TIPS AGAR OTOMATIS PELAMPUNG TANDON AIR MENJADI AWET

Judulnya dibuat dengan menggunakan bahasa umum agar mudah di search lewat google 😁😁😁.
Otomatis Tandon air  dalam bahasa kerennya (instrumentasi) adalah Level Switch tipe floater (pelampung).
Konsep kerjanya adalah gaya angkat zat cair pada pelampung dan gaya gravitasi.
Jelasnya bisa lihat gambar berikut :

Banyak orang mengeluh karena otomatis tandon air cepat rusak (terutama bagian mekanikal switch nya).
Kenapa bisa terjadi demikian ? untuk yang punya penampung/tandon air di atas rumah (terbuka kelangit 😆😆😆), di sebabkan oleh : posisi mekanikal switch ada di bagian atas penampung air, maka mekanikal switch akan cepat rusak, karena kepanasan dan kehujanan (cover mekanikal switch umumnya terbuat dari plastik).
Solusinya : sebaiknya dibuat penutup untuk mekanikal switchnya, intinya gar terlindang dari panas dan hujan secara langsung.

Nah sekarang baru kita modifikasi sistem kelistrikan untuk otomatis tandon air agar lebih awet dan tahan lama (secara tidak langsung ini juga mempengaruhi umur pompa air).
Umunya orang akan membuat rankaian seperti di bawah ini :

sebetulnya tidak salah, karena otomatis pompa akan berfungsi juga, tapi switch akan cepat rusak karena langsung dilewati arus besar dengan beban  pompa air secara langsung.
Jika pompa air 250 Watt, arus yg lewat sekitar 2 Ampere an, bahkan lebih ketika pompa pertama kali hidup (bisa 3 kalinya).
Hal ini bisa membuat kontak switch cepat aus (rusak).

Sekarang kita modif rangkaiannya menjadi seperti ini :

  

dengan tambahan satu buah relay, maka kontak switch lebih awet, karena arus yg lewat hanya sekitar  4 mili Ampere an (bebannya hanya coil relay),
dan juga menjadikan  kabel lebih awet, karena dari otomatis ke pompa air,  arus yg lewat juga kecil.

Pada gambar di atas saya menggunakan Relay Omron yg umum dan mudah di dapat di pasaran (kontaknya 10A), harganya juga murah. Perlu di ketahui terminal relay omron ada yg kotak dan ada yg bulat, tapi nomor  angkanya tetap sama fungsinya.

Tapi untuk contoh yg sudah jadi di rumah pakai relay Phoenix Contact😜😜😜😜.

Semoga bermanfaat....

note: gambar wiring diagram sengaja dibuat seperti aktual, agar mudah di pahami.

ISO 13849-1, Contoh desain : Performance Level d (Safety Related Part)

KASUS : 
Dalam suatu mesin dibutuhkan guard door interlocking, dengan fungsi sbb : ketika pintu guard di buka maka bagian yang bergerak/berputar (dangerous movement) akan dihentikan/di stop dengan cara mematikan motor penggerak.
Yang perlu ditentukan dahulu adalah Performance Level yang dibutuhkan, setelah itu baru kita desain Safety Related Part nya (sebagai guard)
dalam kasus ini, Jarak interlocking guard dan moving part dianggap sudah sesuai dengan ISO 13855 : 2010 (Safety of Machinery - Positioning of safeguards).

Risk Graph :

* Severity of injury (S) = S2 Serius (jika terjadi kecelakan ; maka keparahan cedera = serius)
* Frequency and/or exposure to hazard (F) = F2 frequent to continuous and/or the exposure time is long
* Possibility of avoiding the hazard (P) = P1 (kemungkinan menghindari bahaya = bisa dan mungkin dengan kondisi khusus)

Dari risk graph di atas maka PLr yg di butuhkan adalah PLd

Performance Level PL d sebanding dengan SIL2 dengan nilai PFH (probability of dangrous failure per hour) ≽10E-7 sampai < 10E-6.

Performance Level PL d dapat dicapai dengan arsirektur Cat 2 dan Cat 3.


