Skip to content

Search ARSTEMA

Type a chapter, term, symptom, or tool.

    Back to the atlas
    Electrical & Control · Chapter 58Applied

    By Kurnia · Published September 30, 2026 · Revised October 29, 2026 · Version 3 · 24 min read

    Kendali pompa, pemanas, dan proses dengan sakelar proses

    Sakelar proses menyambung atau memutus rangkaian kendali menurut level, suhu, atau tekanan: pelampung, elektrode level, sakelar tekanan level, termostat, pembatas suhu, pemutus termal, dan sakelar tekanan kompresor serta pompa booster. Dibahas titik kerja, titik kembali, dan diferensial; beda termostat, pembatas suhu, dan pemutus termal menurut IEC 60730 dan IEC 60335; reset manual; mekanisme pemanas terbakar kering; serta cara menyusun sakelar proses supaya kabel putus dan kontak las berakhir pada keadaan aman, dengan PUIL 2020 5100.12.7.1 sebagai dasar pembatas suhu pemanas air. Contoh kerja menyusun kendali tangki air panas 12 kW dengan termostat, pembatas suhu reset manual, dan interlock level rendah, lalu menghitung siklus kontaktor dari diferensial termostat dan anggaran waktu level. Sensor analog, transmiter, kalibrasi, dan kendali PID dibahas pada bab lain.

    This chapter is still in Indonesian. Its English edition will follow.

    High-risk material

    This material involves real hazards. A concept explanation doesn’t replace site procedures, competency, energy isolation, the latest SDS, or a work permit.

    Section you’re reading: Chapter opening

    Suatu malam tandon yang mengisi tangki air panas terbuka di sebuah laundry hotel kosong. Mesin cuci terus mengambil air dari keluaran di dekat dasar tangki sampai permukaannya turun di bawah tiga elemen pemanas 4 kW, dan elemen itu tetap menyala. Pagi harinya panel berbau hangus, RCD (gawai proteksi arus sisa, GPAS) trip, dan satu elemen retak dengan selubung menghitam. Termostatnya tidak rusak: kantong sensornya di tengah tinggi tangki, dan setelah air turun ia membaca udara yang mendingin lewat lubang ventilasi, bukan elemen yang memerah di bawahnya. Yang hilang sebenarnya dua lapis lain: pembatas suhu yang bekerja lepas dari termostat, dan interlock level rendah yang tidak mengizinkan elemen menyala tanpa air.

    Batas pembahasan

    Bab ini membahas sakelar proses berkeluaran kontak ya/tidak menurut tinggi air, suhu, dan tekanan, dan penggabungannya ke rangkaian kontaktor dan relai dari Bab 51 tentang logika kendali dasar. Relai level elektrode (Bab 48 tentang relai waktu), pompa bergantian (Bab 54 tentang rangkaian kendali lanjutan), relai beban kurang (Bab 47 tentang proteksi motor), kontaktor dan SSR pemanas (Bab 46 tentang komponen kendali), serta kontak sensor pada keadaan acuan (Bab 50 tentang diagram kendali) dibahas di bab itu. Sensor analog, kalibrasi, serta kendali ON-OFF dan PID ada di Bab 60 sampai Bab 62. Boiler uap dan pengawasan bejana tekan berada di luar bab ini. Angka setelan di contoh adalah ilustrasi.

    Sakelar proses: titik kerja, titik kembali, dan diferensial

    Sakelar proses (process switch) adalah sakelar yang kontaknya berpindah sendiri ketika besaran proses mencapai nilai setelannya. Isinya elemen pengindra yang mengubah besaran proses menjadi gaya atau gerak, pegas setelan yang melawan gaya itu, dan kontak yang dipindahkan mekanisme lompat (snap action). Keluarganya meliputi sakelar aliran, pelampung, sakelar suhu kapiler, dan sakelar tekanan bersekrup setelan titik kerja dan diferensial. Di diagram ia tampak seperti kontak biasa, tetapi titik kerjanya bergeser dengan setelan, umur, dan pemasangan, dan kegagalannya dapat memberi tanda "aman" palsu. Pemanas memberi taruhan terbesar, karena elemen yang menyala tanpa air rusak dalam hitungan menit.

    Sakelar proses memakai dua ambang, seperti histeresis di Bab 2. Dengan xx besaran proses,

    Δx=xkerja−xkembali\Delta x = x_\text{kerja} - x_\text{kembali}

    dengan xkerjax_\text{kerja} nilai saat kontak berpindah pada arah naik dan xkembalix_\text{kembali} nilai saat kontak kembali pada arah turun, dalam satuan besaran itu (K, bar, cm). Diferensial (differential) adalah selisih Δx\Delta x itu; ia mencegah kontak bergetar (chatter) saat besaran berayun kecil di sekitar ambang dan menentukan jumlah penyalaan beban per jam (Contoh 1).

    Level: pelampung, elektrode, dan sakelar tekanan

    Pelampung. Pelampung bola atau miring berisi sakelar yang berpindah ketika pelampung terangkat atau tergantung; diferensialnya ditentukan panjang kabel bebas dari titik ikat, sehingga mengubah titik ikat menyetel ulang level start dan stop. Kontak tukar (changeover) memberi mode isi dan mode kuras. Pelampung tidak bergantung pada konduktivitas air, tetapi dapat tersangkut serat atau pipa.

