Pencegahan water hammer pada pipa menggunakan berbagai desain katup pelepas udara.

Halo dan selamat datang di Controlling Water, sebuah ruang bagi kita untuk membahas meteran air dan wawasan menarik seputar industri air. Di setiap episode, kami berbincang bersama para profesional industri yang ahli dalam segala hal terkait katup, meteran, dan pengetahuan praktik terbaik di industri air. Kali ini, kami bersama Colin Kirkland dari BERMAD Australia, salah satu insinyur di BERMAD AU.

Ia memiliki pengalaman lebih dari 30 tahun di industri, bekerja pada pipa-pipa yang dapat mengalami water hammer. Colin, saya sangat antusias untuk berbicara dengan Anda tentang water hammer hari ini. Istilah ini sering kita dengar. Ini adalah masalah yang sangat umum. Water hammer dapat menimbulkan konsekuensi signifikan di seluruh jaringan pipa dalam berbagai skenario, jadi sangat menarik kita bisa membahasnya secara mendalam hari ini.

Sebelum kita masuk ke beberapa skenario, dan saya tahu saya juga punya cerita tentang water hammer yang ingin saya bagikan, sebenarnya apa itu water hammer? Bagaimana Anda akan mendeskripsikannya?

Jadi, water hammer adalah fenomena yang terjadi pada setiap pipa suplai air di mana terjadi peningkatan air yang sangat cepat, jauh melebihi kondisi normal, umumnya disebabkan oleh perubahan aliran yang mendadak. Jadi jika kita melihat perubahan aliran yang cepat, misalnya ketika seseorang menutup katup dengan sangat cepat, kita cenderung melihat kenaikan tekanan yang sangat tajam, yang kemudian memantul kembali ke dalam sistem.

Sekarang, water hammer ini dapat bergerak dengan kecepatan yang luar biasa. Jika sebuah pipa terisi penuh air dan kita melewatinya, misalnya pada pipa baja, water hammer dapat bergerak hingga satu kilometer per detik, seribu meter per detik.

Wow.

Tetapi jika itu adalah pipa yang lebih fleksibel dan bertekanan lebih rendah, seperti polly, gelombang tekanan tersebut dapat bergerak dengan kecepatan tiga hingga 400 meter per detik, namun itu tetap merupakan gelombang tekanan yang bergerak sangat cepat seperti yang terjadi pada jaringan akibat seseorang menutup katup. Jadi, apa itu water hammer? Water hammer adalah perubahan cepat atau peningkatan tekanan yang cepat melebihi kondisi operasi normal yang dihasilkan oleh perubahan aliran yang mendadak.

Sangat menarik. Sangat menarik. Dan itu juga membuat, dengan perubahan tekanan itu, menghasilkan suara yang luar biasa juga.

Bisa, ya. Itu juga agak menakutkan.

Ya, memang bisa, memang bisa! Saya ingat dulu saya tinggal di sebuah gedung apartemen dan kami mengalami water hammer. Gedungnya sangat tua, indah, dan pipa-pipanya juga sudah tua. Lalu muncul water hammer dan itu sangat mengganggu, bisa terjadi kapan saja, siang atau malam, benar-benar tidak terduga, dan saat semuanya terasa tenang tiba-tiba terdengar ketukan itu dan saya berpikir, tidak, jangan lagi.

