Cable Gland Accessories

Saya berusaha mengingat-ingat bahwa saya tidak pernah menjumpai engineering specification dan drawing yang membahas secara detail, menggambarkan secara detail typical drawing tentang guideline pemasangan (mana accessories yang perlu, mana accessories yang tidak diperlukan), dan urutan (jangan terbalik) pemasangan cable gland accessories: Sealing / IP washer, Earth Tag, Serrated Washer, Reducer, Adaptor, dan Lock Nut.

Namun demikin aktivitas Quality Inspection di Site memberikan porsi besar pada inspeksi detail kabel gland dan accessoriesnya tersebut  berdasarkan best practice pengalaman proyek sebelumnya, module-module / diktat training, dan manufacture recommendation. Efek yang dihasilkan jika ditemukan ketidak-sesuaian adalah sangat menyakitkan yaitu bongkar terminasi dan bongkar kabel gland yang berefek langsung pada delay schedule.

Jangan-jangan Engineering menganggap tidak penting dan dianggap hal remeh temeh, sedangkan Quality menganggap penting accessories tersebut? Yang jelas it costs too much for construction progress jika hasilnya adalah selalu bongkar. Dan uniknya dari proyek-proyek yang saya jumpai selalu terjadi yang namanya Bongkar gara-gara cable gland accessories. Gland accessories antara lain sebagai berikut:

  • Sealing / IP Washer adalah Ring Gasket untuk menjamin air, gas, atau dust dapat lalu lalang melalui sela-sela antara gland dan enclosure. Dengan memasang IP washir maka rating Ingress Protection tetap terjamin. Meskipun dikatakan oleh salah satu manufacture ketika gland paralel thread (metric) bertemu hole paralel thread (metric) dan saling kontak gigit minimal 6mm maka tanpa tambahan IP washer pun sudah masuk kriteria IP54. Lain halnya dengan tappered thread , sealing / IP washer tidak perlu digunakan.
  • Earth Tag adalah cantolan grounding. Untuk memastikan bahwa cable gland terhubung dengan grounding. Ketika cable gland terhubung dengan conductive enclosure maka dianggap gland sudah bersatu dengan enclosure sehingga grounding enclosure jadi satu dengan grounding cable gland. Ketika enclosue beruba non-conductive material maka maka fungsi earth tag adalah untuk menggrounding gland.
  • Serrated washer adalah ring metalic bergerigi yang berfungsi sebagai anti vibration sehingga kalau ada vibrasi tidak mengendorkan gland. Namun demikian serrated washer seperti mandapatkan fungsi “baru” sebagai pengoyak enclosure metalic conductive yang dilapisi cat, agar cable gland menyentuh metalic enclosure tanpa halangan cat.
  • Reducer adalah fitting untuk menyesuaikan lubang perempuan thread yang terlalu besar dengan thread gland yang kecil. Kalau sebaliknya bagaimana? Lubang thread enclosure terlalu kecil sementara glandnya terlalu besar maka biasa disebut adaptor (harusnya disebut Expander). Adaptor juga untuk menyebut fitting untuk menyesuaikan tipe thread (parallel atau tappered) yang tidak sesuai antara lubang perempuan dan thread gland
  • Lock Nut adalah mur pengunci thread gland agar terikat kuat pada enclosure.

Ketika semua pihak menganggap pemasangan gland accessories adalah hal penting dan kritikal, maka tentu akan dikeluarkan berbagai macam kombinasi Typical Cable Gland and Accessories Installation. Fungsinya sebagai guidance electrican lapangan untuk mengurangi re-work bongkar-pasang cable gland. Typical Cable Gland and Accessories Installation terdiri kurang lebih sebagai berikut. Kombinasinya berdasarkan tipe lubang: Hole Through, Tappered Thread, atau Parallel Thread; Ukuran dan Tipe Lubang Fit atau Unfit; dan Enclosure (JB atau Panelnya) metalic conductive atau non-conductive.

  1. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Fit Hole Through Painted Conductive Enclosure
  2. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Fit Hole Through Unpainted Conductive Enclosure
  3. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Fit Hole Through Non-Conductive Enclosure
  4. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Unfit Hole Through Painted Conductive Enclosure
  5. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Unfit Hole Through Unpainted Conductive Enclosure
  6. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Unfit Hole Through Non-Conductive Enclosure
  7. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Fit Tappered Thread (NPT) Gland on Tappered Hole Thread Conductive Enclosure (Regardless Painted or Non-Painted)
  8. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Unfit Tappered Thread (NPT) Gland on Tappered Hole Thread Conductive Enclosure (Regardless Painted or Non-Painted)
  9. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Fit Parallel Thread (Metric) on Conductive Enclosure
  10. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Fit Parallel Thread (Metric) on Non-Conductive Enclosure
  11. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Unfit Parallel Thread (Metric) on Conductive Enclosure
  12. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Unfit Parallel Thread (Metric) on Non-Conductive Enclosure
  13. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Unfit Tappered Thread (NPT) Gland to Parallel Thread (Metric) on Conductive Enclosure
  14. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Unfit Tappered Thread (NPT) Gland to Parallel Thread (Metric) on Non-Conductive Enclosure
  15. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Unfit Parallel Thread (Metric) Gland to Tappered Thread (NPT) on Conductive Enclosure
  16. Typical Cable Gland and Accessories Installation for Unfit Parallel Thread (Metric) Gland to Tappered Thread (NPT) on Non-Conductive Enclosure

Ada 16 kombinasi racikan Rujak (Eh salah…. Cable Gland Accessories)  yang menghasilkan kombinasai racikan Sealing / IP washer, Earth Tag, Serrated Washer, Reducer, Adaptor, dan Lock Nut yang agak berbeda. Concern-concern yang menyebabkan perbedaan kombinasi di atas antara lain.

  1. Beda Painted dan Non-painted enclosure pada hole through (lubang lewat) adalah gigitan pada enclosure. Catnya kalau tidak digigit menghalangi kontak antara gland dengan enclosure. Siapa yang menggigit enclosure sehingga cable gland bisa nyambung alias conductive dengan enclosure?. Karena tidak ada gigitan maka  kadang diminta serrated washer sebagai penggigit.
  2. Beda Conductive (metalic) dan Non-Conductive (GRP, Fiber, Plastic) adalah efek grounding dari cable gland apakah bisa bersatu dengan enclosure atau tidak. Efek dari kasus ini adalah penggunaan Earth Tag diperlukan atau tidak.
  3. Beda Fit dan Unfit Hole Through akan menyebabkan penggunaan Reducer atau Adapter, di mana lokasi dipasang IP Washer apakah antara enclosure dengan reducer dan atau reducer dengan gland?.
  4. Beda Hole Through dan Thread (NPT) akan berefek pada beda gigitan antara gland dengan enclosure dan kekuatan menahan gland pada enclosure (lock nut).
  5. Ketika gland dipasang pada unfit hole thread atau unfit hole through maka dimana earth tag akan dipasang? apakah antara enclosure dengan reducer / adapter atau antara reducer/ adapter dengan gland?
  6. Ketika gland dipasang pada unfit hole thread atau unfit hole through yang memerlukan reducer apakah IP washer perlu dipasang? Kalau perlu apakah dipasang antara enclosure dengan reducer atau antara reducer dengan gland? Atau diperlukan dua-duanya?
  7. Vibration apakah perlu serrated washer?
  8. ……………………………………………………

Selama tidak ada referensi engineering detail tentang hal-hal di atas menurut saya dipersilahkan untuk meracik gland accessories berdasarkan best practice, pengalaman, dan training-training. Yang terpenting fungsi accessories mampu:

  • Memastikan Grounding Continuity dari Gland ke Earth PE
  • Memastikan Sealing untuk menjamin IP protection menghalangi yang lewat
  • Mengurangi Vibrasi
  • Memastikan Secara mekanik cable gland terpasang dengan kencang

Dan secara keseluruhan racikan accessoris dan body cable glandnya sendiri berfungsi melakukan proteksi dari timbulnya ledakan. Memisahkan gas, oksigen, dan sumber percikan api tidak saling bertemu.