    Elektrode. Relai level elektrode dan tundanya dijelaskan di Bab 48; di sini yang penting arah kegagalannya. Kabel elektrode yang putus terbaca "kering", sedangkan kerak, lapisan lemak, atau jembatan endapan antara elektrode dan dinding dapat terbaca "basah" walaupun air sudah turun. Untuk fungsi pelindung level rendah, "basah palsu" berarti pemanas atau pompa diizinkan bekerja tanpa air.

    Sakelar tekanan level. Mesin cuci umumnya membaca level dari tekanan kolom air di bak luar (Bab 10 · Laundry tentang washer-extractor): air yang naik memampatkan udara di kantong udara (air trap) di dasar bak, dan selang membawa tekanannya ke membran sakelar,

    p=ρ g hp = \rho\,g\,h

    dengan pp tekanan di atas atmosfer (Pa), ρ\rho massa jenis air (kg/m³, sekitar 1 0001\,000), g=9,81g = 9{,}81 m/s², dan hh tinggi air di atas kantong udara (m). Level 15 cm memberi p≈1 470p \approx 1\,470 Pa, atau 14,7 mbar, sehingga sakelar sangat peka: selang atau kantong udara yang bocor membuat bak terisi berlebih, sedangkan selang yang tersumbat serat atau air terperangkap dapat menahan tekanan sehingga sakelar tetap membaca "berair" setelah bak dikuras. Banyak mesin memakai sakelar tekanan berkontak ganda, satu kontaknya sebagai izin pemanas pada level yang menjamin elemen terendam.

    Termostat, pembatas suhu, dan pemutus termal

    Sakelar suhu memakai keping bimetal, cairan kapiler yang memuai, atau sensor elektronik dengan modul relai; bola kapilernya dimasukkan ke kantong (thermowell) supaya dapat diganti tanpa menguras tangki, dengan harga keterlambatan: termostat yang disetel 64 °C membaca suhu kantongnya, bukan suhu air di dekat elemen atau di puncak tangki.

    Standar pengendali otomatis membedakan tiga fungsi yang di lapangan sering disebut termostat. Termostat (thermostat) bekerja pada operasi normal dan menjaga suhu di antara dua nilai secara bersiklus, dengan titik kerja tetap atau dapat disetel dan kembali otomatis. Pembatas suhu (temperature limiter) bekerja pada operasi normal dan menjaga suhu di bawah (atau di atas) satu nilai, dengan titik tetap atau dapat disetel dan kembali otomatis atau manual. Pengelompokan ini mengikuti istilah IEC 60730-1 dan IEC 60335-1, dan ada pula pembatas jenis gagal-aman (fail-safe) yang tidak membiarkan pemanas bekerja bila cairan tabung kapilernya bocor. Pemutus termal (thermal cut-out) bekerja pada operasi tak normal untuk membatasi suhu bagian yang dikendalikan, setelannya tidak dapat diubah pemakai, dan ia kembali otomatis, manual, atau sekali pakai.

    Pemutus termal yang kembali sendiri disebut self-resetting, dan perangkat sekali pakai harus diganti setelah bekerja. Alat yang menghentikan pemanas ketika termostat gagal bekerja pada keadaan tak normal, tidak dapat disetel pemakai, dan tidak kembali sendiri, sehingga dalam istilah IEC ia pemutus termal yang harus dikembalikan tangan (non-self-resetting). PUIL 2020 menyebutnya gawai pembatas suhu, dan lapangan menyebutnya pembatas suhu pengaman atau termostat pengaman. Bab ini memakai "pembatas suhu" dalam arti PUIL itu untuk alat yang bekerja di atas setelan termostat; jenis gagal-aman cocok untuk -B2 pada Contoh 2.

    Reset manual mempunyai alasan yang sama dengan larangan reset otomatis relai beban lebih di Bab 47: trip adalah tanda gangguan. Pembatas yang kembali sendiri menyalakan pemanas lagi setelah suhu turun, sehingga pemanas bersiklus pada batas pengaman dengan termostat rusak tanpa ada yang tahu. Tombol reset yang harus ditekan dengan sengaja memaksa seseorang melihat gangguan itu.

    Norma. PUIL 2020 5100.12.7.1 mewajibkan peranti pemanas air yang dipasang tetap dilengkapi gawai pembatas suhu dan katup pelepas tekanan, serta tanda peringatan yang mencantumkan keharusan itu. Klausul 5100.12.8 mensyaratkan zat cair tidak dapat masuk ke ruang elemen pemanas, dan 5100.12.4.2 meminta elemen, bila mungkin, ditandai tegangan yang diizinkan dan resistansinya pada 30 °C. Tanda itu berguna untuk diagnosis: resistansi elemen 4 kW untuk 400 V adalah 4002/4 000=40400^2/4\,000 = 40 Ω, pembanding hasil ukur pada elemen yang sudah dipisahkan dan diverifikasi bebas tegangan. Tangki air panas yang terpasang tetap adalah peralatan instalasi, sehingga klausul ini berlaku langsung padanya; PUIL tidak berlaku untuk peralatan listrik pada mesin (Bagian 1, 11.3 k). Standar produk pemanas air penyimpanan rumah tangga dan serupa, IEC 60335-2-21:2022 (Ed. 7.0), memuat ketentuan pemutus termal pada pemanas tertutup dan mensyaratkan penandaan bahwa gawai pelepas tekanan harus dipasang pada instalasi bila tidak menyatu dengan pemanas.