Ya. Situasi itu memang sering terjadi. Saya masih ingat anak saya yang dulu bekerja shift malam dan dia pulang ke rumah lalu mandi di malam hari, setelah mematikan shower, setiap malam Anda akan mendengar suara gedebuk, gedebuk, gedebuk, tahu kan? Jadi ya, itu terjadi baik di rumah tangga maupun, seperti dalam situasi Anda, mungkin Sarah adalah seseorang yang membuka dan menutup katup dengan sangat cepat. Karena kalau dipikir-pikir, bertahun-tahun lalu kita tidak punya keran model tekan. Jadi saat kita ke wastafel, kita punya keran yang bisa dibuka dan ditutup seketika. Dulu, keran harus diputar dan butuh waktu lebih lama untuk menutupnya. Kita tidak mengalami water hammer seburuk sekarang, tapi saat ini kita menghasilkan banyak hal yang menyebabkan perubahan aliran secara cepat. Itulah tepatnya yang terjadi. Jadi mungkin dalam kasus Anda, itu bisa saja karena seseorang menyalakan dan mematikan beberapa katup. Bisa juga karena ada udara di sistem air panas yang kembali dan terkompresi. Bisa jadi banyak penyebabnya, tapi ini memang umum. Ada di mana-mana. Tidak akan pernah hilang, tapi kita bisa mengatasinya dan memperbaikinya.

Saya senang mendengarnya. Jadi, bagaimana katup pelepas udara pada pipa dapat mengurangi efek water hammer?

Ya. Pertanyaan yang bagus. Jadi, bahkan jika saya kembali ke pertanyaan Anda tentang gedung apartemen Anda, hampir setiap insinyur hidrolik selalu berusaha memiliki suatu sistem. Jika ada suplai air di dalamnya, harus hanya ada air, kita tidak ingin ada udara di dalamnya karena jika ada udara di pipa air, udara itu bisa dikompresi. Jadi jika bisa dikompresi dan kita membuka katup lalu membiarkan air mengalir, kemudian kita menutupnya secara tiba-tiba, itu bisa menciptakan efek pantulan di mana pipa bergetar dan segala sesuatu terjadi.

Hal yang sama terjadi pada bangunan komersial yang sangat besar, di pertambangan, atau pada irigasi yang bekerja dengan cara yang persis sama. Bagaimana katup pelepas udara baru menjadi bagian dari sistem tersebut? Jadi, katup pelepas udara dirancang untuk secara otomatis melepaskan udara yang terperangkap jika ada di dalam produk dari pipa. Jadi hanya ada air di dalamnya, sehingga hal ini dapat memberikan dampak besar.

Itu hanya salah satu aspeknya. Aspek lainnya adalah, Anda dapat menggunakan katup pelepas udara untuk pencegahan water hammer. Misalnya, jika saya mengisi pipa terlalu cepat, saya bisa menciptakan water hammer. Jika saya memasang katup anti-slam, saya dapat mengontrol laju pengisian. Jadi air keluar dengan laju yang terkontrol dan menghindari water hammer.

Jadi, katup pelepas udara dapat digunakan dalam berbagai aplikasi di jaringan air mana pun untuk memastikan kita meminimalkan terjadinya water hammer.

Saya akan menanyakan tentang anti slam sebentar lagi, tetapi sebelum itu, Anda tadi menyebutkan tentang adanya vakum dengan keberadaan udara di dalam pipa. Apakah ada masalah saat memutus vakum?

Ya. Jadi idealnya, seperti yang saya katakan sebelumnya, kita tidak ingin ada udara di dalam pipa. Namun dalam beberapa kondisi, jika saya memberikan contoh aplikasi yang paling dasar, bayangkan kita memiliki pompa di titik rendah yang memompa air ke atas bukit dan saat bukit menurun di sisi sebaliknya, air mengalir ke dalam tangki. Jika kita mematikan pompa, air yang bergerak naik menuju puncak bukit akan berhenti, tetapi air di puncak bukit akan mengalir turun ke dalam tangki. Pada saat itu, terjadi pemisahan kolom. Ini adalah fenomena di mana tekanan di dalam pipa turun di bawah tekanan atmosfer dan udara masuk ke dalam pipa.

