkan potensiometer sedikit demi sedikit sampai konsentrasi yang diinginkan tercapai.
3. Bila potensiometer sudah di posisi penuh searah jarum jam dan konsentrasi belum cukup, kembalikan potensiometer ke posisi penuh berlawanan arah jarum jam, lalu pindah ke rentang tinggi.
4. Putar lagi pelan-pelan sampai dosis mulai lalu berhenti, dan lanjutkan dengan titrasi sampai konsentrasi yang diinginkan tercapai.

Prosedur itu memperlihatkan peran titrasi. Titrasi mengukur konsentrasi deterjen; probe hanya mengukur konduktivitas. Setpoint probe adalah konduktivitas yang, di lokasi itu dan dengan air itu, bertepatan dengan konsentrasi yang diinginkan menurut titrasi. Dua manual dispenser juga menjadikan titrasi larutan tangki pemeriksaan wajib pada setiap kunjungan perawatan. Kit titrasi dan konsentrasi targetnya disediakan pemasok bahan kimia.

Alarm dan waktu tunda

Bila setpoint tidak tercapai dalam waktu tertentu, kemungkinan besar produk habis, selang isap lepas, atau pompa tidak mengalirkan. Kedua dispenser berprobe memberi alarm untuk keadaan ini.

Kendali berpotensiometer. Bila setpoint tidak tercapai dalam waktu tunda alarm, alarm berbunyi dan pompa tetap mendosis. Bila setpoint masih belum tercapai dalam waktu kedua, dua kali waktu pertama, alarm terus berbunyi dan pompa berhenti. Waktu tunda dapat disetel 1–64 s untuk tipe pintu dan 1–128 s untuk konveyor. Manual memberi aturan penyetelannya:

• Untuk konveyor, setel sedikit lebih lama dari waktu yang dibutuhkan untuk mencapai setpoint dengan tangki berisi air baru.
• Untuk tipe pintu, setel 5–10 detik kurang dari lama siklus cuci.

Dispenser digital. Waktu alarm produk habis bernilai awal 40 s dan dapat disetel 0–999 s; nilai 0 berarti tanpa alarm. Ada empat pesan alarm:

Pola keduanya sama: satu jendela waktu untuk memberi peringatan sambil tetap mendosis, lalu jendela kedua yang sama panjang sebelum pompa dihentikan. Pompa dihentikan supaya dispenser tidak terus memompa ke selang yang kosong atau ke tangki yang probenya rusak.

Kendali berpotensiometer juga menyediakan keluaran alarm jarak jauh 3–28 VDC, sehingga alarm dapat dipasang di tempat yang terdengar oleh petugas.

Mode aman

Dispenser digital menyediakan mode aman, yaitu program darurat agar mesin tetap mendapat deterjen bila probe atau pompanya tidak bekerja.

• Mode aman hanya dapat dipakai pada mode probe, dan nilai awalnya mati.
• Bila diaktifkan, mode aman baru bekerja sendiri sesudah waktu alarm produk habis terlampaui. Tampilan menunjukkan "SAFE".
• Selama mode aman, pompa mendosis berdasarkan waktu, dengan isi awal dan isi ulang tersendiri (nilai awal 40 s dan 2 s).
• Dispenser kembali ke mode probe hanya bila konduktivitas sudah sekitar ±10% dari setpoint.

Mode aman menukar satu risiko dengan risiko lain. Tanpa mode aman, probe yang gagal membuat tangki tanpa deterjen sampai teknisi datang. Dengan mode aman, tangki mendapat deterjen berbasis waktu, yang ketepatannya bergantung pada setelan isi awal dan isi ulangnya. Bab 5 menjelaskan cara menghitung setelan itu. Mode aman yang sering aktif adalah tanda probe perlu diperiksa, bukan keadaan normal.

Pengaruh air, suhu, dan kotoran

Untuk melihat pengaruh hal-hal di luar deterjen, bacaan probe dapat dimodelkan sebagai konduktivitas air ditambah sumbangan deterjen:

$$\kappa = \kappa_\text{air} + \kappa_\text{det}$$

Dispenser menghentikan pompa bila $\kappa$ mencapai setpoint $S$, sehingga sumbangan deterjen yang dipertahankan adalah

$$\kappa_\text{det} = S - \kappa_\text{air}$$

Model ini adalah penyederhanaan editorial yang mengandaikan sumbangan deterjen sebanding dengan konsentrasinya. Dari model itu ada tiga akibat.

