Sistem air mesin pencuci piring: pengisian, level, pompa cuci dan bilas, luapan, dan pembuangan

Sebuah mesin tipe pintu baru dipasang di dapur lantai dua sebuah restoran. Sejak hari pertama, pengisian awalnya sangat lama dan semprotan bilasnya tampak lemah. Teknisi tidak langsung membuka booster. Ia memasang manometer di keran pasokan dan membaca dua angka. Dengan katup isi tertutup, tekanan statis jaringan masih di dalam batas manual. Begitu mesin mengisi dan air mengalir, jarum turun di bawah tekanan alir minimum yang diminta pabrikan. Hambatannya ada di luar mesin: pipa pasokan yang terlalu kecil, saringan jalur masuk yang tersumbat, atau keran yang belum terbuka penuh.

Batas pembahasan

Mesin pencuci piring hanya bekerja benar bila air yang masuk memenuhi syaratnya dan setiap jalur air di dalamnya bersih. Bab ini mengikuti air dari sambungan masuk sampai saluran buang: syarat air masuk; jalur pengisian dan dua desain booster; pengisian awal tangki; cara mesin mengukur level; sirkuit cuci dan bilas; luapan; pengurasan dan pembuangan; titik injeksi kimia dan dosis per siklus menurut manual; serta pembersihan harian bagian air.

Pemanas dan termostat dibahas di Bab 4 tentang sistem panas mesin pencuci piring, rangkaian listriknya di Bab 5 tentang kelistrikan dan logika kendali, dan gangguannya di Bab 6 tentang troubleshooting dan perbaikan. Konsep dosis dan sanitasi ada di Bab 1 tentang siklus pencucian, dosis, dan sanitasi, kimia kesadahan di Bab 4 · Laundry tentang air sebagai bahan baku laundry, dan dasar tekanan dan debit di Bab 1 · Fluida & Termal tentang tekanan, debit, dan kontinuitas. Tipe-tipe mesin yang disebut di sini dijelaskan di Bab 2 tentang jenis mesin pencuci piring komersial.

Syarat air masuk

Manual memakai empat satuan tekanan: bar, kPa, kg/cm², dan psi. Hubungannya:

$$1\ \text{bar} = 100\ \text{kPa}, \qquad 1\ \text{kg/cm}^2 = 98{,}1\ \text{kPa}, \qquad 1\ \text{psi} = 6{,}895\ \text{kPa}$$

Tekanan statis (static pressure) adalah tekanan yang terbaca saat tidak ada air mengalir. Tekanan alir (flow pressure) adalah tekanan yang terbaca saat katup isi terbuka dan air mengalir. Teknisi harus membedakan keduanya. Pipa dan saringan menimbulkan rugi tekan hanya ketika air mengalir, sehingga tekanan alir selalu lebih rendah. Batas bawah di manual umumnya tekanan alir; batas atas umumnya tekanan statis.

Angka-angka dari manual:

Bila tekanan alir di bawah batas, manual tipe pintu meminta pompa penguat; bila tekanan statis di atas batas, katup penurun tekanan. Keduanya bukan bagian mesin. Manual servis untuk booster bertekanan meminta pompa bilas dipasang di lokasi bila tekanan alir di bawah 2 bar. Sambungan masuk umumnya ¾ inci (satu keluarga menulis G ¾ B). Satu manual hood meminta saringan kotoran (dirt trap) di antara keran dan selang, dan manual lain mewajibkan selang baru; satu manual konveyor menyebut saringan jalur yang kotor sebagai penyebab debit berkurang. Mengapa suhu air masuk penting bagi pemanas dibahas di Bab 4 tentang sistem panas, dan kerak yang dibentuk kesadahan pada elemen pemanas di Bab 4 · Laundry tentang air sebagai bahan baku laundry.

Jalur pengisian dan dua desain booster

Air segar masuk lewat keran, saringan jalur, katup solenoid isi, dan kadang pembatas aliran, lalu ke booster atau langsung ke tangki. Booster (booster heater) adalah pemanas yang menaikkan suhu air segar untuk bilas akhir. Cara kerja katup solenoid dibahas di Bab 62 · Kelistrikan & Kendali tentang elemen kendali akhir dan loop kendali. Manual servis memberi laju katup isinya: 15 L/menit untuk booster bertekanan dan 5 L/menit untuk booster tanpa tekanan. Manual lain tidak menyebut laju isi.