Batam, 02 Des 2018

Nova Kurniawan

Advertisements

Ketika Arus Lolos dari LOTO dan Mengalir ke Tempat yang Tidak Diinginkan

Dulu…. saya selalu yakin bahwa ketika Permit To Work diaplikasikan secara ketat dan Lock Out Tag Out juga diaplikan secara ketat dan benar, mengikuti prosedur yang benar maka insyaAllah 99% pekerjaan listrik akan aman. 1% nya adalah kelalaian karena manusia adalah tempat salah dan lupa, sehingga kealpaan ini bisa menjadi lubang ancaman keselamatan bagi diri sendiri dan orang lain. Apa itu lubangnya? Biasanya susah didefinisikan pada awalnya. Kalau misalnya tau ada lubang di awal pasti langsung ditutup. Lubang-lubang itu akan timbuk secara jelas ketika sudah ada kejadian yang mengancam keselaman . Pada kasus fiksi saya kali ini adalah kejadian LOTO failure yang terjadi di negeri antah berantah yaitu adanya arus mengalir ke tempat yang tidak diinginkan.

Ketika suatu fasilitas sudah operasi, dialiri listrik, ON service maka maka semua orang akan menganggap bahwa kabel-kabel ditempat tersebut meskipun tanpa warning sign adalah kabel hidup bertegangan. Alam bawah sadar mereka mengatakan bahwa kabel itu bertegangan maka hati-hati. Jika perlu bekerja pada kabel tersebut maka sistem harus dimatikan dari breakernya dan breaker dikunci dengan LOTO, masih kurang percaya lagi dipastikan dengan mengukur voltage adalah 0 volt. Setelah semua cleat maka kabel tersebut aman dan orang bisa bekerja pada kabel atau equipment tersebut. Karena kehati-hatian ini mereka hanya akan bekerja ditempat yang tidak ada voltagenya, sudah dikunci LOTO, dan dipastikan kunci tidak bisa dibuka. Kunci hanya dapat dibuka ketika semua orang yang berkepentingan pada sistem tersebut sudah menyelesaikan pekerjaannya dan mengembalikan kunci dan atau tag ke koordinator LOTO sehingga breaker bisa di ON kembali. Fasilitas beroperasi normal kembali.

Lain halnya dengan fasilitas yang masih tahap konstruksi. Ketika kabel-kabel masih berjuntai-juntai ke sana kemari belum rapi, belum dkonek, umumnya orang akan menganggap bahwa kabel-kabel tersebut masih OFF alias tidak bertegangan.  Alam bawah sadar semua orang mengatakan bahwa kabel-kabel tersebut pasti tidak bertegangan dan tidak berbahays. Ketika fase konstruksi sudah pertengahan mendekati selesai maka ada 2 kondisi pada fasiltas tersebut yaitu ada kabel yang sudah selesai dipasang, rapi, dan dikonek tetapi  masih juga ada yang menjuntai-juntai. Untuk menghemat waktu, sistem equipment dan kabel-kabel yang sudah dikonek, rapi, komplete akan dialiri listrik dan dilakukan function test. Pada stage ini di fasilitas ini akan 2 kondisi yaitu kabel yang sudah ON dan kabel yang masih OFF. Yang ON harus betul-betul ditandai. Mana yang ON dan mana yang OFF harus dikontrol sedemikian rupa agar aman. Orang yang perlu melakukan function test dalam kondisi ON bisa bekerja sebaliknya, orang konstruksi pemasangan kabel yang belum selesai juga masih bisa bekerja.

Pada fase first energize semua Breaker harus di LOTO dan PTW diaplikasikan. Hanya sistem dengan equipment dan kabel yang ready energize ditandai dengan sistem completion acceptance dan livening up notice (LUN) kemudian breakernya boleh diijinkan energize ON. Jika tidak ada sistem completion, tidak ada LUN maka breaker harus tetap di LOTO karena artinya line tersebut belum selesai, artinya masih ada orang kerja di situ sewaktu-waktu.

LOTO di sini saya sebut sebagai alat untuh mencegah arus mengalir ke tempat yang tidak diinginkan. Tetapi sebaliknya tempat yang ingin dialiri listrik harus bisa dialiri.

Sayangnya masih saja ada insiden bahwa arus mengalir ke tempat yang TIDAK diinginkan, dicek pakai multimeter BETUL ada tegangan. Hal ini menimbulkan kaget, shock, dan investigasi. Meskipun arus ini ketahuan sebelum ada kejadian buruk (tidak ada yang tersengat) tetapi adanya arus dan tegangan bisa lolos ke tempat yang TIDAK diinginkan artinya PTW, LOTO, dan LUN kehilangan kontrol atas arus dan tegangan. Ada lubang dalam sistem safety-nya. Di mana lubangnya?

Uniknya setelah investigasi lolosnya arus ini ke tempat yang TIDAK diinginkan ini bukan karena kelalaian tim LOTO juga tim PTW tetapi disebabkan karena masalah drawing. Kabel yang hidup secara tidak sengaja tersebut TIDAK terlihat di Single Line Diagram. Padahal SLD adalah referensi utama sistem LOTO. Apakah salah revisi? Tidak juga, single Line Drawing sudah revisi terakhir. Apakah ada kelalaian dari engineering karena tidak menggambar line tersebut?

Pembuat Single Line Diagram menceritakan bahwa consumer dari Distribution Board Power dia adalah untuk Sistem A sesuai dengan pesanan Package Engineer A dengan breaker number katakanlah B10 dan itu sudah digambar di SLD. Ternyata pada akhir-akhir proyek Package Engineer B meminta feeder dari Distribution Board yang sama yang mana sudah tidak bisa diberikan karena breaker Distribution Board sudah Full consumer. Sehingga diputuskan Sistem B akan memparalel power dari Sistem A tanpa merivisi dan memberi informasi tambahan di Single Line Diagram bahwa consumernya sekarang ada 2 Sistem yaitu Sistem A dan Sistem B. Pembuat SLD tau hal ini, Package Engineer B tahu akan hal ini, tetapi Package Engineer A merasa tidak tahu, apalagi pengguna SLD yaitu tim LOTO juga tidak tahu menahu.

Ketika jadwal readiness completion Sistem A tiba maka Package Engineer A meminta ijin energize Sistem A untuk function test sistem A. Pemberi ijin kerja dan tim LOTO fokus ke completion Sistem A, dicek semua dokumen, di walkdown dan dinyatakn sistem A sudah komplet ready to energize dan ijin diberikan. LOTO untuk sistem A di buka kemudian Breaker dalam Distribution Board dinyalakan maka Sistem A segera ‘live’. Dengan tanpa disadari oleh mayoritas orang terlibat energize sistem A tersebut bahwa power langsung juga pergi ke Sistem B yang masih amburadul, orang konstruksi masih bekerja di sistem B tersebut. Untung saja selama berhari-hari tegangan ini tidak disentuh orang, sampai ada orang yang sedang mengecek sistem-B mendapati ada listrik di sistem-B dan melaporkan ada listrik liar tanpa warning sign. Kagettt….

Turn On Breaker untuk Sistem A, tetapi Sistem B ikut hidup karena arus liar mengalir kepadanya.

Note: Arus dan tegangan ini hanya untuk utility panel seperti lighting panel dan fans. Apakah secara engineering feeder untuk utility panel bisa di parallel antar panel yang berbeda sistem?