    Pemanas terbakar kering

    Elemen berselubung logam membuang panas ke air lewat konveksi dan pendidihan lokal dengan koefisien perpindahan panas ribuan W/(m²·K), sehingga pada 10 W per cm² (100 000100\,000 W/m²) selubungnya hanya beberapa puluh kelvin di atas suhu air. Di udara panas harus keluar lewat radiasi; dengan emisivitas 0,8, dinding sekitar 40 °C, dan konveksi diabaikan:

    Ts=(qε σ+Td4)1/4=(100 0000,8×5,67×10−8+3134)1/4≈1 220 KT_\text{s} = \left(\frac{q}{\varepsilon\,\sigma} + T_\text{d}^4\right)^{1/4} = \left(\frac{100\,000}{0{,}8 \times 5{,}67 \times 10^{-8}} + 313^4\right)^{1/4} \approx 1\,220\ \text{K}

    dengan TsT_\text{s} suhu selubung (K), qq fluks panas (W/m²), ε\varepsilon emisivitas, σ\sigma tetapan Stefan-Boltzmann (W/(m²·K⁴)), dan TdT_\text{d} suhu dinding (K). Selubung mencapai sekitar 900 sampai 950 °C (konveksi alami menurunkannya sedikit), jauh di atas suhu kerjanya di dalam air. Elemen 4 W per cm² pun masih mencapai sekitar 700 °C. Selubung teroksidasi, bubuk isolasi di dalamnya kehilangan resistansi isolasi, dan kawat pemanas dapat putus atau menyentuh selubung; gangguan tanah yang memicu RCD pada kasus pembuka adalah akhir rantai ini.

    Termostat dan pembatas suhu yang membaca air di kantongnya tidak melihat kejadian itu tepat waktu, sehingga perlindungan yang tepat mencegah elemen menyala tanpa air, dan pilihan elemen tidak menggantikannya. Interlock level rendah (low-level interlock) adalah sakelar level rendah yang kontaknya tertutup hanya bila elemen terendam dengan margin, dipasang seri pada jalur izin pemanas. Beberapa pemanas juga memakai pemutus termal yang menempel pada kepala elemen sehingga membaca elemen, bukan air.

    Pompa yang berputar tanpa air kehilangan pelumasan dan pendinginan perapat porosnya. Perlindungannya adalah pelampung atau elektrode level rendah di tangki isap, atau relai beban kurang yang membaca daya aktif (Bab 47) dengan tunda jembatan start (Bab 48). Level rendah di tangki isap diberi diferensial yang lebar supaya pompa tidak menyala-mati setiap kali permukaan air bergoyang di sekitar ambang.

    Sakelar tekanan pada kompresor dan pompa booster

    Kompresor udara torak kecil dikendalikan sakelar tekanan bertitik mati (cut-out) dan titik hidup (cut-in). Saat motor berhenti, katup pembuang beban (unloader) membuang udara di kepala silinder supaya start berikutnya tidak melawan tekanan tabung; katup yang macet membuat asut lebih lama dan relai beban lebih trip. Katup pengaman tabung adalah lapis mekanis terpisah, dan sakelar tekanan tidak pernah disetel di atas tekanan kerja maksimum tabung.

    Jumlah start per jam dihitung seperti pompa bak penampung di Bab 54. Dengan volume tabung VV (m³), diferensial Δp\Delta p (bar), tekanan atmosfer p0≈1,013p_0 \approx 1{,}013 bar, dan debit udara bebas QkQ_\text{k} (m³/min), udara bebas tersimpan pada suhu tetap VΔp/p0V\Delta p/p_0, dan siklus terpendek terjadi pada pemakaian rata-rata separuh debit:

    Tmin=4 V Δpp0 QkT_\text{min} = \frac{4\,V\,\Delta p}{p_0\,Q_\text{k}}

    dalam menit, dengan pemanasan udara dan kebocoran diabaikan; hasilnya dibandingkan dengan jumlah start per jam yang diizinkan pabrikan motor. Pompa booster air bersih memakai sakelar tekanan dan tangki tekan bermembran; bila tekanan udara pengisi awal tangki hilang atau membrannya bocor, volume simpan mendekati nol dan pompa menyala-mati setiap beberapa detik. Pompa yang mengisap dari tandon juga memerlukan pelindung kering.

    Pompa booster dan kompresor start sendiri karena itu fungsinya. Untuk pompa yang dipasang sebagai bagian instalasi, PUIL 2020 5100.5.4.8 melarang motor yang dapat start ulang otomatis bila hal itu dapat mengakibatkan kecelakaan; kompresor paket adalah mesin, sehingga padanannya IEC 60204-1. Keduanya dinilai seperti pompa berpelampung di Bab 54: start otomatis dicatat sebagai bagian penilaian, puli dan sabuk kompresor diberi pelindung dan tanda peringatan, dan reset relai beban lebih tetap manual.