Air berubah. Bila konduktivitas air naik, deterjen yang dibutuhkan untuk mencapai setpoint turun, dan tangki kekurangan deterjen tanpa ada yang salah pada dispenser. Bab Mutu air mencatat bahwa air dari pelunak yang bekerja baik sekitar 300 µS/cm lebih tinggi daripada air keran, dan bahwa air sisa regenerasi dapat jauh lebih tinggi lagi. Setpoint yang ditetapkan sebelum pelunak dipasang tidak lagi tepat sesudahnya.

Suhu berubah. Konduktivitas larutan berubah dengan suhu. Manual servis yang dibahas di bab Mutu air meminta konduktometer berkompensasi suhu untuk memeriksa pelunak, tanda bahwa bacaan konduktivitas peka suhu. Manual dispenser dalam sumber tidak menyebut apakah probe dispenser berkompensasi suhu. Setpoint sebaiknya ditetapkan saat tangki sudah pada suhu kerja.

Probe kotor. Kerak, lemak, atau korosi pada permukaan probe membuat bacaan lebih rendah dari konduktivitas sebenarnya. Dispenser lalu menambah deterjen sampai bacaan yang salah itu mencapai setpoint. Tabel gangguan dispenser digital menyebut korosi atau partikel asing pada probe sebagai penyebab deterjen terlalu banyak, dan juga penyebab deterjen terlalu sedikit. Arah kesalahannya bergantung pada jenis kotorannya, dan manual tidak menjelaskan mekanismenya. Kotoran yang menyelimuti permukaan probe pada umumnya membuat bacaan lebih rendah, seperti pada kasus pembuka bab.

Merawat dan memverifikasi probe

Dispenser digital meminta probe dijaga bersih dan dibersihkan bila perlu pada setiap kunjungan perawatan, bersamaan dengan titrasi larutan tangki dan pemeriksaan tabung pompa. Manual itu juga mengaitkan satuan tampilannya dengan probe yang bersih, sehingga angka di layar hanya bermakna selama probe bersih.

Urutan pemeriksaan di bawah adalah susunan editorial dari ketentuan manual dan cara kerja probe.

1. Titrasi dulu. Ambil sampel larutan tangki dan titrasi sebelum menyentuh probe. Hasil ini menunjukkan apakah dosis saat itu benar.
2. Catat bacaan dispenser. Bandingkan bacaan dengan setpoint dan dengan hasil titrasi.
3. Periksa dan bersihkan probe dengan mesin dimatikan dan tangki dikuras atau cukup dingin. Periksa korosi, kerak, lemak, dan kabel yang tergores atau putus. Tabel gangguan dispenser digital menyebut kabel probe yang terbuka sebagai penyebab deterjen terlalu banyak.
4. Bandingkan dengan konduktometer tangan. Sampel larutan yang sama diukur dengan konduktometer berkompensasi suhu. Selisih besar antara bacaan dispenser dan konduktometer menunjukkan probe yang perlu dibersihkan atau diganti.
5. Titrasi ulang sesudah pembersihan. Probe yang baru dibersihkan dapat membaca jauh lebih tinggi daripada sebelumnya, sehingga dispenser mengurangi dosis. Konsentrasi harus diperiksa lagi sesudah beberapa rak.

Langkah kelima sering terlewat. Bila setpoint pernah diturunkan untuk mengimbangi probe kotor, membersihkan probe tanpa mengembalikan setpoint akan membuat tangki kekurangan deterjen.

Probe atau tanpa probe

Pilihan antara dosis berprobe dan dosis berbasis waktu bergantung pada keadaan lokasi. Tabel ini merangkum perbandingannya dari Bab 5 dan bab ini; ringkasannya adalah kesimpulan editorial.

Dosis berprobe lebih tahan terhadap perubahan di sisi mesin, sedangkan dosis tanpa probe lebih tahan terhadap perubahan air dan kotoran pada sensor. Di lokasi yang airnya berubah-ubah atau perawatannya jarang, dosis tanpa probe yang dihitung dengan benar dapat lebih stabil daripada probe yang tidak dirawat. Panduan dispenser lokal memilih tidak memakai probe sampai tersedia sensor yang cukup akurat, untuk alasan yang sama.

Contoh kerja

Angka konduktivitas larutan dan air pada contoh 3 dan 4 adalah angka latihan.