25 Nov 2018

Nova Kurniawan

 

 

English yang Simple-Simple

Seringkali ketika berdiskusi dengan teman-teman teknisi di lapangan sering dikatakan bahwa teknisi-teknisi kita tidak kalah dengan teknisi-teknisi luar negeri (terutama filipin dan india), cuman teknisi-teknisi kita kalah dalam bahasa inggris. Ya memang orang-orang india dan filipin rata-rata lebih bagus bahasa inggrisnya dari kita. Mereka menggunakan bahasa inggris sejak sekolah untuk belajar matematika, fisika, kimia, dll. Saya ingat waktu SD belajar matematika pakai bahasa jawa, kalah start.

Saya berfikir apanya bahasa inggris yang paling simple yang diperlukan oleh pekerja lapangan. Pekerja itu intinya bekerja dengan keterampilan skill technical bukan kemampuan berbicara seperti presenter, politisi atau manager yang harus punya kemampuan berbicara dalam rapat-rapat, negosiasi, dll. Karena pekerja itu intinya skill keterampilan technical lapangan maka bahasa inggris yang sesimple-simplenya yang diperlukan oleh pekerja itu apa kira-kira? Mungkin bahasa inggris untuk melaporkan secara verbal atau short message tentang pekerjaannya yang dia lakukan kepada atasanya. Laporan pekerjaan yang paling mendasar menurut saya cukup dua saja yang utama yaitu:

  • Pertama: Siapa mengerjakan apa atau apa dikerjakan siapa. Siapa meng-Anu Apa, atau Apa di-Anu Siapa.
  • Kedua   : Status pekerjaan apakah sudah dikerjakan, belum dikerjakan, sedang dikerjakan, atau akan dikerjakan.

Siapa meng-Anu Apa atau Apa di-Anu Siapa

Ini adalah dasar kalimat yang sejak SD diajarkan dalam bahasa indonesia bahwa kalimat memiliki maksud ketika minimal ada Subyek dan Predikat. Tergantung tipe Predikat yang digunakan maka seringkali memerlukan Obyek dan dilengkapi dengan Keterangan (SPOK). Bahasa Inggris sama persis dengan Bahasa Indonesia menggunakan SPOK. Subyek = Pelaku bisa orang, hewan, benda yang bisa ditempeli kata sifat (adjective); Predikat = umumnya kata kerja (verbs) atau perbuatan; Obyek = yang dikenai perbuatan bisa orang, benda, hewan yang bisa juga ditempeli kata sifat; Keterangan = waktu, tempat, situasi dan kondisi.

Setelah mengetahui SPOK kita harus memilih akan menggunakan kalimat aktiv atau pasif?

  • Kalimat aktif = SPOK
  • Kalimat pasif = OPSK atau KOPS atau OKPS

Sebagai ilustrasi pekerja mendapatkan tugas untuk memasang kabel pada suatu platform. Pekerja-pekerja proyek mayoritas pekerjaannya adalah pasang memasang maka bahasa inggris yang sering muncul adalah “install”. Install adalah kata kerja (verb) maka posisinya sebagai Predikat. Dengan prinsip SPOK maka kemudian siapa pelakunya? Pelakunya adalah saya “I” maka “I” adalah Subyek. Selanjutnya siapa yang dikenai pekerjaan atau apa yang dikerjai? tentu saja kabel “cable” sebagai Obyek. Keterangannya berupa? ternyata nama tempat yaitu Platform. Maka komplet SPOK-nya. Pilihan selanjutnya adalah apakah akan menggunakan kalimat aktif SPOK atau kalimat pasif OPSK / KOPS / OKPS.

  • Kalimat Aktif dasar: I (meng-) install cable at platform
  • Kalimat Pasif dasar: Cable at platform (di-) install(ed) by I (me)

Dalam Bahasa Indonesia membedakan kalimat aktif atau pasif cukup dengan membedakan dengan awalan me- atau di-. Bahasa Inggris tidak mengenal awalan seperti bahasa indonesia jadi mereka menggunakan metode perubahan bentuk kata kerja (verb). Kalimat aktif menggunakan kata kerja bentuk pertama (install), sedangkan kalimat pasif menggunakan kata kerja bentuk ke-tiga (installed).

Karena bahasa inggris selalu terikat waktu maka contoh kalimat aktif dan pasif berikut menggunakan waktu sekarang artinya sedang dikerjakan atau masih dikerjakan.

  • Kalimat Aktif dasar: I am installing cable at platform.
  • Kalimat Pasif dasar: Cable at platform is being installed by me.

Pada kalimat aktif am sebagai to be anggap saja mewakili kata meng- dalam bahasa indonesia, sedangkan tambahan ing setelah install untuk menunjukkan bahwa pekerjaan install sedang dilakukan.

  • Kalimat Aktif Indonesianya : Saya sedang memasang kabel pada anjungan.

Pada kalimat pasif is being mewakili kata dalam bahasa indonesia di- yang sedang dilakukan yaitu sedang diinstall. Sedangkan –ed adalah untuk passive voice verbnya harus berubah bentuk ke bentuk ke-3. Kebetulan bentuk ke-3 dari install adalah installed.

  • Kalimat Passive Indonesianya: Kabel di anjungan sedang dipasang oleh saya.

Belum, Sedang, Akan, Sudah

Pekerjaan memasang kabel tentu saja ada statusnya apakah Belum, Sedang, Akan, atau Sudah dilakukan. Melaporkan status pekerjaan sangat penting untuk dilakukan.

Belum

  • Kalimat Aktif dasar : I have not installed cable at platform.
  • Kalimat Pasif dasar: Cable at platform has not been installed by me.

Pada kalimat aktif have not installed memiliki arti belum memasang. Sedangkan pada kalimat pasif has not been installed memiliki arti belum dipasang.

Sedang

  • Kalimat Aktif dasar: I am installing cable at platform.
  • Kalimat Pasif dasar: Cable at platform is being installed by me.

Akan

  • Kalimat Aktif dasar: I will install cable at platform.
  • Kalimat Pasif dasar: Cable at platform will be installed by me.

Pada kalimat aktif will install memiliki arti akan memasang. Sedangkan pada kalimat pasif will be installed memiliki arti akan dipasang.

Sudah

  • Kalimat Aktif dasar: I have installed cable at platform
  • Kalimat Pasif dasar: Cable at platform has been installed by me.

Pada kalimat aktif have installed memiliki arti sudah memasang. Sedangkan pada kalimat pasif has been installed memiliki arti sudang dipasang.

Sudah – Sedang

Sudah-Sedang merupakan konsep kalimat yang susah dimengerti oleh orang indonesia. Tapi kalimat model ini diperlukan untuk memberi penekanan bahwa saya sudah melakukan pekerjaan ini lho selama sekian waktu tapi belum selesai juga alias masih sedang dikerjakan (ada penekanan ke sudahnya). Contoh bahasa indonesia: Saya sudah memasang kabel di platform selama dua hari dan sampai sekarang masih sedang memasang juga (karena belum selesai).

  • Kalimat Aktif dasar: I have been installing cable at platform for 2 days.
  • Kalimat Pasif dasar: Cable at platform has been being installed by me for 2 days.

Pada kalimat aktif have been installing memiliki arti sudah sedang memasang kabel di anjungan selama 2 hari dan masih melakukan. Pada kalimat pasif has been being installed memiliki arti sudah dipasang selama 2 hari dan masih sedang dilakukan karena belum selesai.

Akan – Sudah

Akan-Sudah merupakan konsep kalimat yang mengira-ngira atau prediksi bahwa pekerjaan akan sudah selesai dalam beberapa waktu ke depan. Contoh bahasa indonesia: Saya akan sudah selesai memasang kabel di platform besok.

  • Kalimat Aktif dasar : I will have installed cable at platform tomorrow.
  • Kalimat Pasif dasar: Cable at platform will have been installed by me tomorrow.