    Kendali pemanas: siapa memutus apa

    Bab 46 memilih kontaktor AC-1 untuk pemanas 12 kW dan mencatat bahwa SSR paling sering gagal terhubung singkat, sehingga pemanas ber-SSR memerlukan pemutus suhu lebih yang independen dan memutus melalui kontaktor atau pemisah. Aturan itu berlaku juga untuk kontaktor: kontak utama yang disakelar termostat puluhan ribu kali paling mungkin las, sehingga pembatas suhu yang hanya memutus koil kontaktor yang sama kalah bersama termostat.

    Karena itu jalur pemutus pembatas suhu dan interlock level dipisahkan dari jalur termostat. Pada pemanas kecil, termostat dan pemutus termal dua kutub sama-sama memutus arus elemen secara langsung. Pada pemanas tiga fasa, susunan yang lazim memakai dua kontaktor seri: -Q1 kontaktor kerja yang disakelar termostat -B1, dan -Q2 kontaktor pengaman di hulunya yang koilnya hanya dienergi bila pembatas suhu -B2 belum trip dan relai level rendah -K1 membaca air. Dengan penulisan Bab 51, label tanpa tanda "-" di dalam persamaan:

    Q2=B2‾⋅K1Q1=B2‾⋅K1⋅Q2⋅B1‾\mathrm{Q2} = \overline{\mathrm{B2}} \cdot \mathrm{K1} \qquad \mathrm{Q1} = \overline{\mathrm{B2}} \cdot \mathrm{K1} \cdot \mathrm{Q2} \cdot \overline{\mathrm{B1}}

    dengan B2 bernilai 1 bila pembatas trip, K1 bernilai 1 selama elektrode membaca air, dan B1 bernilai 1 bila suhu mencapai titik mati termostat; kontak -B2 dan -B1 berjenis NC. Koil -Q1 dicabang sesudah -B2 dan -K1, sehingga trip pembatas atau level rendah memutus kedua koil secara langsung. Kontak bantu -Q2 di jalur koil -Q1 membuat -Q1 menutup hanya setelah -Q2, sehingga -Q2 tidak pernah menutup arus beban dan tidak bersiklus dengan termostat, tetapi tetap memutus arus beban setiap kali pembatas trip atau level turun, jadi ratingnya juga AC-1. Kontak cermin -Q2, yang menurut Bab 46 tidak menutup selama ada kontak utama yang masih tertutup, dapat menyalakan lampu -P2 setiap kali -Q2 seharusnya terbuka; lampu yang tidak menyala saat -B2 atau -K1 memutus mengungkap -Q2 yang las. Kontak -B2, -K1, dan -B1 diletakkan di sisi tak terbumikan sirkit kendali dan koil di sisi terbumikan (Bab 56 tentang sirkit kendali).

    Logika gagal-aman untuk sakelar proses

    Susunan di atas memakai satu kaidah: fungsi pelindung memakai kontak yang tertutup ketika keadaan sehat dan dialiri arus selama pemanas bekerja. Kabel putus, terminal kendur, atau suplai kendali hilang berakibat pemanas mati, seperti tombol STOP berkontak NC di Bab 51. IEC 60204-1 klausul 9.4 mendaftar ukuran pengurang risiko saat terjadi kegagalan: interlock pelindung, teknik dan komponen sirkit yang sudah terbukti, redundansi atau keragaman sebagian atau penuh, serta uji fungsi.

    Kaidah itu tidak menangkap kegagalan yang membuat sensor membaca "aman" padahal tidak, seperti elektrode berkerak yang terbaca basah dan selang sakelar tekanan level tersumbat yang terbaca berair; kabel elektrode putus dan selang bocor gagal ke arah aman bagi elemen. Kontak termostat las atau cairan kapiler bocor (terbaca dingin) selalu meminta panas dan ditangkap pembatas; bola kapiler pembatas yang lepas dari kantong terbaca dingin, berbahaya dan tidak terlihat; kontak utama -Q1 las membuat pemanas terus menyala dan ditangkap -Q2.

    Kegagalan ke arah berbahaya ditangani dengan dua cara. Pertama, keragaman: interlock level rendah memakai dua prinsip berbeda, misalnya pelampung dan elektrode, sehingga kerak yang menipu elektrode tidak menipu pelampung. Kedua, uji berkala yang membuktikan fungsi pelindung benar-benar memutus: menurunkan level air sampai interlock bekerja, dengan termostat tidak meminta panas atau elemen dimatikan, dan menghentikan pengurasan bila air sudah mencapai margin di atas elemen tanpa interlock bekerja, serta menguji pembatas suhu dengan cara yang disebut pabrikan pembatas itu. Uji itu tidak pernah dilakukan dengan menjembatani termostat atau interlock level.

    Contoh kerja

    Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya. Pengukuran pada elemen, kontaktor, dan sensor dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai, setelah isolasi dan verifikasi bebas tegangan menurut Bab 2 · Keselamatan bila pekerjaannya menyentuh konduktor. Contoh 1 sampai 3 memakai tangki terbuka berventilasi 300 L berdiameter dalam 0,6 m, diisi dari tandon lewat katup isi: pemanas 12 kW dari tiga elemen 4 kW segitiga pada 400 V, puncak elemen 20 cm di atas dasar, laju ambil terbesar 20 L/min, dan termostat -B1 yang mati pada 64 °C dengan diferensial 4 K, sehingga hidup lagi pada 60 °C, batas bawah penyimpanan air panas menurut Bab 16 · Laundry tentang utilitas laundry.