Dua desain booster di manual servis memperlihatkan pilihan rancangan yang penting:

• Booster bertekanan (pressure booster) tersambung langsung ke jaringan lewat pencegah aliran balik (backflow preventer). Tekanan jaringan yang mendorong air bilas, sehingga mesin tidak memerlukan pompa bilas maupun sensor level booster. Syaratnya tekanan alir 2 sampai 6 bar.
• Booster tanpa tekanan (pressure-less booster) menerima air lewat celah udara (airgap, di manual servis disebut juga waterbreak). Celah itu memutus hubungan langsung dengan jaringan, sehingga air kotor tidak mungkin terisap balik ke pipa air minum. Karena tekanannya hilang di celah udara, mesin memerlukan pompa bilas dan sensor level booster. Syaratnya cukup 0,8 sampai 6 bar.

Manual servis menetapkan bahwa air yang bocor dari celah udara ke tangki tidak boleh lebih dari 100 mL per langkah isi. Manual itu juga menulis satu kode varian undercounter dengan dua uraian berbeda, ada dan tidak ada celah udara, sehingga teknisi memeriksa diagram mesinnya sendiri.

Kotoran yang masuk ke katup isi membuat katup tidak menutup rapat. Satu manual konveyor mencatat mesin yang tetap mengisi walaupun sakelar utama dimatikan, dan manual tipe pintu memperingatkan bahwa serpihan dari pipa baru sering terbawa ke katup sesudah pemasangan. Membersihkan katup adalah pekerjaan teknisi dengan air dan listrik sudah diisolasi; prosedurnya di Bab 6 tentang troubleshooting dan perbaikan.

Pengisian awal tangki

Tangki baru diisi pada awal hari, dan caranya berbeda antarmesin.

1. Lewat booster dan pelampung. Pada empat konveyor satu pabrikan, air dipanaskan di booster lalu mengalir ke tangki. Pengisian berhenti saat sakelar pelampung level tinggi menutup katup solenoid.
2. Lewat boiler dan pompa bilas. Pada satu keluarga undercounter, hood, dan konveyor, boiler diisi dan dipanaskan lebih dulu. Setelah suhu boiler mencapai 60 °C (satu undercounter) atau 75 °C (mesin lain di keluarga itu), pompa bilas memindahkan air boiler ke tangki selama sekitar 30 detik. Langkah itu diulang 4 sampai 5 kali. Bila boiler tidak terisi dalam 3 menit, mesin menampilkan alarm AL 01.
3. Pengisian awal sekali pakai di manual servis. Pada booster bertekanan, pengisian awal selesai saat level siap tangki tercapai, lalu mesin dikosongkan; pada booster tanpa tekanan, selesai saat level booster tercapai. Bila proses itu terputus, semua program terkunci.

Selama operasi, mesin menambah air sendiri setiap kali level turun. Empat manual konveyor memperingatkan agar pemutus booster tidak dinyalakan sebelum tangki dan booster penuh, supaya elemen tidak menyala kering. Perlindungan elemen dibahas di Bab 4 tentang sistem panas, dan alasan termisnya di Bab 58 · Kelistrikan & Kendali tentang kendali pompa, pemanas, dan proses dengan sakelar proses.

Cara mesin mengukur level

Mesin harus tahu kapan tangki dan booster cukup berisi air, karena izin menyalakan pemanas dan pompa bergantung pada informasi itu. Manual memakai empat cara.