Pada kalimat aktif will have installed memiliki arti akan sudah memasang besok artinya selesai besok. Pada kalimat pasif will have been installed memiliki arti akan sudah dipasang besok.

Semoga setelah ini saya tidak menjumpai laporan berbunyi: I was installed cable at platform yesterday yang memiliki arti Saya dipasang kabel di anjungan kemarin. Masak kita dipasang. Terus bagaimana cara untuk menceritakan Saya memasang kabel di platform kemarin:

Berita  / Cerita Ngasih Tau Kejadian Yang Sudah Terjadi

  • Kalimat Aktif dasar : I installed cable at platform yesterday.
  • Kalimat Pasif dasar: Cable at platform was installed by me yesterday.

Pada kalimat aktif installed memiliki arti memasang yang sudah kejadian, saya memasang kabel di anjungan kemarin. Pada kalimat pasif was installed memiliki arti dipasang yang sudah kejadian.

Berita  / Cerita Ngasih Tau Kejadian yang Pas Sedang Itu ….Ada barengannya

  • Kalimat Aktif dasar: I was installing cable at platform when you called me yesterday.
  • Kalimat Pasif dasar: Cable at platform was being installed by me when you called me yesterday.

Pada kalimat aktif was installing memiliki arti cerita lagi pas-pas-nya sedang memasang kabel kemarin itu kamu manggil. Pada kalimat pasif was being installed memiliki arti ceritanya lagi pas-pasnya kabel sedang dipasang kemarin itu kamu manggil.

Batam, 24 Nov 2018

Nova Kurniawan

Intrinsically Safe Earth (ISE) dipisah dengan siapa?

ANSI / ISA – RP12.6 Wiring Practices for Hazardous (Classified) Locations Instrumentation Part 1 : Intrinsic Safety (IS) Grounding adalah:

a grounding system that has a dedicated conductor isolated from the power system, except at one point, so that ground currents will not normally flow and is reliably connected to a grounding electrode

Dari ANSI/ISA-RP12.6 tentang definisi IS Ground di atas hanya ditekankan secara jelas pada pemisahan antara IS Grounding (ISE) terhadap power system Protective Earth (PE), tetapi keduanya boleh bertemu pada satu titik. Alasan pemisahan ISE dan PE (kecuali satu titik tersebut) menurut saya yang pertama yaitu menghindari ground loop yang menganggu signal. Alasan yang kedua adalah adanya kekuatiran yang berlebihan bahwa induksi magnetik tidak sekedar mengganggu signal tapi mampu menginduksi kabel signal konduktor (kabel pair signal) sampai pada level energi yang mampu menimbulkan percikan api di hazardous area zone 0. Gambar 1 ISE bertemu PE (tergrounded) di 2 tempat yaitu Transmitter dan Dispatcher.

IS shield

Gambar 1

Pada Gambar 1 diilustrasikan IS transmitter dengan ISE digrounded (Ketemu PE) di dua tempat yaitu satu di ISE dispatcher dan satu lagi di body Transmitter. Jika terjadi induksi magnetik berlebihan (merah) maka efek induksi magnetik ini bisa saja pergi ke arah transmitter pada Hazardous Area Zone 0 karena shield di transmitter juga tergrounded ke body dan body ke struktur. Dan ingat jika terdapat 2 lokasi grounding maka keduanya bisa mempunyai beda potensial sehingga arus induksi bisa mengalir ke transmitter. Jika besar induksi magnetik menambah arus pada konduktor melebihi I-max (contoh extrem misal dari 16mA diinduksi menjadi 150mA) maka transmitter berpotensi mengalami heating dan berpotensi membakar gas di Hazardous Area Zone 0 tersebut.

IS shield one point

Gambar 2

Sebaliknya jika terjadi kasus pada Gambar 2 IS-Earth hanya tergrounded di satu titik (titik lainnya tidak ada yang menyentuh PE) maka arus induksi berlebihan akan bergerak menuju IS-E dispatcher di safe area dan ke ground pitch, arus tidak pergi ke arah transmitter. Jadi dengan demikian pemisahan ISE dengan PE adalah wajib untuk menghindari gangguan signal ground loop dan untuk keamanan.

Selain karena induksi ISE juga harus membuang arus berlebihan karena tegangan berlebihan dari IS Barrier di dalam kontrol kabinet.

ISB shield one point

Gambar 3

Pada Gambar 3 diilustrasikan jika terjadi tegangan berlebihan pada Dioda Zener di dalam IS-Barrier (IS-B) maka pada tegangan zener dioda akan break down dan arus akan melewati zener diteruskan ke ISE ground dispatcher. Dari ISE dispatcher kemudian dibuang ke struktur melalui earth boss. Di dalam setiap artikel IS grouding yang saya baca selalu ada penekanan bahwa pada titik paling ujung ISE grounding wajib hukumnya ISE grounding bertemu dengan PE yang terhubung ke Neutral dari Generator / Transformer. Resistant antara IS Barrier dengan Neutral listrik AC maksimal adalah 1 ohm. Apakah Neutral dari Generator / Trafo selalu disambung ke grounding PE? yang akan dijadikan sebagai referensi potensial paling rendah dan tempat kembalinya arus. Perlu didiskusikan di tempat lain.

Kemudian pertanyaan berlanjut apakah IS-Earth wajib dipisahkan dari Non-IS Earth?

Umumnya sistem kontrol vendor, integrator, atau supplier memisahkan IS ground dan Non-IS ground di sistem kontrol yang mereka jual. Saya liat kadang alasannya karena kekuatiran tidak ingin terjadi fault, short circuit, over voltage yang berasal dari Non-IS masuk ke sistem IS kan bahaya. Bahkan yang lebih heboh kalau IS tidak dipisah dengan Non-IS nanti kalau ada petir energinya akan masuk ke sistem IS. Kan bahaya…….

Ini bagaimana mana kok ada kekuatiran-kekuatiran seperti itu?

Fault, arus berlebihan, petir itu kan urusan dengan Dirty (PE) yaitu groundingnya power yang pasti memang wajib dipisah. Bahkan grounding petir benar-benar dedicated earthing atau terpisah dari grounding equipment yang lain alias tidak tersambung ke mana-mana dan langsung ke ground pitch atau struktur. Jadi bahaya langsung short circuit itu sudah ada yang menangani yaitu grounding PE. Jangan mengkuatirkan sesuatu yang sudah ditangani dan dipisah. IS Earth dengan PE sesuai ANSI / ISA RP12.6 wajib dipisah dan hanya ketemu di satu titik paling ujung.

Kembali ke pertanyaan kenapa IS-Earth dan Non-IS Earth harus dipisah?

Kalau jawabannya jika terjadi induksi magnetik pada Non-IS secara berlebihan dikuatirkan masuk atau mempengaruhi Sistem IS sehingga berbahaya bagi transmitter IS di hazardous area. Menurut saya itu adalah jawaban masuk akal. ISE adalah untuk menangani bahaya induksi. Saya belum nemu standar yang tegas bilang IS-Earth dan Non-IS earth harus dipisah earthingnya. Belum nemu standar bukan berarti tidak ada. (Ntar kalau ketemu saya edit).

Kalau Kabel konduktor IS dan Non-IS harus dipisah sepanjang jalannya memang disebutkan dalam ANSI / ISA RP12.6.

Benarkah induksi dari Non-IS bisa mengganggu IS?