    Contoh 1: arus, energi diferensial, dan siklus kontaktor. Arusnya sama dengan contoh kerja Bab 46. Dengan massa air m=300m = 300 kg, kalor jenis c=4,19c = 4{,}19 kJ/(kg·K), dan kebutuhan panas rata-rata LL di bawah daya PP, waktu nyala mcΔT/(P−L)mc\Delta T/(P - L) dan waktu mati mcΔT/Lmc\Delta T/L berjumlah terkecil pada L=P/2L = P/2, seperti bak penampung di Bab 54:

    I=12 0003×400=17,3 A,Ielemen=40040=10 A,Q=m c ΔT=300×4,19×4=5 028 kJ,5 02812=419 sI = \frac{12\,000}{\sqrt{3} \times 400} = 17{,}3\ \text{A}, \qquad I_\text{elemen} = \frac{400}{40} = 10\ \text{A}, \qquad Q = m\,c\,\Delta T = 300 \times 4{,}19 \times 4 = 5\,028\ \text{kJ}, \qquad \frac{5\,028}{12} = 419\ \text{s}Tmin=4 m c ΔTP=4×5 02812=1 676 s=27,9 menitT_\text{min} = \frac{4\,m\,c\,\Delta T}{P} = \frac{4 \times 5\,028}{12} = 1\,676\ \text{s} = 27{,}9\ \text{menit}

    Itu paling banyak 2,1 siklus per jam, atau sekitar 10.300 penutupan -Q1 per tahun pada 16 jam per hari dan 300 hari. Pada tangki 30 L, diferensial 0,5 K memberi 21 s, sampai 172 siklus per jam, dan lebih dari 800.000 penutupan per tahun, sehingga kontaktor berumur 1 juta siklus AC-1 (Bab 46) habis dalam sekitar 1,2 tahun. Hitungan ini mengabaikan keterlambatan kantong dan pelapisan suhu (Bab 62).

    Contoh 2: setelan pembatas suhu dan letak elektrode level rendah. Pembatas -B2 harus cukup di atas titik mati termostat supaya lewatan normal tidak memicunya, dan cukup di bawah titik didih pada tangki terbuka ini (pada tangki tertutup, di bawah suhu kerja katup pelepas tekanan-suhu); dipilih 85 °C dengan reset manual, yang dicapai dalam sekitar 37 menit bila kontak -Q1 las tanpa pengambilan air. Pada tangki kosong pembatas ini tidak berguna, sehingga elektrode level rendah wajib, dipasang 30 cm di atas dasar atau 10 cm di atas elemen.

    t85=300×4,19×2112=2 200 s,V=π×0,32×0,1=0,283×0,1=0,0283 m3=28 L,2820=1,4 menit,20×760=2,3 Lt_\text{85} = \frac{300 \times 4{,}19 \times 21}{12} = 2\,200\ \text{s}, \qquad V = \pi \times 0{,}3^2 \times 0{,}1 = 0{,}283 \times 0{,}1 = 0{,}0283\ \text{m}^3 = 28\ \text{L}, \qquad \frac{28}{20} = 1{,}4\ \text{menit}, \qquad \frac{20 \times 7}{60} = 2{,}3\ \text{L}

    Saat relai membaca kering masih ada 28 L di atas elemen, cukup untuk 1,4 menit tanpa pasokan, dan tunda 7 s dari Bab 48 hanya menurunkan level 2,3 L, sekitar 8 mm, sehingga aman untuk meredam ombak. -K1 terpisah dari relai katup isi, supaya satu kegagalan relai tidak sekaligus menghentikan pengisian dan menghilangkan pelindung level rendah. Setelah level kembali, -Q2 dapat menutup lagi sendiri, karena level rendah adalah keadaan proses, bukan gangguan perangkat; lampu -P1 dan pencatatannya membuat kejadian itu terlihat.

    Contoh 3: telusur kegagalan tunggal. Kontak -B1 las: air naik sampai 85 °C, -B2 trip, -Q2 dan -Q1 lepas, dan pemanas menunggu reset manual. Kontak utama -Q1 las: -Q2 memutus. Kabel elektrode putus: pemanas mati. Kontak -Q2 las: -B2 dan -K1 tetap memutus koil -Q1 tanpa gejala selama -Q1 sehat, sehingga kegagalan ini hanya ditemukan lewat lampu -P2 atau uji berkala pada Kondisi berhenti 9. Elektrode berkerak: basah palsu, sehingga tangki ini memerlukan pelampung sebagai sensor kedua atau uji kuras berkala.

    Contoh 4: memeriksa elemen pemanas air dapur rumah sakit. Pemanas 9 kW tangki air panas dapur sebuah rumah sakit terdiri atas tiga elemen 3 kW untuk 400 V segitiga, yang menurut PUIL 2020 5100.12.4.2 bila mungkin ditandai resistansinya:

    R=40023 000=53,3 Ω,Ielemen=40053,3=7,5 AR = \frac{400^2}{3\,000} = 53{,}3\ \Omega, \qquad I_\text{elemen} = \frac{400}{53{,}3} = 7{,}5\ \text{A}

    Air panas sering kurang pada jam masak; setelah suplai diisolasi dan diverifikasi bebas tegangan, elemen yang dilepas terukur 53,1 Ω, 54,0 Ω, dan terbuka. Satu elemen putus, pemanas tinggal 6 kW, dan waktu pemanasan menjadi 1,5 kali; bila ada tanda elemen pernah menyala tanpa air, Kondisi berhenti 3 berlaku sebelum elemen dipakai lagi.