Sakelar tekanan dengan kantong udara. Di dasar tangki ada kantong udara (air trap). Air yang naik memampatkan udara di dalamnya, dan selang membawa tekanan itu ke membran sakelar. Tekanannya mengikuti

$$p = \rho\,g\,h$$

dengan $p$ tekanan di atas atmosfer (Pa), $\rho$ massa jenis air (1.000 kg/m³), $g = 9{,}81$ m/s², dan $h$ tinggi air di atas kantong udara (m). Bab 58 · Kelistrikan & Kendali tentang kendali pompa, pemanas, dan proses dengan sakelar proses membahas prinsip ini untuk mesin cuci laundry. Satu keluarga manual memberi setelan sakelar "PS 60/20 - 110/80" untuk tangki dan "PS 90/56" untuk boiler, tanpa satuan. Satu-satunya setelan bersatuan adalah "80/60 mmH₂O", sehingga angka yang lain tidak boleh dianggap milimeter kolom air. Selang yang bocor atau kantong udara yang miring membuat sakelar membaca kurang dari level sebenarnya. Satu manual konveyor meminta teknisi memeriksa kantong udara dan sambungan selangnya bila mesin terus mengisi.

Pelampung. Empat konveyor satu pabrikan memakai sakelar pelampung. Teksnya menyebut beberapa pelampung, sedangkan diagramnya menggambar dua.

Pemancar level analog. Mesin di manual servis mengubah tekanan kantong udara menjadi tegangan DC. Selangnya harus menanjak di atas level tangki atau booster agar kondensat dapat turun. Pada hood, pemanas tangki diizinkan menyala pada sekitar 0,65 V, kira-kira 13 L, dan tangki dianggap penuh pada 0,90 V, kira-kira 21 L. Sesudah bilas, tegangan "tangki penuh" naik 0,1 sampai 0,15 V. Bila tegangan di luar 0,3 sampai 4,0 V, kendali mematikan mesin karena sinyal itu pasti salah. Pengukuran tegangan di konektor papan dilakukan teknisi berwenang.

Flowmeter. Varian berpelunak di manual servis memakai flowmeter berimpeler magnet yang memberi 200 pulsa per liter, sehingga papan kendali dapat menghitung volume air yang masuk.

Manual memperingatkan agar pelindung level rendah tidak dipakai sebagai sakelar hidup-mati. Menjembatani sakelar level membuat pemanas dan pompa bekerja tanpa air.

Sirkuit cuci dan bilas

Sirkuit cuci

Pompa cuci mengisap air tangki lewat saringan isap, mendorongnya ke lengan semprot atas dan bawah, dan air yang disemprotkan jatuh kembali ke tangki. Daya pompa cuci di manual: 0,25 kW (glasswasher manual servis), 0,37 kW (undercounter), 0,40 kW dan 0,73 kW (hood seri 48 dan 60), 0,9 kW (tipe pintu satu pabrikan), 1,5 kW (konveyor), dan 2,2 kW (pencuci panci). Tidak ada manual yang menyebut debit atau head pompa cuci, sehingga kurva pompa dari Bab 3 · Fluida & Termal tentang pompa dan batas operasi tidak dapat diterapkan dengan angka pabrikan.

Saringan menjaga pompa dan nosel. Satu manual hood melarang mesin dijalankan tanpa saringan isap. Saringan yang tersumbat melemahkan semprotan cuci, dan saringan yang tidak terpasang membiarkan sisa makanan menyumbat lengan dan nosel. Lengan harus berputar bebas bila didorong pelan dengan tangan saat mesin mati. Sumbat ujung lengan yang hilang membuat semprotan bocor dari ujung, dan nosel bilas sering tersumbat kerak kapur. Pada undercounter relai, lengan atas dan bawah dapat ditukar. Pada konveyor, pompa sirkulasi baru menyala saat rak menekan sakelar rak.

Sirkuit bilas

Bilas akhir memakai air segar dari booster atau boiler, bukan air tangki. Penggeraknya ada dua: tekanan jaringan (undercounter relai dengan satu katup isi/bilas; booster bertekanan di manual servis; empat konveyor satu pabrikan lewat katup solenoid bilas) atau pompa bilas (0,14 kW pada booster tanpa tekanan; 0,25 sampai 0,28 kW pada tipe pintu).

Air bilas per siklus atau per rak menurut manual:

Pada konveyor, air bilas hanya mengalir saat ada rak. Rak menekan aktuator bilas yang membuka katup, dan tuas itu menutup air bilas bila tidak ada rak di zona bilas. Tanpa mekanisme itu, konveyor akan membuang air panas terus selama berjalan kosong.