IS punya kekuatiran bahwa Non-IS itu adalah rangkaian pengganggu. Ketika kabel instrument IS dijejerkan dengan kabel instrument Non-IS maka tentu kabel IS khawatir kena ganggu karena arus yang dilewatkan dalam kabel IS adalah arus jinak yang dibatasi oleh IS Barrier. Sebaliknya arus yang lewat di kabel Non-IS adalah arus liar yang tidak dibatasi alias bablas saja. Jadi jika terjadi fault (short circuit atau DC Inverter Power Supply tidak berfungsi) pada sistem Non-IS maka berpotensi sekali menginduksi kabel IS. Meskipun si tertuduh yaitu Non-IS gak gitu-gitu amat, dia gak terlalu punya kekuatan buat ngeganggu, karena walaupun Non-IS gak punya IS barrier, kan Non-IS punya fuse yang apabila arusnya berlebihan fuse-nya jebol juga..aman..kan?. Non-IS sebenarnya berkomitmen tidak mengganggu IS, tetapi komitmennya dan sistem Non-IS sendiri itu diragukan.

IS adalah safety dan safety itu adalah dunia penuh kekuatiran dan penuh antisipasi. Untuk menghilangkan rasa was-was tersebut maka IS harus jaga jarak dengan Non-IS (sang pengganggu). IS tidak boleh jejer deket-deket dengan Non-IS. Jarak kabel IS dan Non-IS paling dekat adalah 50mm, kurang dari itu apalagi nempel adalah dilarang. Kalau mereka berdua jalan bareng pada jalur kabel tray sebaiknya totally dipisahkan jalan kabel traynya. Kalau tidak bisa dipisahkan traynya karena ruang yang sempit, terpaksa boleh jalan bareng tapi harus pakai separator (pemisah) dan jarak antara kabel IS dan Non-IS tetap dijaga jangan kurang dari 50mm, kalau lebih boleh. Seringkali mentang-mentang pakai separator, IS nempel diseparator dan Non-IS nempel juga di separator di sisi sebelahnya berdempetan IS -Separator-NonIS. Separator kan bukan sekedar untuk menghalangi pandangan biar IS dan Non-IS tidak bisa saling mengintip atau bersentuhan kulit karena bukan muhrim. Tetapi separator bertujuan untuk mengurangi gelombang induksi dari Non-IS kepada IS. Separator tidak 100% menghalangi gelombang makanya jarak menurut saya masih perlu. Kalau IS dan Non-IS tetap deketan alias nempel di sisi kiri-kanan separator ya bisa tembus juga itu induksi Non-IS mempengaruhi IS.

Karena kabel dipisah sepanjang jalan maka dari transmitter ke JB, maka earthingnya yaitu IS earth dan Non-IS earth tidak pernah ketemu juga. JBnya pun demikian dipisah untuk Non-IS JB dan IS JB sehingga IS-Earth dan Non-IS Earth tidak ketemu. Lewat multipair sampai Kontrol Kabinet kalau I/O-nya IS banyak maka dipisahkan saja kabinet IS dan kabinet Non-IS. Tetapi kalau I/O-nya sedikit cukup dalam 1 kabinet yang penting IS dan Non-IS terpisah 50mm baik signal maupun earthingnya. Gambar 4 adalah IS Earth dan Non-IS Earth pada JB yang terpisah tapi dalam satu Kontrol Kabinet.

ISCleanDirty

Gambar 4

Bagaimana kalau Junction Box Non-IS dan IS digabung saja jadi 1 JB (Gambar 5)?

Menurut logika saya asalkan glandnya, wire trunkingnya di dalam JB, dan terminal JB bisa dijaga jaraknya lebih 50mm menurut saya bisa dijadikan satu junction box.  IS Earth dan Non-IS Earth juga tidak akan pernah ketemu di JB karena Shield Drain wire ketemu pasangannya di terminal masing-masing. Sepanjang wire duct / trunking shield drain wire dikondomin dan antara IS trunking dan Non-IS trunking dikasih jarak 50mm sehingga tidak pernah ketemu alias terpisah.

ISCleanDirtySatuJB

Gambar 5

Bagaimana kalau IS-Earth dan Non-IS Earth di dalam satu JB ini tak sengaja bertemu saling sentuh?

Gambar 6 Secara tidak sengaja di dalam JB IS-Earth dan Non-IS-Earth saling menyentuh.

ISCleanDirtySatuJBGangguan

Gambar 6

Logika saya jikapun IS Earth dan Non-IS Earth tidak sengaja bertemu atau disatukan di dalam Junction Box, Jika terjadi gangguan terhadap Non-IS maka hanya akan berpengaruh terhadap gangguan signal terhadap IS. Gangguan signal mungkin terjadi karena efek Ground Loop antara IS dan Non-IS. Ground loop terjadi antara IS dan Non-IS karena mereka nyambung dan ketemu tanah (PE) di 2 tempat. Tetapi logikanya arus tidak akan pergi ke IS Transmitter di Hazardous Area hanya muter antara JB dan Kontrol Kabinet. Sehingga logika saya pada stage ini adalah bercampurnya IS Earth dan Non-IS Earth di safe area tidak akan menimbulkan bahaya pada transmitter di hazardous area, tidak memberikan energi berlebih kepada IS transmitter pada Zone 0.

Apa induksi berlebihan dari Non-IS yang pergi lewat IS shield tidak dibocorkan ke konduktor (kabel pair) sehingga akhirnya di bawa ke transmitter di Hazrdous Area Zone 0?

Konsep shielding adalah untuk menangkap gangguan dan segera menggroundingkan nya alias membuangnya ke dispatcher sebelum sempat menggangu konduktor. Itu konsep shielding yang dipercaya. Namanya saja shield alias tameng. Sehingga tangkapan gangguan dari Non-IS yang seharusnya dibuang sendiri oleh tameng Non-IS ternyata dilewatkan melalui tamengnya IS mengakibatkan ya…. aman-aman saja karena dari tameng Non-IS dialirkan lewat ke tameng IS tetap aja dari tameng ke tameng meskipun ada potensi muter-muter jika ada ground loop. Muter-muter itu maksudnya gak langsung habis dimakan tanah.

Sehingga pendapat saya pribadi bahwa IS ground dan Non-IS ground yang nyatu / bersentuhan dilokasi Non-Hazardous tidak menyebabkan bahaya untuk IS Instrument di Hazardous area, tetapi hanya berpotensi menyebabkan gangguan signal ground loop.

Sebentar, gangguan signal ground loop bisa terjadi pada IS ground dan Non-IS ground yang nyatu di tempat lain selain di ujung?

Betul, menurut logika saya saja.

Kalau gangguan ground loop dari 16mA terganggu menjadi 17mA atau 15mA, memang itu hanya berupa gangguan signal bukan merupakan ancaman safety. Tetapi kalau gangguannya ternyata Lebay dari 16mA diganggu sampai 200mA (saking lebaynya), maka 200mA ini bisa pergi ke IS Transmitter di Hazardous Area Zone 0 melalui kabel pair konduktor signal dan transmitter heating…panas… kemudian meledak. 

Iya..ya…hmmm…karena ke-lebay-an ini membuat kita harus mengambil kesimpulan pada stage ini sebaiknya antara IS-Earth dengan Non-IS Earth juga dipisah saja dan hanya bertemu pada satu titik paling ujung sebagaimana dipisahkannya IS-Earth dengan PE dan Non-IS Earth dengan PE dan hanya boleh bertemu pada titik paling ujung.

Note: Ini hanya karang-karangan saja

Batam, 26-Jun-2018

Nova Kurniawan

Rangkaian Sederhana 4-20mA Intrinsically Safe (IS); Apakah Juga Aneh?

Maksud hati sebenarnya ingin membahas Intrinsically Safe (IS) Ground namun ada baiknya membahas konsep IS Circuit dan IS Barrier dalam rangkain sederhana dulu. Tulisan ini hanya sebagai catatan imajinasi, yang saya buat sesederhana mungkin. Ini untuk melengkapi tulisan saya 9 tahun yang lalu IS; Intrinsic Safety; Intrinsically Safe yang merupakan summary dari membaca standar tentang IS. Pendekatan yang saya lakukan sekarang adalah pendekatan awam hanya pakai logika-logika sederhana saja dengan konsep ohm law V=IR dan P=VI. Pendekatan yang lebih teknikal tentu mengacu ke standar-standar acuan seperti ISA 12.2, IEC-60079-11 dan ISA RP12.06 yang mungkin bisa dilakukan situs-situs resmi.

