Efek Water Hammer Dan Cara Pencegahannya

Efek Water Hammer dan Cara Pencegahannya

Bila kecepatan aliran massa air di dalam saluran pipa dikurangi atau dihentikan sama sekali, maka akan menimbulkan kenaikan tekanan di dalam pipa tersebut. Tekanan ini terjadi karena adanya kejutan aliran akibat perubahan energi kinetis massa air yang mengalir menjadi energi regangan. Fenomena ini dikenal dengan nama pukulan air (water hammer). Energi regangan yang terjadi disamping diserap oleh massa air, juga diserap oleh dinding pipa untuk proses kompresi baik secara longitudinal maupun secara tangensial. Proses kompresi ini menjalar disepanjang pipa sebagai gelombang tekanan dan bergerak dengan kecepatan gelombang suara melalui medium air di dalam saluran pipa. Kenaikan tekanan yang menimbulkan kompresi pada dinding saluran pipa dapat menyebabkan saluran pipa pecah. Karena itu perlu dibangun suatu konstruksi instalasi pipa yang dapat mengurangi kenaikan tekanan, sehingga efek  water hammer  yang mungkin timbul dapat dikurangi. Di dalam membahas proses terjadinya water hammer  berarti harus membahas mengenai perjalanan gelombang tekanan melalui medium air di dalam saluran pipa. Pada gambar akan dijelaskan proses penjalaran gelombang tekanan tersebut untuk kasus penutupan katup secara tiba-tiba.

Gambar . Efek Water Hammer Hammer

a.

Gambar (a) Air di dalam reservoir mengalir ke dalam pipa masih dalam keadaan sempurna dimana kecepatan aliran konstan karena tidak ada perlakuan

b.

Gambar (b) Terjadi penutupan secara tiba-tiba sehingga kecepatan aliran sama dengan nol di daerah dekat katup. Tekanan juga akan bertambah serta gelombang akan dapat menuju reservoir

c.

Gambar (c) Tekanan balik yang terjadi akan terus bertambah memenuhi seluruh pipa sehingga gelombang awal yang terjadi pada pipa bertambah sampai memenuhi pipa dan kecepatan dalam pipa menjadi sama dengan nol

d.

Gambar (d) Gelombang yang memenuhi pipa akan bertambah dan kecepatan aliran gelombang tertentu menuju kearah sumbu penutupan dan berakhir pada waktu t = 21/c dan

gerakan gelombang balik mengakibatkan adanya aliran yang ditekan menuju reserv reservoir oir dengan kecepatan. kecepa tan. e.

Gambar (e) Gelombang tersebut akan terus kearah sumbu penutupan sampai batas waktu tertentu sehingga menekan air untuk kembali ke reservoir dengan kecepatan Vo menuju keadaan stabil

f.

Gamb Gambar ar ( f ) Gelombang yang telah sampai ke sumber penutupan akan mengalami osilasi kebawah, dimana V = Vo , V = O. Terjadi kembali kearah sekitar sumber penutupan. Hal ini akan berlangsung sampai tekanan air akan mencapai keadaan stabil. Untuk kasus sederhana pada peristiwa water hammer , dapat dilihat pada gambar diatas yaitu ketika katup ditutup secara tiba-tiba. Pada waktu gelombang tekanan meningkat hingga pada titik x = c

t

t

katup ditutup,

dimana c adalah

gelombang kecepatan. Gelombang merambat dengan kecepatan V 0 dan air bergerak  perlahan. Tekanan pada daerah 0-X akan meningkat secara signifikan dan diameter pipa akan meningkat tegangannya. Tekanan fluida akan meningkat karena dikompresi. Energi tegangan dalam pipa tidak terjadi terus menerus dan akan menimbulkan gaya bolak balik aliran dalam reservoir akibat penutupan katup secara tiba-tiba dalam arah tekanan radiasi. Gelombang akan kembali ke katup dengan kecepatan c gambar d dan e = 21/c(T) gbr e. Selanjutnya gelombang tekanan akan mengalami penurunan dan mengikuti reservoir dan seluruh rangkaian akan diulang kembali. Dalam kenyataannya gesekan meredam osilasi. Kerusakan dan pencegahan efek  water hammer  : 1. Kerusakan karena benturan air a. pompa dan katup dapat pecah karena lonjakan tekanan pada waktu terjadi bentturan air b. pipa dapat kempis karena tekanan negatif (tekanan vakum) yang terjadi didalam pipa belakang pompa atau katup

c.  jika putaran balik dari pompa tidak dapat dicegah dapat timbul kerusakan kerusakan akibat putaran air 2. Pencegahan benturan air a. untuk menghindari tekanan negatif dan pemisah kolom zat cair,dapat digunakan tiga cara yaitu pada gaya ,laluan fluida danntangki peredam b. pencegahan lonjakan tekanan 1. penutupan lambat 2. pelepasan tekanan. Disini

digunakan

katup

pelepas

kenaikan

tekanan

didalam

pipa

penutupan

cepat.Biasanya katup cegah mengalami mkelambatan dalam penutupan pada waktu terjadi aliran balik.Untuk itu ada katup yang mempunyai pemberat atau pegas.Dengan demikian katup akan tutup secara paksa sesaat sebelum terjadi aliran balik.