Luapan, pengurasan, dan pembuangan

Luapan dan pembaruan air tangki

Pipa luapan (overflow pipe) adalah pipa yang membatasi tinggi air tangki dan, pada mesin tanpa pompa buang, sekaligus menjadi sumbat. Air bilas yang jatuh ke tangki menaikkan level, dan kelebihannya keluar lewat luapan. Manual tidak menyatakan berapa bagian air tangki yang terganti setiap siklus. Dua manual memberi petunjuk tidak langsung: tegangan pemancar level naik sesudah bilas, dan pompa buang pencuci panci membuang "kelebihan air yang masuk selama fase bilas". Manual servis versi baru tanpa pipa luapan melakukan pengurasan antara menurut level tangki. Contoh hitung pengenceran air tangki ada di Bab 2 tentang jenis mesin pencuci piring komersial.

Pengurasan dan pembuangan

Mesin tanpa pompa buang dikuras dengan mengangkat pipa luapan, dan airnya mengalir gravitasi. Manual undercounter relai dan tipe pintu meminta saluran buang berkapasitas sedikitnya 95,5 L/menit. Empat konveyor satu pabrikan dikuras dengan membuka katup buang.

Pompa buang mengangkat air ke saluran yang lebih tinggi, tetapi ada batasnya. Manual servis membatasi tinggi buang 650 mm dengan pompa dan tidak lebih dari 100 mm tanpa pompa, karena air bisa tertinggal di tangki dan selang. Satu manual hood membatasi 0,75 m dengan pompa dan mewajibkan saluran lantai tanpa pompa; manual hood lain meminta sifon dengan tinggi maksimum 650 mm.

Pada satu keluarga mesin, tombol DRAIN mengosongkan tangki sekaligus membilas ruang cuci dengan air 90 °C dari boiler. Program swa-bersih di manual servis dan satu manual hood hanya menguras tangki bila mesin berpompa buang. Satu manual konveyor meminta bahan saluran buang tahan 70 °C; manual lain tidak menyebut suhu air buangan.

Titik injeksi kimia dan dosis per siklus

Bagian ini hanya mencatat di mana dan berapa lama bahan kimia dimasukkan menurut manual. Konsep dosis ada di Bab 1 tentang siklus pencucian dan dosis, dan kalibrasi pompa peristaltik di Bab 1 · Dispensing Kimia tentang dispenser peristaltik.

• Titik injeksi. Pada tipe pintu satu pabrikan, bahan bantu bilas (rinse aid) disuntikkan ke booster lewat lubang berulir G ⅛ yang dipasangi katup searah. Satu manual konveyor meminta katup searah di dekat titik dosis bahan bantu bilas "karena dosis berlangsung melawan tekanan balik". Konveyor lain menempatkan deterjen di dekat pipa isap pompa, sedikitnya 15 cm dari dasar.
• Waktu. Manual servis menjalankan prapendosisan deterjen bersamaan dengan katup isi atau pompa bilas, sedangkan prapendosisan bahan bantu bilas sesudah pengisian selesai.
• Jumlah. Satu keluarga mesin memakai setelan pabrik 11 detik untuk deterjen dan 25 detik untuk bahan bantu bilas, dengan 1 detik = 0,825 mL deterjen dan 0,12 mL bahan bantu bilas. Manual tidak menyatakan apakah itu per siklus atau per pengisian. Manual servis menulis pompa deterjen 3,00 L/jam dan pompa bahan bantu bilas 0,40 L/jam, dengan rentang waktu 3,5 sampai 35,0 s dan 2,5 sampai 25,0 s.

Pembersihan harian

Manual undercounter relai meminta pembersihan setiap 4 jam pemakaian berat atau sedikitnya sekali sehari; manual tipe pintu meminta setiap giliran makan atau sedikitnya sekali sehari. Urutannya sama: matikan listrik dan pasang tanda peringatan, angkat pipa luapan, kuras tangki, lepas baki dan saringan isap, bilas ruang cuci, pasang kembali saringan, periksa nosel atas dan bawah dengan jarum kecil, lalu biarkan pintu terbuka agar bagian dalam kering. Satu keluarga mesin menjadwalkan pembersihan lengan dan saringan setiap hari, serta descaling, pemeriksaan tekanan masuk, dan pembersihan saringan katup solenoid dua kali setahun. Manual pencuci panci edisi 2021 menyebut program descaling sekitar 35 menit "sedikitnya sekali seminggu", sedangkan tabel perawatannya menulis dua kali setahun. Panel kendali tidak boleh disemprot air.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya. Pengukuran tekanan dan pemeriksaan di dalam mesin dikerjakan teknisi berwenang dengan air dan listrik diisolasi bila sambungan perlu dibuka.