Alkisah, pada lingkungan hazardous Zone 0 (adanya flammable GAS terus menerus pada normal operasi) diperlukan sekali instrument yang mengandung listrik di lokasi tersebut. Anda bayangkan di lokasi zone 0 tersebut ada Gas, Oksigen juga pasti ada, maka tinggal nunggu percikkan api saja selanjutnya akan BLARR meledak. Instrument berlistrik ini tentu berpotensi menghasilkan percikan api. Untuk menghindari percikan api maka instrument berlistrik dipermak sedimikian rupa jangan sampai menimbulkan ignition atau jangan sampai menimbulkan panas yang memicu oksigen dan gas bereaksi. Bagaimana instrument bisa dipermak agar tidak terjadi percikan api? Salah satu caranya adalah dengan mengatur arus dan tegangan yang diterima instrument tersebut harus di bawah kurva arus dan tegangan yang dapat menimbulkan percikan dan memicu gas bereaksi dengan oksigen sehingga terbakar. Kurva titik-titik bakar digambarkan pada Kurva Ignition Gambar 1 di bawah ini. Garis melengkung adalah garis kumpulan titik bakar pada tegangan tertentu terhadap arus tertentu pula.

Ignition Curve

Gambar 1

Berdasarkan kurva pada Gambar 1 dapat diambil  contoh ketika ada TRANSMITTER dengan 24Volt loop powered Non-IS berada pada Zone 0 dan beroperasi normal dari 4mA, 24Volt sampai 20mA, 24 Volt dan kita plotkan ke kurva Gambar 1 di atas maka hasil plot yang terjadi akibat arus dan tegangan tersebut adalah aman-aman saja. Titik plotnya jauh di bawah garis bakar. Tetapi lain halnya jika ada lampu 35 Watt di lokasi Zone 0 tersebut. Arus yang dikirim ke lampu adalah 150mA dengan tegangannya adalah 230V. Jika arus 150mA dan tegangan 230V diplotkan ke kurva gambar 1 maka akan menembus garis ignition sehingga gas bisa beraksi dengan oksigen kemudian BLARR dan terbakar. Jadi Lampu TL 35Watt pada Zone 0 bagaimanapun juga tidak bisa diterapkan konsep perlindungan intrinsic safety (Ex i) tetapi harus dengan perlindungan explosion proof (Ex d).

Dalam analogi terminologi reproduksi biologis Ex i (intrinsically safe) dapat dianalogikan sebagai upaya mencegah terjadinya ejakulasi dengan cara mengurangi asupan makanan berenergi (membatasi energi), sedangkan Ex d (explosion proof) dianalogikan sebagai konsep membiarkan terjadinya ejakulasi tapi diupayakan dan ditahan dalam kantong pelindung yang kuat dan tidak boleh bocor ke mana-mana (mengurung energi).

Kembali ke instrument Transmitter, bagaimana kejadiannya kalau temperature transmitter Non-IS beroperasi tidak normal di Zone 0? Apa yang terjadi? Gambar 2 adalah contoh Transmitter di zone 0, mengalami short circuit, berjarak 150 meter dari control panel, total wire resistance adalah 3 Ohm, power supply 24Volt, dan menggunakan resistor 250 ohm untuk merubah analog ke digital.

Short Circuit NonIs

Gambar 2

Arus short circuit adalah 94.86 mA, tegangan open circuit adalah 24 Volt. Titik plot tegangan dan arus pada Gambar 1 ke masih berada dalam zona aman kan? Iya betul masih aman. Jadi kesimpulan sementara meskipun Non-IS instrument dipasang pada Zone 0 meskipun beroperasi tidak  normal dengan adanya short circuit masih terlihat aman-aman saja.

Bagaimana kalau power supply berlebihan karena bocor (malfunction AC/DC Converter) sehingga power supply menjadi 100 Volt? Skema pada gambar dibawah ini

100VDCNonIS

Gambar 3

Dalam kondisi aneh tersebut maka arus short circuit yang mengalir ke transmitter adalah 395 mA, dan open circuit voltagenya dalah 100 Volt. Hasil plot pada kurva ignition pada Gambar 1 rangkaian ini akan BLARRR dan meledak. Untuk mengatasi hal tersebut nalar sederhana menurut imajinasi saya bisa diatasi dengan dipasang fuse 100 mA pada terminal Control Panel. Fuse 100 mA akan terputus ketika arus mencapai nilai tersebut sehingga arus tidak akan pernah pergi sampai ke transmitter di zone 0 yang penuh gas. Jadi kesimpulan sementara meskipun NON-IS menglami kondisi tegangan berlebihan tetapi kalau dipasang FUSE 100mA yang bisa memutus arus maka terlihat aman-aman juga. Nah, kenapa ada IS-IS an?

Tapi mungkin fuse sering gagal atau fuse saja dianggap tidak cukup karena ini adalah masalah safety (yang selalu penuh kekhawatiran) maka dibuatlah sesuatu yang lebih ketat penuh kontingency yang sangat konservatif dan perlu ada sesuatu untuk back-up.

Pertama dilakukan pengetatatan pada kurva Ignition pada Gambar 1 yaitu perkalian antara tegangan open circuit dan arus short circuit pada Instrument IS power maksimumnya adalah 1 watt. Ini adalah kontingency yang konservatif sekali karena kalau arus dan voltage yang powernya 1 watt diplot pada kurva ignition Gambar 1 maka hasilnya jauh dibawah garis ignition. Aman sekali. Jadi kalau misalnya tegangan open circuit pada transmitter adalah 24 Volt maka arus yang diperbolehkan adalah maksimum 41.67mA. Sangat jauh di bawah garis bakar. Kalau instrumentnya aneh-aneh seperti Radar, Coriolis, Turbine yang perlu daya lebih besar, coba dicek dayanya pada manufacture data sheet, kalau daya operasinya lebih dari 1 watt otomatis tidak bisa digunakan konsep pembatasan energi sebagai Intrinsically Safe Ex i.

Yang kedua Instrument dengan konsep IS diperlukan Back Up pengaman yaitu IS Barrier. Intrinsic Safety Barrier adalah nama rangkaian pembatas energi yang berfungsi membatasi voltage dan arus dari power supply sebelum dikirim ke field. Slogannya IS barrier adalah pembatas energi, sedangkan fuse adalah pemutus energi. Kalau masih bisa dibatasi kenapa harus diputus? Nah mungkin seperti itu aja alasannya kenapa fuse saja tidak cukup. Komponen IS barrier berupa Resistor, Dioda Zener, dan Fuse. Meskipun IS barrier sebagai pembatas energi tetap saja memerlukan fuse di dalamnya sebagai final solution. Skema rangkaian paling sederhana Intrinsically Safe Circuit dengan IS barrier digambarkan sebagai berikut (Gambar 4).

IS_Barrier

Gambar 4

Gambar 4 adalah rangkaian IS Circuit Analog Input 4-20mA yang di sederhanakan. Pada sisi kiri yaitu transmitter di hazardous area zone 0 disebut sebagai IS apparatus dan sisi kanan ada IS barrier di control room safe area disebut sebagai Associated Apparatus.

