Bagaimana Cara Mengurangi Kerugian yang Disebabkan oleh Water Hammer?

2024-12-25

Apa itu Fenomena Palu Air?

Water hammer terjadi ketika listrik padam secara tiba-tiba atau penutupan katup yang cepat, inersia aliran air menghasilkan gelombang kejut, mirip dengan dampak palu, oleh karena itu disebut "water hammer".

Di stasiun pompa, water hammer dapat dikategorikan menjadi water hammer start, water hammer penutup katup, dan water hammer penghentian pompa (yang terjadi karena pemadaman listrik mendadak atau sebab serupa). Dua jenis water hammer pertama, dalam prosedur pengoperasian normal, tidak menimbulkan risiko signifikan terhadap keselamatan peralatan. Namun, tekanan yang disebabkan oleh matinya pompa water hammer seringkali sangat tinggi dan dapat mengakibatkan kecelakaan.

Apa Fenomena Palu Air Mati Pompa?

Apa yang disebut “palu air mati pompa” mengacu pada fenomena kejutan hidrolik yang disebabkan oleh perubahan mendadak dalam kecepatan aliran di pompa dan pipa tekanan ketika katup ditutup selama listrik padam atau alasan lain, yang menyebabkan fluktuasi tekanan. Misalnya, kesalahan pada sistem tenaga atau peralatan listrik, atau kegagalan yang terjadi sesekali pada unit pompa, dapat menyebabkan penutupan katup pompa sentrifugal, yang memicu penghentian pompa air (water hammer).

Tekanan puncak palu air penghentian pompa dapat mencapai 200% dari tekanan operasi normal, atau bahkan lebih tinggi, yang dapat menyebabkan kerusakan pada pipa dan peralatan. Kecelakaan biasa mengakibatkan "kebocoran air" atau gangguan pasokan air, sedangkan kecelakaan parah dapat menyebabkan banjir di stasiun pompa, kerusakan peralatan, kerusakan fasilitas, dan bahkan cedera atau kematian.

Bagaimana Cara Mengurangi Kerugian yang Disebabkan oleh Water Hammer?

Water hammer adalah masalah umum dalam sistem distribusi air, dan terdapat berbagai tindakan perlindungan yang tersedia untuk mengurangi dampaknya. Namun, langkah-langkah ini harus disesuaikan dengan penyebab spesifik terjadinya water hammer. Berikut adalah beberapa metode yang umum digunakan:

Mengurangi Laju Aliran di Pipa:

Menurunkan laju aliran dalam pipa dapat mengurangi tekanan water hammer sampai batas tertentu. Namun, hal ini mungkin memerlukan peningkatan diameter pipa, sehingga menambah biaya proyek. Saat memasang pipa, penting untuk menghindari situasi di mana terjadi perubahan kemiringan secara tiba-tiba atau pembentukan gundukan (titik tinggi) pada saluran.

Selain itu, mengurangi panjang pipa juga dapat membantu, karena pipa yang lebih panjang biasanya mengakibatkan water hammer yang lebih besar selama penghentian pompa. Salah satu pendekatannya adalah dengan membagi satu stasiun pompa menjadi dua dan menggunakan sumur hisap untuk menghubungkan kedua stasiun tersebut.

Besarnya water hammer selama penghentian pompa terutama terkait dengan tinggi geometri stasiun pompa. Semakin tinggi tinggi geometrik maka semakin besar pula potensi terjadinya water hammer. Oleh karena itu, penting untuk memilih head pompa yang sesuai berdasarkan kondisi setempat.

Setelah pompa dimatikan, sistem harus menunggu hingga pipa di bagian hilir katup periksa terisi air sebelum menghidupkan kembali pompa. Selama penyalaan pompa, sangat penting untuk tidak membuka katup saluran keluar pompa sepenuhnya, karena hal ini dapat menyebabkan water hammer yang signifikan. Banyak kejadian water hammer besar di stasiun pompa terjadi dalam kondisi seperti ini.

Memasang Perangkat Mitigasi Palu Air:

(1) Mengadopsi Teknologi Kontrol Tekanan Konstan:

Sistem kontrol otomatis PLC (Programmable Logic Controller) dapat digunakan untuk mengatur kecepatan pompa melalui kontrol frekuensi variabel. Karena tekanan dalam jaringan distribusi air berfluktuasi seiring dengan perubahan kondisi pengoperasian, lonjakan atau penurunan tekanan sering terjadi, sehingga menimbulkan risiko water hammer dan kerusakan pada pipa dan peralatan. Dengan memantau tekanan dan mengendalikan pengoperasian pompa—menghidupkan atau mematikannya, atau menyesuaikan kecepatannya—sistem mempertahankan tekanan konstan. Hal ini membantu mencegah fluktuasi tekanan yang besar dan mengurangi kemungkinan terjadinya water hammer.