Sekarang, ketika udara tersebut masuk dan kolom air kemudian kembali menyatu, jika udara keluar terlalu cepat, akan terjadi water hammer. Itulah masalah pemisahan kolom. Jadi kita bisa memasang katup pelepas udara yang dapat memasukkan udara dengan sangat cepat, tetapi mengeluarkannya dengan sangat lambat pada laju yang terkontrol untuk menghindari terjadinya water hammer. Dan itulah, seperti yang Anda sebutkan sebelumnya, fungsi dari katup anti-slam.

Hmm. Menarik. Sangat menarik. Jadi sepertinya, katup pelepas udara sebenarnya dapat menghasilkan water hammer dalam beberapa hal.

Saya sangat sedih untuk mengatakan bahwa… jadi ya, mereka bisa, ya.

Jadi ada banyak perangkat lunak pemodelan di luar sana, yang digunakan para insinyur untuk merancang pipa dan melihat aspek water hammer, dan mereka benar-benar dapat memodelkan situasi di mana pemisahan kolom itu terjadi. Dan memiliki katup yang benar-benar dirancang khusus untuk pemisahan kolom air, seperti Fox RFP, yang kami sebut sebagai rapid filling prevention atau katup udara tipe anti-slam, sekali lagi, seperti yang saya katakan, membiarkan udara masuk dengan sangat cepat, tetapi pada laju yang terkontrol, membiarkannya keluar. Dan kita tahu itu efektif. Dan saat ini, ada jauh lebih banyak informasi tentang bagaimana kita dapat memanfaatkan ini dan jika Anda memiliki kriteria yang tepat, mereka dimasukkan ke dalam perangkat lunak pemodelan dan Anda dapat melihat hasilnya sangat, sangat baik.

Jadi ini aman dan sudah terbukti saat ini. 15-20 tahun yang lalu, hal ini hampir tidak pernah terdengar. Tapi sekarang, seiring dengan kemajuan teknologi, ini adalah cara yang sangat baik untuk memanfaatkan sebuah produk guna meminimalkan water hammer dan katup pelepas udara dalam keseluruhan sistem adalah komponen yang sangat kecil. Biasanya hanya persentase yang sangat, sangat kecil dari biaya seluruh jaringan, tetapi bisa sangat efektif. Dan bagi sebagian orang mereka berpikir, ya, ini tidak cukup mahal, tetapi jika Anda memasukkannya ke dalam perangkat lunak dan melihat hasilnya, itu sudah terbukti.

Menarik. Menarik. Dan perangkat lunak ini benar-benar terdengar seperti Anda dapat mengurangi sebagian risiko dan mengurangi beberapa komplikasi yang dapat terjadi akibat water hammer serta benar-benar memahami seperti apa situasi Anda dengan melihatnya melalui simulasi.

Kamu melihatnya secara real time, Sarah.

Jadi, yang kamu lihat adalah, mari kita matikan pompa dalam lima detik, lalu matikan dalam 10 detik, lalu matikan dalam 20 detik dan lihat bagaimana gelombang tekanan benar-benar bekerja. Mari kita lihat bagaimana komponen-komponen bekerja dalam situasi tersebut. Dan ya, ini mengurangi atau menghilangkan risiko, yang merupakan hal utama, karena ini mensimulasikan, semoga, apa yang akan terjadi, selama kamu memasukkan informasi yang benar. Dan itulah yang sangat kami pahami di Bermad, yaitu bagaimana membantu para pengguna produk tersebut untuk memastikan bahwa pemodelannya sudah benar, sehingga mendapatkan hasil yang tepat.

Sangat berharga.

Ya.

Mari kita istirahat sejenak sebelum kita kembali membahas tentang meminimalkan water hammer pada instalasi kompleks dengan topografi yang bervariasi.

Anda sedang mendengarkan Controlling Water, podcast Bermad. Sumber utama Anda untuk wawasan seputar teknologi air, katup, dan meteran. Untuk informasi lebih lanjut mengenai produk atau topik yang dibahas dalam episode ini, serta berbagai sumber daya dan artikel yang dirancang untuk mendukung Anda sebagai profesional di bidang air, kunjungi https://www.bermad.com.au.