Transmitter (IS apparatus) mempunyai tanggung jawab agar dirinya tidak BLARRR maka pabrik akan mensyaratkan Vmax dan Imax yang bisa diterima oleh transmitter. Vmax dan Imax adalah tegangan dan arus maksimum yang bisa diterima transmitter sebelum memanas alias heating. Pendapat saya Vmax dan Imax harus dibawah garis gas ignition Kurva Ignition Gambar 1. Vn adalah tegangan normal dan In adalah arus normal.

IS Barrier (Associated Apparatus) mempunya tanggung jawab tidak menghasilkan tegangan Voc dan arus Isc yang akan dikirim ke transmiter melebihi Vmax dan Imax nya.  Voc adalah tegangan maksimum open circuit yang bisa dikeluarkan IS Barrier dalam kondisi fault. Isc adalah arus maksimum short circuit yang bisa dikeluarkan oleh IS Barrier dalam kondisi fault. Voc <= Vmax dan Isc <= Imax.

Rb adalah resistance yang diperlukan jika terjadi short circuit arusnya tidak melebihi Isc. Vz adalah tegangan breakdown dioda zener yang diperlukan sebagai pembatas tegangan agar tidak melebihi Voc. Jika supply tegangan melebihi Vz dioda zener maka arus yang semula diblock arus akan dilewatkan oleh dioda sehingga tidak ke field. Fuse adalah pemutus arus.

Sebagai simulasi kita punya transmitter dengan data manufaktur Vmax = 28Volt, Imax = 120 mA. Berapa power maksimum yang diperlukan? Ternyata di catalog disebutkan Pmax = 0.84 Watt. Lokasi pemasangan Hazardous Area Zone 0 Group apa? Group D Propane. Vmax dan Imax kita plotkan ke Gambar 1 dan kita dapatkan titik plot masih di bawah garis ignition Propane Group D, jadi masih aman. Perlu daya maksimum berapa? 0.84 Watt. Masih dibawah 1 watt jadi sungguh terlalu aman. (Note: Kalau liat kurva ignition Gambar 1 untuk Gas Group D maka power 3 watt saja menurut saya masih aman) Artinya transmitter (IS apparatus) sangat aman dipakai di hazardous area Zone 0.

Kemudian kita pilih IS barrier dengan ketentuan Voc <= Vmax, Isc <= Imax, dan transmitternya bisa menyala. Percuma juga kalau bikin banyak pembatas energi di IS Barrier kalau justru energinya tidak cukup untuk menyalakan transmitter. Kita pilihkan IS Barrier dengan Voc = 24 Volt < 28Volt dan Isc = 95mA < 120 mA maka masih memenuhi kriteria IS Barrier. Berapa tegangan break down dioda zener? Vz=Voc=25 Volt. Rb = 3 Ohm kita minta kecil saja karena pada ADC (analog to digital converter) sudah ada resistor 250 ohm. (Note: Angka-angka pada IS Barrier hanya contoh biar gampang, bukan liat catalog, jadi belum tentu dijual di pasaran).

Kondisi Faulty [Gambar 5]

IS_barrier_Fault

Gambar 5

Short circuit current actual I=93.75mA, open circuit voltage actual V=24 Volt maka sesuai Gambar 1 energinya tidak cukup untuk meng-ignite kebakaran.

Kondisi Supply Over Voltage 100V [Gambar 6]

IS_Barrier_100Volt

Gambar 6

Jika terjadi tegangan berlebihan karena kesalahan power supply dan sekaligus terjadi short di trasmitter maka menghasilkan arus short circuit actual 390mA, tegangan open circuit actual 100 Volt. Berbahaya sekali kalau nilai Voc dan Isc ini sampai transmitter. Maka IS barrier menjalankan fungsi melindungi arus dan tegangan berlebihan pergi ke lingkungan hazard dengan cara Dioda zener akan break down pada 25Volt sehingga mayoritas arus langsung berbelok ke arah dioda zener begitu tegangan sampai 25Volt dan juga Fuse 100mA akan putus begitu arus naik sampai 100mA. Jadi tegangan tinggi 100V dan arus 390mA tidak akan pernah sampai ke field transmitter hazardous area Zone 0. Jadi Aman..Aman…Aman…

Yaa seperti itu sajalah imajinasi saya tentang IS Intrument dan IS Barrier yang diperlukan oleh instrument yang dipasang pada zona berbahaya Zone 0.

Note: Gambar daleman transmitter sebenarnya tidak cukup hanya diwakilkan sebagai adjustable resistor. Karena “Black Box” transmitter melibatkan beberapa komponen yang dirangkai sedemikian rupa yang bisa dilihat pada Gambar 4 artikel Rangkaian Sederhana 4-20 mA, Tapi Malah Aneh .

Batam, 19 June 2018

Nova Kurniawan

 

 

 

Rangkaian Sederhana 4-20 mA, Tapi Malah Aneh

Saya sedang mencari-cari simplified rangkaian analog instrument input (AI) yang bisa dinalar secara sederhana dengan hubungan Ohm Law V=IR dalam suatu proses transmisi signal 4-20 mA. Siapapun yang pernah sekolah SMP pernah mendapatkan materi Ohm Law pada pelajaran Fisika sehingga mudah untuk memahami rangkaian ini.  Ada beberapa ketentuan transmisi 4-20 mA loop powered yang disampaikan dalam artikel-artikel 4-20 mA.

  • Power 24VDC berada dalam satu rangkaian dengan Signal 4-20 mA
  • Perubahan nilai arus dari 4 mA sampai 20 mA dilakukan oleh transmitter yang merespond dari besaran sensor secara liner. Fungsi Transmitter adalah seperti Kran Air yang mengatur aliran air. Dengan analogi kran air komponen listrik yang bisa mengatur besar kecil arus adalah load Rtotal. Rtotal terdiri dari Load beban (r) aseli untuk menyalakan LCD, load yang diakibatkan oleh rangkaian internal dan Load Adjustable (R).
  • 1 core wire 1.5 Sqmm memiliki hambatan sebesar 3 Ohm / 1000ft atau 3 Ohm/ 300 meter.  Ambil sebagai contoh jarak Transmitter ke Control Panel karena muter-muter adalah 150 meter. Jadi jarak bolak-balik perjalanan arus dari (+) balike ke (-) adalah 300 meter. Jadi total resistant kabel adalah 3 Ohm.
  • Signal analog 4-20 mA oleh PLC/DCS tidak langsung diterima sebagai arus analog tetapi harus dirubah sebagai voltage untuk proses sampling digitasi selanjutnya dalam ADC (Analog to Digital Converter). Oleh karenanya perlu dipasang Resistor 250 Ohm agar diantaranya bisa diambil voltage 1V – 5V. Artinya 4mA = 1 Volt,…..dan seterusnya sampai……….,20mA = 5 Volt.

Schematic rangkaian sederhana 4-20mA Loop Powered adalah sebagai berikut pada Gambar 1

4-20mA_Basic_03

Gambar 1

Berapa range nilai R harus berubah untuk menghasilkan 4-20 mA..?

4 mA memerlukan   R = 5747 Ohm

20 mA memerlukan R = 947 Ohm

Sehingga dengan simulasi perubahan load resistansi pada transmitter berbanding linear dengan perubahan process variable dari Lower Range Value (LRV) sampai Upper Range Value (URV) maka dapat disimulasikan sebagai berikut:

MINIMUM Process Variable LRV 0% [Gambar 2]

4mA_Basic_02

Gambar 2

  • Transmitter akan menghasilkan nilai resistance yang equivalent dengan = 5747 Ohm.
  • Transmitter akan mengirimkan arus sebesar 4 mA
  • AI module pada PLC/DCS menerima 1 Volt
  • Tegangan pada terminal Transmitter adalah 22.98 Volt
  • Tegangan pada terminal Junction Box adalah 22.99 Volt  [Aneh…..?]
  • Tegangan pada terminal Control Panel adalah 23 Volt [Aneh………?]