(2) Memasang Penahan Palu Air:

Perangkat ini terutama mencegah water hammer yang disebabkan oleh matinya pompa dan biasanya dipasang di dekat saluran keluar pompa. Mereka menggunakan tekanan di dalam pipa untuk mengaktifkan katup pelepas tekanan ketika tekanan turun di bawah ambang batas yang ditentukan, sehingga air dapat dibuang untuk mengurangi tekanan. Hal ini membantu menyeimbangkan tekanan pipa lokal dan mencegah kerusakan akibat water hammer. Penahan palu air umumnya tersedia dalam tipe mekanis dan hidrolik. Penahan mekanis memerlukan pengaturan ulang manual setelah aktivasi, sedangkan penahan hidrolik memerlukan pengaturan ulang secara otomatis.

(3) Memasang Katup Periksa Penutupan Lambat pada Pipa Berdiameter Besar:

Katup periksa yang menutup secara perlahan dapat secara efektif mengurangi palu air yang disebabkan oleh matinya pompa. Namun, karena tindakan katup memungkinkan sebagian air mengalir kembali, maka diperlukan pipa pelimpah di sumur hisap. Katup periksa yang menutup lambat tersedia dalam dua jenis: tipe berdasarkan berat dan tipe penyimpan energi. Katup-katup ini dapat diatur agar menutup dalam jangka waktu tertentu. Biasanya, katup menutup 70%-80% dalam waktu 3 hingga 7 detik setelah listrik padam, dan sisa penutupan 20%-30% memerlukan waktu 10 hingga 30 detik, bergantung pada kondisi pompa dan saluran pipa. Penting untuk dicatat bahwa ketika terdapat titik tinggi (punuk) di dalam pipa, water hammer yang disebabkan oleh pemisahan kolom dapat terjadi, dalam hal ini katup periksa yang menutup lambat menjadi kurang efektif.

(4) Memasang Menara Pengatur Tekanan Satu Arah:

Menara pengatur tekanan satu arah dapat dibangun di dekat stasiun pompa atau pada titik yang sesuai di dalam pipa. Ketinggian air di menara harus lebih rendah dari tekanan pipa pada saat itu. Ketika tekanan pipa turun di bawah permukaan air menara, air ditambahkan dari menara ke pipa untuk mencegah kolom air terpisah dan untuk menghindari water hammer. Namun tindakan ini tidak terlalu efektif untuk mencegah water hammer akibat penutupan katup. Selain itu, katup satu arah yang digunakan di menara harus dapat diandalkan, karena kegagalan dapat menyebabkan water hammer yang signifikan.

(5) Pemasangan Pipa Bypass (Katup) di Stasiun Pompa:

Pada kondisi normal, tekanan pada sisi pelepasan pompa lebih tinggi dibandingkan pada sisi hisap, sehingga menyebabkan check valve menutup. Ketika terjadi pemadaman listrik secara tiba-tiba, tekanan pada sisi pelepasan pompa turun tajam, sedangkan tekanan sisi hisap meningkat drastis. Perbedaan tekanan memaksa air bertekanan tinggi sementara dalam pipa hisap untuk membuka katup periksa, mengirimkan air ke sisi pelepasan bertekanan rendah. Proses ini membantu menyamakan tekanan di kedua sisi pompa, sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya water hammer.

(6) Memasang Beberapa Katup Periksa:

Untuk jaringan pipa yang panjang, memasang beberapa katup periksa dapat membagi pipa menjadi beberapa bagian. Setiap bagian akan memiliki katup periksa sendiri. Jika terjadi water hammer, aliran air terbagi menjadi beberapa bagian yang lebih kecil karena setiap check valve menutup secara berurutan. Head tekanan yang lebih kecil di setiap bagian mengurangi besarnya water hammer. Metode ini khususnya berguna untuk sistem dengan perbedaan head vertikal yang besar. Namun, hal ini tidak dapat menghilangkan risiko pemisahan kolom air. Kelemahan utamanya adalah selama pengoperasian normal, hal ini meningkatkan konsumsi energi pompa dan biaya operasional.

Dengan menerapkan strategi ini, dampak water hammer pada sistem pasokan air dapat dikurangi secara efektif, sehingga menjamin keselamatan dan efisiensi pengoperasian.

Jika Anda tertarik dengan artikel ini atau memiliki pertanyaan tentangnya, silakan kontrak saya dengan bebas kapan saja~~~

whatsapp: +86 18159365159

Surel:victor@gntvalve.com

Sebelumnya:Bagaimana Cara Melindungi Terhadap Palu Air Tersandung Pompa?

Berikutnya:Aksesori utama katup kontrol