    Contoh 5: diferensial sakelar tekanan kompresor laundry. Kompresor di laundry sebuah hotel berdebit udara bebas 0,5 m³/min mengisi tabung 500 L dengan sakelar tekanan 7 sampai 9 bar; tekanan kerja maksimum tabung 10 bar, dan pabrikan motor mengizinkan 10 start per jam.

    Tmin=4×0,5×21,013×0,5=7,9 menit,607,9=7,6,Tmin,1 bar=4×0,5×11,013×0,5=3,9 menit,15,2 start/jamT_\text{min} = \frac{4 \times 0{,}5 \times 2}{1{,}013 \times 0{,}5} = 7{,}9\ \text{menit}, \qquad \frac{60}{7{,}9} = 7{,}6, \qquad T_\text{min,1 bar} = \frac{4 \times 0{,}5 \times 1}{1{,}013 \times 0{,}5} = 3{,}9\ \text{menit}, \qquad 15{,}2\ \text{start/jam}

    Diferensial 8 sampai 9 bar yang dipilih teknisi supaya tekanan stabil menaikkan start dari 7,6 menjadi 15,2 per jam, melampaui izin pabrikan, sehingga diferensial 2 bar dipertahankan. Titik mati juga tidak dinaikkan di atas 10 bar untuk memperlebar diferensial (Kondisi berhenti 6).

    Contoh 6: letak elektrode level rendah di tangki rumah sakit. Tangki air panas laundry sebuah rumah sakit berdiameter dalam 0,5 m dengan laju ambil terbesar 40 L/min mempunyai elektrode minimum hanya 3 cm di atas puncak elemen dan tunda relai 7 s.

    A=π×0,252=0,196 m2,V=0,196×0,03=0,0059 m3=5,9 L,ΔVtunda=40×760=4,7 LA = \pi \times 0{,}25^2 = 0{,}196\ \text{m}^2, \qquad V = 0{,}196 \times 0{,}03 = 0{,}0059\ \text{m}^3 = 5{,}9\ \text{L}, \qquad \Delta V_\text{tunda} = \frac{40 \times 7}{60} = 4{,}7\ \text{L}

    Air di atas elemen habis dalam 8,8 s, dan selama tunda level turun 2,4 cm, sehingga elemen hanya terendam 0,6 cm saat relai memutus dan ombak dapat membukanya lebih dulu. Elektrode dipindah 10 cm di atas elemen (19,6 L, sekitar 29 s), sehingga tunda 7 s hanya memakai seperempat margin, dan uji kuras berkala membuktikan letak baru itu (Kondisi berhenti 9).

    Kondisi berhenti

    Hentikan pekerjaan, jangan mengoperasikan pemanas, pompa, atau kompresor itu, dan serahkan keputusan lanjutannya kepada personel kompeten yang ditugaskan atas peralatan itu bila salah satu keadaan berikut ditemukan.

    1. Pembatas suhu atau pemutus termal dijembatani, dilepas, disetel melebihi batas pabrikan, bolanya tidak berada di kantongnya, atau tidak pernah diuji. Pemanas tidak dioperasikan sampai pembatas dipasang dan diuji sesuai pabrikan.
    2. Pembatas suhu trip. Reset tidak diulang untuk "melihat apakah trip lagi"; penyebabnya dicari lebih dulu: kontak termostat las, kontaktor las, SSR terhubung singkat, level rendah, atau sensor lepas.
    3. Pemanas diketahui atau diduga menyala tanpa air. Suplai diputus dan dikunci, air tidak diisikan ke elemen yang masih panas, dan elemen diuji resistansi isolasinya (Bab 17) serta diperiksa fisik sebelum dipakai lagi.
    4. Interlock level rendah atau kontak izin pemanas pada sakelar tekanan dijembatani supaya mesin atau tangki "mau jalan". Mesin berhenti sampai sensor level diperbaiki.
    5. Katup pelepas tekanan-suhu disumbat, dilepas, salurannya ditutup, atau terus meneteskan air panas, tanda termostat, pembatas, atau tekanan pasokan bermasalah.
    6. Sakelar tekanan kompresor disetel di atas tekanan kerja maksimum tabung, atau katup pengaman tabung tidak berfungsi.
    7. Sakelar proses bertegangan jaringan di lokasi basah dengan selungkup pecah atau gland terbuka.
    8. Pekerjaan pada elemen, kontaktor, atau kabel sensor direncanakan tanpa isolasi dan verifikasi bebas tegangan menurut Bab 1 · Keselamatan dan Bab 2 · Keselamatan.
    9. Uji berkala menunjukkan -Q2 tidak membuka ketika pembatas atau interlock level memutus, atau level turun sampai margin di atas elemen tanpa interlock bekerja. Pemanas tidak dioperasikan sampai kontaktor atau sensor diganti dan uji diulang dengan hasil lulus.