MAKSIMUM Process Variable URV 100% [Gambar 3]

20mA_Basic_02

Gambar 3

  • Transmitter akan menghasilkan nilai resistance yang equivalent dengan = 947 Ohm.
  • Transmitter akan mengirimkan arus sebesar 20 mA
  • AI Module pada PLC/DCS menerima 5 Volt
  • Tegangan pada terminal Transmitter adalah 18.94 Volt   [Aneh………?]
  • Tegangan pada terminal Junction Box adalah 18.97 Volt  [Aneh………?]
  • Tegangan pada terminal Control Panel adalah 19 Volt      [Aneh………?]

Nilai-nilai yang saya tandai aneh adalah saya merasa masuk secara perhitungan tapi sepertinya tidak sesuai dengan aktual yang dijumpai di lapangan. Sehingga dalam posting blog kali ini justru saya ingin bertanya kepada rekan-rekan saya:

  1. Apakah rangkaian sederhana 4-20 mA loop powered di atas betul?
  2. Kalau tidak betul bagaimana betulnya yang berupa rangkaian sederhana dan mudah dipahami?
  3. Sepertinya masih ada yang berupa “Black Box” di dalam transmitter? Salah satu animasi yang pernah saya baca kutub positif (+) yang menghubungkan antara Kontrol Sistem dengan transmitter arusnya konstant 20mA. Sementara kutub negatif (-) yang berfluktuasi dari 4-20mA. Apakah seperti itu?

Nah pada akhirnya harus disampaikan bahwa internal transmitter yang berfungsi untuk mengatur arus tidak cukup hanya diwakilkan atau digambarkan oleh Adjustable Resistor saja. Tapi harus berupa rangkaian yang melibatkan beberapa komponen yang digambarkan sebagai daleman Transmitter pada Gambar 4 berikut dari buku Lesson in Industrial Instrumentation by Tony R. Kuphaldt:

4-20mA_Complicated

Gambar 4

Sayangnya ilmu ohm law pada pelajaran SMP dan bahkan SMA tidak cukup untuk mengevaluasi rangkaian pada Gambar 4. Ahh… sayang sekali….

Batam, 9-Jun-2018

Nova Kurniawan

 

Bukankah yang harus dihindari namanya Ground Fault?

Setelah memposting catatan pengingat saya tentang Ground Loop, saya juga mendapatkan pernyataan dan pertanyaan dari seorang rekan yaitu bukankah yang sering jadi masalah di lapangan proyek namanya adalah Ground Fault? Ground loop tidak pernah terdengar sebagai masalah.

Istilah ground fault lebih populer daripada istilah ground loop. Karena istilah ground fault adalah istilah electrical power yang tentu saja electrical power hadir lebih dulu dan lebih popular dibandingkan instrumentasi (yang hadir belakangan dan hanya untuk kalangan terbatas). Electrical itu adalah penanda zaman sementara instrumentasi tidak. Maksudnya electrical merupakan teknologi yang secara massive mengubah kehidupan manusia pada awal abad 20. Setelah electrical ada komputer (penanda zaman akhir abad 20) dan internet / IT (awal abad 21). Kata Jack Ma (Alibaba.com), penanda zaman berikutnya adalah Data Technology (DT). (Note: Makanya Go-Jek, Grab, Bukalapak… bisnis utamanya adalah ngumpulin Data =P)

Pengertian Ground Fault adalah arus yang lari ke ground padahal seharusnya jangan. Imajinasi mudahnya adalah jika kita memiliki alat elektronik kemudian pada enclosure / body-nya anda pegang nyetrum itu tandanya tidak diground. Namun demikian ketika dipasang ground pada alat elektronik tersebut dan arus mengalir ke ground bukan lagi ke anda maka namanya disebut ground fault, hasilnya tangan anda aman tidak kesetrum. Dalam perspektif safety, ground sudah menjalankan fungsi keamanan, dalam perspektif elektrik alat ini harus diperbaiki karena arus yang seharusnya untuk menghidupkan beban (lampu, kipas angin, dst) justru dimakan oleh ground namanya Ground Fault.

Perhatikan Gambar 1 berikut, apa bedanya Ground Fault, Ground Loop, dan Short Circuit?

CleanDirtyEarth1

Gambar 1

Short Circuit adalah arus yang mencari dan ketemu jalan terpintas untuk kembali sebelum melewati beban. Kejadiannya adalah antara wire 1 dengan 2 atau (+) dengan (-) pada bagian hitam Gambar 1. Arus pada 1 (+) yang seharusnya berjalan sampai ke beban (transmitter) ternyata belum sampai beban sudah bisa ketemu jalan balik 2 (-) kembali ke sumber maka disebut short circuit (arus pintas… menurut saya kurang tepat disebut arus pendek). Arus yang kembali ke common (-) tanpa melewati beban (R design pada transmitter) yang seharusnya tapi hanya melewati kabel (R kabel kecil) menyebabkan arusya masih besar dan bisa menjebolkan fuse pada kontrol kabinet. Kejadian short circuit bisa terjadi di terminal transmitter, di gland, di kabel, di JB, atau di kontrol kabinet sendiri. Megger core to core mengeliminir short circuit.

Ground Loop sudah didefinisikan di catatan sebelumnya yaitu bertemunya si hijau (clean earth IE) dengan si merah (dirty earth PE) pada 2 lokasi atau lebih. Hijau dan merah boleh ketemu di satu titik paling ujung. Megger screen (seharusnya disebut drain wire) to armour dan screen to ground mengeliminasi ground loop pada kabel.

Ground Fault adalah arus yang bocor ke ground baik sebelum atau sesudah melewati beban. Kejadiannya adalah persentuhan antara core 1 (hitam +) dengan clean earth (hijau) dan atau dengan dirty earth (merah). Persentuhan antara core 2 (hitam -) dengan clean earth (hijau) dan atau dengan dirty earth (merah). Megger core to screen (drain wire), core to armour, dan core to ground mengeliminasi ground fault pada kabel. Bagaimana mendeteksi ground fault? Cara tradisional tau ada ground fault adalah ketika terminal 2 (-) dengan ground tidak menunjukkan 0V. Kalau ground faultnya terjadi pada wire 1 (+) maka arus semua / sebagian akan langsung dimakan ground (R-nya kecil) sebelum terkena beban. Sehingga arusnya jadi besar…fuse-nya di kontrol kabinet jebol. Kalau ground faultnya pada wire 2 (-) artinya arus sudah melewat beban transmitter (R besar) arus sesuai design requirement, maka fuse tidak jebol tapi arus kemudian tidak balik melalui common (-) tapi semua / sebagian belok ke ground sehingga kontrol kabinet tidak menerima respond signal. Ada yang bilang antara 2 (-) terhadap ground terjadi beda potensial jadi ada voltage. (Need opinion benar atau tidak……..? mungkin kebalik?. Namun ada kawan saya yang juga bilang adanya beda potensial (voltage) antara common (-) dengan ground tidak bisa dijadikan patokan adanya arus bocor suatu rangkaian tertentu ke ground. Yang saya tangkap dari argumen kawan tersebut bahwa ground bisa punya potensial dari manapun juga dari tempat lain bukan sekedar bocoran dari rangkaian ini….hmm posisi berfikir, saya belum sempat membuktikan).

Cara offline cari ground fault yaitu mengukur resistant (+) terhadap ground dan atau mengukur (-) terhadap ground maka hasilnya harus infinity / tak hingga artinya tidak ada sentuhan sama sekali. Kalau ada value OHM antara (+) terhadap ground atau (-) terhadap ground maka dipastikan akan terjadi ground fault.

Transmitter bahkan kontrol kabinet bukanlah alat elektrikal seperti distribution board yang memiliki ground fault monitor. Jadi harus dicari.

Batam, 06-Jun-2018

Nova Kurniawan