Contoh 1: laju rata-rata saat dosis pulsa. Pompa 100 mL/menit dengan pulsa 3 s nyala dan 2 s mati:

$$\frac{t_\text{nyala}}{t_\text{nyala} + t_\text{mati}} = \frac{3}{3 + 2} = 0{,}6, \qquad q_\text{rata} = 0{,}6 \times 100 = 60\ \text{mL/menit}$$

Pulsa dimulai bila bacaan sudah dalam 15% dari setpoint. Untuk setpoint 3,0 mS, pulsa dimulai di $0{,}85 \times 3{,}0 = 2{,}55$ mS.

Contoh 2: waktu tunda alarm. Konveyor bertangki 70 L. Dengan konsentrasi latihan 2 mL/L, tangki baru membutuhkan $2 \times 70 = 140$ mL, atau $140/1{,}667 = 84$ s pada pompa 100 mL/menit bila pompa berjalan terus. Waktu sebenarnya sedikit lebih lama karena dosis pulsa di bagian akhir. Menurut aturan manual, waktu tunda disetel sedikit lebih lama, misalnya 95 s, masih di bawah batas konveyor 128 s. Pompa baru dihentikan bila setpoint belum tercapai sesudah $2 \times 95 = 190$ s. Untuk hood dengan siklus cuci 60 s, waktu tunda disetel 50–55 s.

Contoh 3: air yang berubah. Setpoint 3,0 mS ditetapkan saat air keran 0,5 mS. Sumbangan deterjen $3{,}0 - 0{,}5 = 2{,}5$ mS. Sesudah pelunak dipasang, air menjadi 0,8 mS. Dengan setpoint yang sama, sumbangan deterjen tinggal $3{,}0 - 0{,}8 = 2{,}2$ mS. Bila sumbangan sebanding dengan konsentrasi, deterjen turun

$$\frac{2{,}5 - 2{,}2}{2{,}5} = 12\%$$

Titrasi ulang sesudah perubahan air menunjukkan berapa setpoint harus dinaikkan.

Contoh 4: probe kotor. Probe yang kotor membaca 80% dari konduktivitas sebenarnya. Dispenser berhenti bila bacaan 3,0 mS, yaitu bila konduktivitas sebenarnya

$$\kappa = \frac{3{,}0}{0{,}8} = 3{,}75\ \text{mS}$$

Sumbangan deterjen menjadi $3{,}75 - 0{,}5 = 3{,}25$ mS, dibanding 2,5 mS dengan probe bersih. Deterjen naik $3{,}25/2{,}5 - 1 = 30\%$, sama dengan kenaikan pada kasus pembuka bab. Membersihkan probe menyelesaikan masalah; menurunkan setpoint hanya menyembunyikannya sampai probe makin kotor.

Contoh 5: satuan tampilan. Nilai awal setpoint dispenser digital 5,0. Dengan satu satuan kira-kira 1 mS pada probe bersih, nilai itu sekitar 5 mS atau 5.000 µS, separuh dari batas kerja probe 10.000 µS. Konduktivitas air keran pada Contoh 3, 0,5 mS, hanya sepersepuluh dari nilai awal itu.

Kondisi berhenti

Prinsip umumnya ada di Bab 1 · Keselamatan. Pada dispenser berprobe, hentikan pekerjaan bila:

• Probe akan dicabut atau dibersihkan saat tangki panas dan bertekanan semprot. Matikan mesin, isolasi, dan tunggu larutan cukup dingin; larutan tangki bersifat basa.
• Setpoint akan diubah tanpa titrasi.
• Alarm produk habis dimatikan (waktu alarm 0) untuk menghentikan bunyinya, tanpa sebab alarm diketahui.
• Mode aman aktif berulang kali dan probe belum diperiksa.
• Kabel probe dilewatkan bersama kabel daya tegangan tinggi.
• Bahan kimia pengganti dipakai tanpa setpoint ditetapkan ulang.

Salah tafsir yang sering terjadi

Probe tidak mengukur konsentrasi deterjen. Probe mengukur konduktivitas total, dan hubungannya dengan konsentrasi hanya berlaku untuk air dan produk yang dipakai saat titrasi.

Setpoint tidak dapat disalin dari mesin lain. Air, suhu, dan produk yang berbeda memberi konduktivitas berbeda untuk konsentrasi yang sama.

Dosis berprobe tidak selalu lebih tepat dari dosis berbasis waktu. Probe yang kotor menghasilkan kesalahan yang besar dan diam-diam. Dosis berprobe lebih tepat hanya selama probenya bersih dan setpointnya ditetapkan dengan titrasi.