    Salah tafsir yang sering terjadi

    Guess what’s wrong first, then open the explanation.

    Common misconception

    Termostat kedua dengan setelan lebih tinggi sudah menjadi pengaman.

    Why is it wrong?

    Termostat kedua yang kembali sendiri dan memutus kontaktor yang sama gagal bersama kontaktor itu. Pengaman memerlukan reset manual, setelan yang tidak dapat diubah operator, dan jalur pemutus sendiri.

    Common misconception

    Diferensial sempit berarti suhu lebih tepat.

    Why is it wrong?

    Diferensial sempit menambah jumlah siklus, tetapi tidak menghapus keterlambatan kantong dan pelapisan suhu. Ayunan nyata tetap lebih lebar dari diferensial.

    Common misconception

    Sakelar tekanan kompresor adalah pengaman tekanan.

    Why is it wrong?

    Sakelar tekanan mengendalikan motor. Katup pengaman tabung adalah lapis terpisah yang tidak disetel ulang oleh teknisi kendali.

    Common misconception

    NO atau NC sama saja, asal logikanya dibalik di rangkaian.

    Why is it wrong?

    Keduanya sama untuk logika, tetapi berbeda untuk kabel putus. Fungsi pelindung memakai kontak yang tertutup ketika keadaan sehat.

    Hubungan dengan bab lain

    Bab ini bersandar pada Bab 2 (histeresis), Bab 3 · Fluida & Termal (pompa), Bab 8 (arus segitiga), bab kendali di Batas pembahasan, serta Bab 1 · Keselamatan, Bab 2 · Keselamatan, Bab 14, dan Bab 17 (kerja aman pada elemen). Hasilnya dipakai Bab 10 · Laundry (washer-extractor), Bab 16 · Laundry (utilitas laundry), Bab 60 sampai Bab 62 (sensor, kalibrasi, loop kendali), Bab 63 sampai Bab 66 (PLC), dan Bab 70 (keselamatan fungsional mesin).

    Latihan dan pembahasan

    Try to answer first, then open the worked solution.

    1. Sakelar tekanan level disetel berpindah pada 17,7 mbar. Hitung tinggi airnya, lalu tinggi air saat sakelar berpindah bila kantong udaranya bocor sehingga sakelar hanya menerima 80 % tekanan sebenarnya, dan akibatnya pada konsentrasi kimia dan izin pemanas.

      See the worked solution

      h=1 770/(1 000×9,81)=0,180h = 1\,770/(1\,000 \times 9{,}81) = 0{,}180 m, atau 18 cm; dengan 80 % tekanan sakelar berpindah pada 17,7/0,8=22,117{,}7/0{,}8 = 22{,}1 mbar, yaitu h=0,226h = 0{,}226 m, sekitar 22,6 cm. Level 25 % lebih tinggi dan volume bak silinder mendatar bertambah lebih dari 25 %, sehingga dosis yang sama lebih encer (Bab 10 · Laundry). Izin pemanas diberikan pada air yang lebih tinggi, jadi kegagalan ini ke arah aman bagi elemen; arah berbahaya adalah selang tersumbat yang menahan tekanan setelah bak dikuras.

    2. Tangki penguat 50 L dipanasi elemen 6 kW. Berapa diferensial termostat terkecil supaya kontaktor paling banyak 6 siklus per jam? Anggap massa air 50 kg dan abaikan keterlambatan kantong.

      See the worked solution

      Tmin≥3 600/6=600T_\text{min} \ge 3\,600/6 = 600 s, sehingga ΔT≥600×6/(4×50×4,19)=4,30\Delta T \ge 600 \times 6/(4 \times 50 \times 4{,}19) = 4{,}30 K dan dipilih setelan 4,5 K atau lebih lebar. Diferensial yang lebih sempit tetap dapat dipakai dengan SSR, asal kontaktor pengaman tetap di hulu.

    3. Kompresor berdebit udara bebas 0,4 m³/min mengisi tabung 270 L, sakelar tekanan 6 sampai 8 bar, dan pabrikan motor mengizinkan 10 start per jam. Hitung jumlah start per jam terburuk, lalu periksa tabung 500 L.

      See the worked solution

      Udara bebas tersimpan 0,27×2/1,013=0,5330{,}27 \times 2/1{,}013 = 0{,}533 m³ dan Tmin=4×0,533/0,4=5,33T_\text{min} = 4 \times 0{,}533/0{,}4 = 5{,}33 menit, jadi 11,3 start per jam, melampaui 10. Tabung 500 L memberi 4×0,5×2/(1,013×0,4)=9,874 \times 0{,}5 \times 2/(1{,}013 \times 0{,}4) = 9{,}87 menit atau 6,1 start per jam, memenuhi. Memperlebar diferensial juga menurunkan jumlah start, tetapi titik mati tidak boleh melampaui tekanan kerja maksimum tabung.

    4. Pada pemanas Contoh 1, satu elemen antara L1 dan L2 putus. Hitung arus ketiga saluran dan daya pemanas, lalu jelaskan gejala proses dan cara memastikan elemen mana yang putus.