Contoh 1: menemukan salah cetak satuan. Manual tipe pintu menulis tekanan "29,4-49 kPa" di samping "0,3-5 kg/cm²". Dengan $1\ \text{kg/cm}^2 = 98{,}1$ kPa:

$$0{,}3 \times 98{,}1 = 29{,}4\ \text{kPa}, \qquad 5 \times 98{,}1 = 490{,}5\ \text{kPa} = 4{,}9\ \text{bar}$$

Batas bawah cocok, batas atas tidak: 49 kPa hanya 0,5 kg/cm². Kalimat peringatan di manual yang sama memakai 5 kg/cm² sebagai batas tekanan statis, sehingga kolom kPa yang kemungkinan salah cetak. Teknisi mencatat keduanya dan meminta konfirmasi pabrikan, bukan memilih sendiri. Hal yang sama berlaku untuk "16 kg/cm²" di manual konveyor: $16 \times 98{,}1 = 1\,570$ kPa, atau 15,7 bar, jauh di atas 15 sampai 20 psi (103 sampai 138 kPa) yang ditulis di halaman lain.

Contoh 2: waktu isi dan alarm AL 01. Volume, laju katup, dan batas alarm di contoh ini adalah angka manual. Dengan $t = V/Q$ ($V$ volume dalam liter, $Q$ debit dalam L/menit): tangki hood 21 L pada katup 15 L/menit butuh $21/15 = 1{,}4$ menit, atau 84 s. Booster tanpa tekanan 10,3 L pada 5 L/menit butuh $10{,}3/5 = 2{,}06$ menit, sekitar 124 s. Untuk boiler 10 L dengan batas alarm 3 menit, debit isi minimum adalah $10/3 = 3{,}3$ L/menit; di bawah itu AL 01 muncul walaupun mesin tidak rusak.

Contoh 3: tekanan statis cukup, tekanan alir kurang. Hood dengan booster bertekanan di restoran lantai dua sebuah hotel membilas lemah. Manual servisnya meminta tekanan alir 2 sampai 6 bar. Manometer di keran pasokan membaca 3,4 bar saat katup isi tertutup dan 1,6 bar saat mesin mengisi. Rugi tekan saat air mengalir:

$$\Delta p = 3{,}4 - 1{,}6 = 1{,}8\ \text{bar}, \qquad 1{,}6\ \text{bar} = 160\ \text{kPa}$$

Tekanan statis berada di dalam batas, tetapi tekanan alir 0,4 bar di bawah minimum. Teknisi memeriksa keran, saringan jalur, dan ukuran pipa lebih dulu. Sesudah saringan dibersihkan, tekanan alir 2,4 bar dan rugi tekannya tinggal 1,0 bar. Bila tetap di bawah 2 bar, manual meminta pompa bilas di lokasi, dan keputusan itu menyangkut instalasi gedung (kondisi berhenti butir 1).

Contoh 4: satuan regulator konveyor rumah sakit. Konveyor di dapur sebuah rumah sakit memakai manual yang menulis 15 sampai 20 psi, regulator 1,4 kg/cm², dan minimum 1,0 kg/cm². Dengan $1\ \text{kg/cm}^2 = 98{,}1$ kPa dan $1\ \text{psi} = 6{,}895$ kPa:

$$1{,}4 \times 98{,}1 = 137{,}3\ \text{kPa} = 19{,}9\ \text{psi}, \qquad 1{,}0 \times 98{,}1 = 98{,}1\ \text{kPa} = 14{,}2\ \text{psi}$$

Setelan regulator berada di batas atas 20 psi, sedangkan minimum 1,0 kg/cm² sedikit di bawah 15 psi. Manometer sesudah regulator membaca 1,2 kg/cm², atau 117,7 kPa (17,1 psi), di dalam kedua batas. Untuk batas bawah, teknisi memakai yang lebih ketat, 15 psi atau sekitar 1,05 kg/cm², mencatat kedua satuan, dan meminta konfirmasi pabrikan.