Sekarang, kita kembali ke acara.

Saya sadar bahwa kita telah membahas beberapa perangkat lunak pemodelan di episode lain tentang water hammer. Kami akan menambahkan detail tersebut ke catatan acara episode ini, yang tentunya menarik.

Luar biasa!

Luar biasa.

Jadi, saya ingin memberikan sebuah skenario, Colin, misalnya desain pipa Anda sangat rumit, atau berada di topografi yang curam. Solusi apa saja yang bisa Anda pikirkan untuk meminimalkan water hammer dalam situasi ini?

Tepat sekali. Jadi, ada banyak solusi berbeda, mungkin saja, Sarah. Pada topografi yang curam, biasanya terdapat tekanan statis yang tinggi. Jadi ketika pompa tidak berjalan, tekanan di pipa tetap sangat tinggi, tetapi saat pompa mulai beroperasi, tekanan tersebut meningkat untuk memungkinkan air mengalir. Beberapa solusi yang mungkin, tergantung pada hasil yang didapat, bisa berupa apa yang kita sebut sebagai tangki lonjakan atau tangki lonjakan satu arah. Ini adalah tangki berukuran sangat besar dengan ukuran tertentu, yang di dalamnya terdapat kantong udara atau tekanan udara, yang membantu menyerap gelombang balik dan juga memastikan agar udara tidak masuk ke jaringan. Tangki ini mengisi ruang kosong jika terjadi pemisahan kolom, teknologi yang sangat baik dan terbukti, mahal, sangat besar, solusi yang benar-benar bagus, tetapi dalam beberapa kondisi praktis, tidaklah praktis.

Misalnya, jika kita berada di kota besar dan memiliki stasiun transfer besar dan harus menempatkan dua tangki berkapasitas 20.000 liter di pinggir jalan. Itu tidak akan praktis. Jadi, apa saja solusi lainnya? Mungkin ada katup pelepas tekanan. Dengan kata lain, katup pelepas yang sangat cepat yang dapat langsung menghilangkan lonjakan tekanan tersebut. Atau kita mungkin memiliki katup pelepas udara yang dapat membiarkan udara masuk dan mengontrol pembuangannya. Atau bahkan kita mungkin memiliki produk yang dipasang pada pompa untuk memastikan pompa tidak mati terlalu cepat; ini disebut kontrol pompa. Jadi pada dasarnya, saat pompa mulai beroperasi, kita akan membiarkan katup terbuka secara perlahan dan bertahap, dan membiarkan air mengisi jaringan secara bertahap. Dan saat pompa dimatikan, sebelum benar-benar mati, kita akan menutup katup ini dengan sangat perlahan dan bertahap, lalu mematikan pompa setelah aliran hampir nol. Jadi ada banyak solusi untuk aplikasi yang berbeda, untuk kualitas air yang berbeda, segmen pasar yang berbeda, yang menciptakan harga yang tepat, solusi yang tepat, dan solusi praktis untuk masalah yang mungkin terjadi.

Menarik, jadi, mari kita balik sedikit skenarionya.

Tentu.

Katakanlah Anda memiliki topografi yang datar. Solusi apa yang akan sesuai?

Ya. Jadi ada dua situasi yang sangat berbeda. Mari kita ambil contoh praktis sebuah pertanian di daerah pedesaan yang sangat datar dengan jaringan pipa yang sangat panjang menuju ke sprinkler, misalnya. Ketika Anda tidak memiliki banyak tekanan statis atau tekanan yang ada saat pompa dimatikan, kemungkinan besar akan terjadi pemisahan kolom. Itu adalah kondisi di mana tekanan dalam pipa turun di bawah nol sehingga udara masuk dalam jumlah besar. Dan tentu saja, ketika udara sudah berada di dalam pipa, yang dapat mengempis, hal itu bisa menyebabkan water hammer. Jadi kita membutuhkan produk yang benar-benar dapat mengurangi risiko tersebut dan melepaskan udara dengan laju yang terkontrol.