      See the worked solution

      Arus elemen tetap 10 A karena tegangan antarfasa tetap; dengan I12=0I_{12} = 0, arus L1 dan L2 masing-masing 10 A dan IL3=I31−I23I_\text{L3} = I_{31} - I_{23} bernilai 3×10=17,3\sqrt{3} \times 10 = 17{,}3 A, dengan jumlah fasor nol. Daya 2×4=82 \times 4 = 8 kW, sehingga pemanasan 1,5 kali lebih lama dan air panas habis pada jam sibuk; tang ampere membaca ketiga arus itu (oleh personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD, Bab 14). Elemen yang putus dipastikan dengan mengukur resistansi tiap elemen setelah suplai diisolasi dan diverifikasi bebas tegangan, dibandingkan dengan 40 Ω atau tanda resistansinya.

    5. Pemanas tiga fasa dikendalikan SSR yang disakelar termostat elektronik. Susunan pembatas suhu mana yang benar? (A) pembatas memutus sinyal kendali SSR; (B) termostat kedua bersetelan sama dipasang paralel sebagai cadangan; (C) pembatas reset manual memutus koil kontaktor -Q2 di hulu SSR; (D) pembatas reset otomatis memutus koil kontaktor -Q2 di hulu SSR.

      See the worked solution

      C. SSR gagal terhubung singkat, sehingga A tidak memutus apa pun ketika SSR itu yang rusak, dan B hanya menambah jalur yang menyalakan pemanas. D memutus jalur yang benar, tetapi menyalakan pemanas lagi setelah suhu turun, sehingga pemanas bersiklus pada batas pengaman dengan SSR yang rusak.

    6. Tangki air sadah memakai elektrode level rendah sebagai satu-satunya pelindung kering. Kegagalan elektrode mana yang aman dan mana yang berbahaya, bagaimana masing-masing ditemukan, dan apa yang ditambahkan?

      See the worked solution

      Kabel putus terbaca kering, sehingga pemanas mati dan gangguan langsung terlihat; ini arah aman. Kerak yang menjembatani elektrode ke dinding terbaca basah walaupun air sudah turun, sehingga pemanas tetap diizinkan tanpa gejala sampai tangki kosong. Kegagalan itu hanya ditemukan dengan uji kuras berkala yang menurunkan air sampai interlock bekerja, dengan elemen mati. Yang ditambahkan adalah sensor kedua berprinsip lain, misalnya pelampung, seri di jalur -Q2, serta jadwal pembersihan elektrode.

    Referensi

    External sources

    • Terminology and vocabulary used for thermostats, merujuk EN 60730 (sekunder)jpcfrance.eu
    • IEC 60335-1 Interpretation: definisi thermal cut-out (sekunder)gezhi-tech.com
    • IEC 60335-2-21:2022 (Ed. 7.0), Particular requirements for storage water heaters, pratinjau resmicdn.standards.iteh.ai
    • IEC 60204-1:2016+AMD1:2021 CSV (Ed. 6.1), Safety of machinery, Electrical equipment of machines, Part 1: General requirementswebstore.iec.ch
    • EN/IEC 60204-1 klausul 9, sirkit kendali dan fungsi kendali (sekunder)gt-engineering.it

    Revision history

    DateVersionChange
    October 29, 20263Revised to the chapter standard
    October 20, 20262Expanded in wave R10: worked examples, stop conditions, and cross-chapter references
    September 30, 20261First published

    How to cite

    Kurnia (2026). Kendali pompa, pemanas, dan proses dengan sakelar proses. ARSTEMA Academy. Revised October 29, 2026. arstema.com/academy/konsep/kendali-pompa-pemanas-dan-proses-dengan-sakelar-proses

    Self-check · 3 questions

    Check your understanding before moving on

    Write your answer in your own words, then compare it with the worked solution from this chapter’s exercises. The system doesn’t judge open answers as right or wrong; you decide which parts you’ve understood.

    0/3rated

    Safety limits still apply. This quiz tests reasoning; it doesn’t authorize mixing, adjusting, dismantling, live measurement, or field action.

    1

    Sakelar tekanan level disetel berpindah pada 17,7 mbar. Hitung tinggi airnya, lalu tinggi air saat sakelar berpindah bila kantong udaranya bocor sehingga sakelar hanya menerima 80 % tekanan sebenarnya, dan akibatnya pada konsentrasi kimia dan izin pemanas.

    2

    Tangki penguat 50 L dipanasi elemen 6 kW. Berapa diferensial termostat terkecil supaya kontaktor paling banyak 6 siklus per jam? Anggap massa air 50 kg dan abaikan keterlambatan kantong.

    3

    Kompresor berdebit udara bebas 0,4 m³/min mengisi tabung 270 L, sakelar tekanan 6 sampai 8 bar, dan pabrikan motor mengizinkan 10 start per jam. Hitung jumlah start per jam terburuk, lalu periksa tabung 500 L.

    Self-assessment progress0%

    Nearby chapters

    NextSensor diskret: proximity, fotolistrik, sakelar batas, dan pengawatan PNP/NPN

    Reading order by shelf: Electrical & Control · Chapter 59.

    PreviousSoft starter

    Reading order by shelf: Electrical & Control · Chapter 57.

    Same disciplineTegangan, arus, resistansi, dan daya

    Bab lain dalam Teknik Elektro dan Elektronika.