Contoh 5: air bilas konveyor saat rak saja. Konveyor satu tangki di sebuah hotel (225 rak per jam dan 2 L per rak menurut manualnya) melayani jamuan 2 jam, dan 300 rak lewat. Karena aktuator bilas hanya membuka katup saat ada rak, air bilasnya

$$V = 300 \times 2 = 600\ \text{L}$$

Pada kapasitas penuh rak berurutan rapat, sehingga debit saat katup terbuka dapat dianggap 450 L per jam. Bila aktuator macet dan katup terbuka terus selama 2 jam, air bilas menjadi $450 \times 2 = 900$ L, atau 300 L air panas terbuang (50% lebih banyak). Bilas yang terus mengalir tanpa rak adalah gejala yang dibahas Bab 6 tentang troubleshooting; listrik diputus dan diberi tanda sebelum aktuator diperiksa.

Contoh 6: setelan dosis per siklus atau per pengisian. Pantri ruang rawat sebuah rumah sakit memakai undercounter berpapan kendali dari keluarga mesin bersetelan 11 detik, sehingga satu perintah deterjen $11 \times 0{,}825 = 9{,}1$ mL. Dalam seminggu mesin mencatat 420 siklus dan 7 pengisian awal, dan jeriken deterjen turun 3,9 L. Kedua tafsiran memberi ramalan yang jauh berbeda:

$$V_\text{siklus} = 420 \times 9{,}075\ \text{mL} \approx 3{,}81\ \text{L}, \qquad V_\text{isi} = 7 \times 9{,}075\ \text{mL} \approx 0{,}064\ \text{L}$$

Pemakaian terukur hanya 2,3% di atas tafsiran per siklus dan puluhan kali tafsiran per pengisian, sehingga pada mesin ini setelan tersebut bekerja sedikitnya per siklus; selisih kecilnya dapat berasal dari pengisian awal atau pembacaan jeriken. Kesimpulan itu berlaku untuk mesin yang diamati; volume keluaran pompa tetap diverifikasi dengan cara kalibrasi pada Bab 1 · Dispensing Kimia tentang dispenser peristaltik.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan serahkan kepada teknisi berwenang bila:

1. Tekanan statis atau tekanan alir terukur di luar batas manual. Keputusan memasang pompa penguat atau katup penurun tekanan menyangkut instalasi gedung.
2. Booster atau tangki masih panas dan bertekanan, sementara pekerjaan memerlukan pembukaan sambungan.
3. Air terlihat di bawah komponen listrik atau di dalam kotak listrik.
4. Pekerjaan memerlukan menjembatani sakelar level atau sakelar pintu, atau melepas pembatas suhu booster.
5. Katup solenoid perlu dibongkar, boiler perlu dikuras, atau tangki perlu di-descaling dengan bahan kimia.
6. Mesin tetap mengisi walaupun sakelar utama sudah dimatikan. Tutup keran pasokan dan putus listrik di pemisah gedung.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Dasar tekanan, debit, dan rugi tekan ada di Bab 1 · Fluida & Termal tentang tekanan, debit, dan kontinuitas dan Bab 2 · Fluida & Termal tentang Bernoulli, rugi tekan, dan perpipaan; pompa di Bab 3 · Fluida & Termal tentang pompa dan batas operasi; sakelar tekanan level di Bab 58 · Kelistrikan & Kendali tentang kendali dengan sakelar proses; dan katup solenoid di Bab 62 · Kelistrikan & Kendali tentang elemen kendali akhir. Bab 4 tentang sistem panas memakai level booster dan tangki sebagai izin pemanas, dan Bab 5 tentang kelistrikan dan logika kendali memperlihatkan bagaimana sakelar level masuk ke rangkaian kendali. Gejala pengisian, level, dan pembuangan dibahas di Bab 6 tentang troubleshooting dan perbaikan. Pengenceran air tangki dihitung di Bab 2 tentang jenis mesin, dan kalibrasi pompa dosis ada di Bab 1 · Dispensing Kimia tentang dispenser peristaltik.

Latihan dan pembahasan