Jadi, meskipun alat seperti tangki penahan lonjakan akan sangat ideal dalam situasi tersebut, ukurannya bisa sangat besar dan harganya sangat mahal bagi petani irigasi untuk membelinya. Itu tidak praktis.

Benar.

Tetapi jika itu adalah otoritas air, mereka mungkin memutuskan, tidak, kami punya lahannya, kami punya ruangnya. Kami mungkin memutuskan untuk melakukannya. Jadi, itu tergantung pada apa yang praktis untuk instalasi tertentu. Tidak ada yang salah dengan salah satu pilihan, yang penting adalah apa yang tepat untuk pekerjaan yang tepat.

Tentu saja. Tentu saja. Dan apakah tersedia opsi dengan biaya rendah?

Ya.

Apakah itu ada?

Tentu saja. Katup pelepas udara adalah contoh klasik dari hal tersebut karena sebuah katup pelepas pada jaringan pipa sepanjang lima kilometer mungkin hanya merupakan investasi sebesar $5.000 dalam sebuah infrastruktur senilai $10 juta. Namun, efektivitas produk tersebut untuk benar-benar bekerja dan mengendalikan pelepasan udara bisa sangat luar biasa dan sudah terbukti. Hal ini dapat dimodelkan. Dapat dilihat. Dan saat ini, teknologi yang berkembang untuk benar-benar menunjukkan produk-produk ini bekerja dengan baik dan efektif sudah terbukti. Jadi, kami sangat bangga dapat dikaitkan dengan jenis produk tersebut, tetapi ini bukan hanya soal memiliki produk, melainkan juga mengetahui bahwa Anda memasangnya pada aplikasi yang tepat, lokasi yang tepat, dan dapat dimodelkan dengan benar serta tampak beroperasi sesuai dengan desain dan tujuan penggunaannya.

Tentu saja. Sepertinya benar-benar mempertimbangkan dan memahami semua faktor yang terlibat sangat penting untuk menemukan solusi yang tepat. Jadi, saya ingin membahas tentang katup anti-slam.

Apa saja desain katup udara yang berbeda dalam katup anti-slam yang dapat mencegah water hammer?

Tentu saja. Di Australia, Sarah, ada satu subbagian khusus yang menjelaskan berbagai fungsi yang ada. Dan mungkin ada sekitar empat atau lima jenis desain utama yang diadopsi oleh banyak produsen, tetapi biasanya semuanya bermuara pada dua fungsi utama. Salah satunya pada dasarnya menyatakan, dan ini umum dikenal di industri sebagai RFP, rapid filling prevention (pencegahan pengisian cepat). Secara umum, ini berarti: Saya akan mengizinkan laju pelepasan udara yang terkontrol pada tingkat yang aman, tetapi jika mencapai tingkat yang tidak terkontrol, dengan kata lain, kecepatan udara yang keluar dari katup terlalu tinggi dan akan menimbulkan water hammer, maka saya akan memperlambat laju tersebut.

Benar.

Jadi dikatakan sesuai dengan tujuan. Bagus. Saya membiarkan katup mengisi dan itu benar-benar hebat. Dan memungkinkan sejumlah besar udara masuk kembali ke pipa, tetapi tetap aman. Situasi lain yang kita miliki adalah apa yang kita sebut sebagai katup udara anti-slam, yang dirancang untuk mengatasi masalah water hammer. Ini terjadi saat terjadi pemisahan kolom. Ini adalah saat sejumlah besar udara masuk ke dalam pipa dengan sangat cepat untuk mencegah terjadinya vakum. Kemudian terdapat orifis yang sangat kecil yang membuang udara dengan laju yang sangat, sangat lambat dan terkontrol. Jadi, kantong udara di dalam pipa tersebut digunakan untuk menekan dan membuat dua bagian air kembali bersatu dengan sangat lembut.