Identifikasi  SAFETY RELATED PART (SRP)

Safety related part yang akan didesain adalah seperti gambar di bawah ini, komponen-komponen lain yang tidak ada kaitan dengan Functional Safety tidak ditampilkan untuk menyederhanakan (mis : start dan stop switch)

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa safety related part nya adalah :

- redundant channel, one electromechanical and pgrogrammable electronic
- position switch SW1B (Normally Close) dan SW2 (Normally Open) and keduanya memiliki High B10D
- Contactor relay K1B dengan High MTTFD
- electronic component PLC dan CC, dengan medium MTTFD
- the safety related application software oh the PLC (SRASW) dengan verifikasi PLr d 
 

Safery Related Part dapat di ilustrasikan dalam safety related block berikut :

 
Perhitungan MTTFD, DCavg, CCF, dan Catagory  

 MTTFD (Mean Time To Failure) 

 B10D adalah  jumlah nilai siklus sampai dengan nilai 10% komponen fail 

Diketahui : 

B10D,SW1B = 20 000 000 cycle
B10D,K1B = 400 000 cycle 
B10D,SW2 = 1 000 000 cycle
MTTFD, PLC  = 20 years
MTTFD, CC = 20 years 
Working day per year  = 300 days (dop), 16 hour (hop), 4 minutes (tcycle)


nop = (300 day/year x 16 hour/day x 3600 sec/hour) /(4x60 sec/cycle)  = 72000 cycles/years



MTTFD, SW1B = 20 000 000 /(0,1 * 72000) = 2778 years


MTTFD, K1B = 400 000 /(0,1 * 72000) = 56 years

MTTFD, SW2 = 1 000 000 /(0,1 * 72000) = 139 years

**MTTFD,C1 channel pertama dapat di hitung : 
  1/MTTFD,C1 = 1/MTTFD,SW1B + 1/MTTFD,K1AB

                 = 1/2778 years + 1/56 years = 0,0182/years

 atau MTTFD = 55 years





 berdasarkan tabel 4, maka MTTFD = 55 years termasuk katagori HIGH
 
 **MTTFD,C2 channel kedua dapat di hitung :

 1/MTTFD,C2 = 1/MTTFD,SW2 + 1/MTTFD,PLC + 1/MTTFD,CC


                                 = 1/139 years + 1/20 years + 1/20 years = 0.107/year


 atau MTTFD = 9.3 years 

 berdasarkan tabel 4, maka MTTFD = 9.3 years termasuk katagori LOW


 Karena kedua channel memiliki MTTF yg berbeda, maka MTTF average tiap channel dapat dihitung dengan formula :

**MTTFD = 2/3 (55 years + 9.3 years - (1/(0,0182/year +  0.107/year)

               = 37 years

berdasarkan tabel 4, maka MTTFD = 37 years termasuk katagori HIGH


**Perhitungan T10

T10 adalah jumlah waktu sampai dengan nilai 10% komponen fail 

T10D = B10D / nop

T10D, SW1B = 20000000 cycle/ 72000 cycle /years =  278 years
T10D, K1B = 400000 cycle/ 72000 cycle /years =  5.5 years        
T10D,SW2 = 1000000 cycle/72000 cycle/years =  13.9 years

dengan misson time selama 20 years maka untuk K1B dan SW2 harus di ganti sebelum 5.5 years dan 13.9 years, agar memenuhi estimasi penentuan PL dan PFH.


  
DC (diagnostic coverage) 

dalam rangkaian di atas lima safety related part di test oleh PLC.
yaitu : SW1B, SW2, K1B, CC (via RS), dan PLC self test
DC value masing2 adalah :
-- DCSW1B = DCSW2 = 99%, is HIGH 
-- DCK1B = 99% is HIGH 

-- DCPLC = 30%, is NONE due to low effectiveness of self test
-- DCCC = 90% is MEDIUM 

**perhitungan DCavg :

DCavg = (0.99/2778 + 0.99/56 + 0.99/139 + 0.3/20 + 0.9/20) / (1/2778 + 1/56 + 1/139 + 1/20 + 1/20)
            = 0.085 / 0.125
            = 68 %
maka DCavg is LOW



**CCF (common cause failure)
Measure against CCF :

 

 dari tabel di atas hasil estimasi CCF adalah 85, berarti karakteristik untuk arsitektur Category 3 sudah terpenuhi.

Catagory = Catagory 3 dengan  MTTFD  HIGH = 37 years dan DCavg is LOW

dari  (Annex K; ISO 13849-1:2015) MTTF 36 tahun sudah dapat mencapai Catagory 3 dan PLd  dengan PFHD = 5.16E-07 /h

KESIMPULAN :

dari hasil perhitungan di atas bahwa desain yg di proposal kan sudah SESUAI dengan kebutuhan (Performance Level d)