Alarm produk habis tidak selalu berarti produk habis. Selang isap yang lepas, filter kaki yang tersumbat, tabung pompa yang aus, dan probe yang salah baca semuanya dapat membuat setpoint tidak tercapai.

Mode aman bukan mode kerja biasa. Mode itu adalah program darurat sampai probe diperbaiki.

Probe yang dipasang dekat titik injeksi tidak membuat dosis lebih cepat. Probe itu membuat tangki kekurangan deterjen karena membaca deterjen yang belum tercampur.

Hubungan dengan bab lain

Konduktivitas air dan konduktometer berkompensasi suhu dibahas di bab Mutu air, pelunak, kerak, dan descaling. Sensor proses secara umum ada di Bab 60 · Kelistrikan & Kendali, dan kalibrasi instrumen di Bab 61 · Kelistrikan & Kendali. Dosis berbasis waktu, yang dipakai mode aman, dibahas di Bab 5, letak titik injeksi di Bab 4, dan gejala dispenser di Bab 7. Konsep konsentrasi dan sanitasi ada di Bab 1 · Dishwashing.

Latihan dan pembahasan

1. Kendali berpotensiometer dipasang pada hood dengan siklus cuci 90 s. Berapa waktu tunda alarm menurut aturan manual, dan apakah masuk rentang tipe pintu?
2. Pada tangki baru konveyor, setpoint biasanya tercapai dalam 110 s. Berapa waktu tunda alarm yang disarankan, berapa batas rentangnya, dan kapan pompa dihentikan bila setpoint tidak tercapai?
3. Setpoint 4,0 mS ditetapkan dengan air 0,6 mS. Air berubah menjadi 0,3 mS sesudah unit osmosis balik dipasang. Ke arah mana dosis deterjen berubah, dan berapa persen?
4. Probe dipasang 50 mm dari titik injeksi deterjen. Apa akibatnya pada konsentrasi tangki, dan apa syarat manual yang dilanggar?
5. Dispenser digital menampilkan "Air" saat mesin bekerja dan tangki penuh. Apa saja yang diperiksa?
6. Mengapa dosis pulsa dimulai sebelum setpoint tercapai, dan berapa laju rata-ratanya pada pompa 100 mL/menit?

Kunci jawaban beralasan

1. Aturannya 5–10 s kurang dari siklus cuci, yaitu 80–85 s. Rentang tipe pintu hanya 1–64 s, sehingga waktu itu tidak dapat disetel pada posisi pintu. Pilihannya memakai batas 64 s, atau posisi konveyor yang rentangnya 1–128 s bila posisi itu sesuai dengan cara kendali menangani sinyalnya. Keputusan ini perlu dikonfirmasi ke pemasok dispenser.
2. Sedikit lebih lama dari 110 s, misalnya 120 s, masih di bawah batas konveyor 128 s. Pompa dihentikan bila setpoint belum tercapai sesudah $2 \times 120 = 240$ s.
3. Sumbangan deterjen semula $4{,}0 - 0{,}6 = 3{,}4$ mS, sesudahnya $4{,}0 - 0{,}3 = 3{,}7$ mS. Dosis naik $3{,}7/3{,}4 - 1 = 8{,}8\%$. Air yang lebih murni membuat dispenser memberi lebih banyak deterjen untuk setpoint yang sama, sehingga setpoint perlu ditetapkan ulang dengan titrasi.
4. Probe membaca deterjen pekat yang belum tercampur, sehingga bacaannya terlalu tinggi dan pompa berhenti terlalu cepat; tangki kekurangan deterjen. Manual dispenser digital meminta probe sedikitnya 200 mm dari titik injeksi.
5. Menurut manual, "Air" berarti tidak ada air di tangki atau probe terlepas. Bila tangki penuh, periksa apakah probe terendam (bisa terlalu tinggi letaknya), sambungan kabel probe di probe dan di papan, dan kabel yang putus. Pompa tidak berjalan selama alarm ini.
6. Deterjen yang baru masuk butuh waktu untuk tercampur dan sampai ke probe. Bila pompa berjalan terus sampai bacaan tepat di setpoint, deterjen yang masih dalam perjalanan membuat konsentrasi melewati setpoint. Rasio pulsa $3/5 = 0{,}6$, sehingga laju rata-ratanya 60 mL/menit.

Referensi