Oleh karena itu istilah anti-slam.

Anti-slam! Tepat sekali, karena meskipun saya tidak suka, katup udara dapat menyebabkan water hammer. Namun, katup anti-slam dirancang untuk mencegah hal tersebut.

Luar biasa. Sangat menarik. Jadi, jika desain orifis pelepasan tetap seperti anti-slam adalah yang terbaik, apakah kita sebaiknya menggunakan jenis katup udara ini di sepanjang seluruh pipa?

Lihat, itu bisa dilakukan, Sarah, secara umum baik tetapi ini bukan praktik yang umum karena sebagian besar pipa biasanya tetap terisi penuh hampir sepanjang waktu. Pipa-pipa tersebut benar-benar hanya dikosongkan saat pemeliharaan atau ketika terjadi suatu peristiwa besar. Namun, perlu diketahui bahwa ada banyak pipa, misalnya pipa utama air limbah yang naik, yang mulai dan berhenti hingga 300 kali sehari dan akan mengisi serta mengosongkan sebagian pipa setiap hari.

Jadi jika kita memasang katup anti-slam di setiap lokasi, karena katup tersebut memiliki orifis kecil yang terbatas untuk pembuangan udara, maka bisa memakan waktu terlalu lama untuk mengisi pipa tersebut. Jadi, secara umum tidak praktis untuk memasangnya di semua instalasi kecuali jika pipa tersebut memang selalu terisi penuh sepanjang waktu. Maka biasanya kita akan mempertimbangkan anti-slam dengan orifis tetap di lokasi-lokasi strategis yang memang kritis. Misalnya di stasiun pompa, di titik di mana Anda telah memodelkan pemisahan kolom, atau mungkin sebelum katup utama di mana saat mereka menutup katup yang sangat besar secara fisik, kita hanya ingin memastikan agar pemisahan kolom tersebut menyatu kembali secara perlahan. Jadi, ini memang lebih merupakan katup strategis yang dirancang untuk mengatasi masalah water hammer.

Dan sepertinya, jika kita kembali pada pengalaman yang dimiliki Bermad dan perangkat lunak pemodelan yang tadi kita bicarakan juga, kemampuan untuk membuat keputusan strategis tentang di mana menempatkan jenis katup tertentu ini menjadi sangat penting.

Dan itulah yang dapat dilakukan perangkat lunak pemodelan secara akurat, sementara saya tidak bisa. Saya memang punya firasat yang cukup baik tentang di mana itu akan terjadi, tetapi perangkat lunak akan memberi tahu Anda secara spesifik di lokasi tersebut. Dan terkadang Anda melihat laporan dan merasa itu tidak terlihat benar, tetapi itulah faktanya. Dan itulah mengapa terkadang saat pemasangan, orang akan bertanya dan berkata, tidak tahu mengapa itu tidak dipasang di sini, tapi bagaimanapun juga, itulah yang akan kita lakukan. Namun perangkat lunak benar-benar mengidentifikasinya.

Luar biasa, menarik. Colin, terima kasih telah bergabung bersama saya hari ini. Ini adalah obrolan yang sangat menyenangkan tentang water hammer. Saya telah belajar banyak.

Senang sekali. Terima kasih.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang industri air, termasuk produk, tips, instalasi, operasi, dan teknik pemeliharaan, kunjungi Bermad.com hari ini. Anda juga dapat berlangganan buletin industri kami. Anda akan bergabung dengan lebih dari 3000 profesional industri lainnya dan belajar dari tim spesialis industri Bermad yang berpengalaman.

Terima kasih telah menyimak episode Controlling Water kali ini. Untuk episode lainnya, sumber daya, dan informasi lebih lanjut, kunjungi https://www.bermad.com.au hari ini.