Insatalasi penyediaan air bersih yang memanfaatkan aliran secara alami tanpa menggunakan pompa air disebut instalasi pipa air grafitasi. Instalasi itu banyak digunakan di rumah rumah pribadi, perkantoran, hotel, kampus-kampus, dan lain sebagainya. Peralatan utama instalasi itu adalah tangki air, pipa-pipa, keran-keran air, dan peralatan lain yang sejenis. Karena memanfaatkan grafitasi maka tangki air harus diletakkan di tempat yang paling tinggi, bisa di atap atau diberi penyangga tersendiri semacam menara, sehingga air secara alami mampu mengalir melalui pipa-pipa menuju keran-keran air dan atau peralatan sejenis. Namun demikian sering dijumpai, bahkan hampir selalu terjadi, walaupun tangki air penuh namun ketika kran dibuka aliran air tidak lancar bahkan tidak mengalir sama sekali.  Kasus itu terjadi baik pada instalasi yang baru saja selesai dipasang maupun yang sudah berumur. Hal itu sering menimbulkan anggapan bahwa pipa tersumbat oleh benda asing yang mengendap di dalam pipa. Anggapan itu benar bila pipa sudah sangat berumur, tetapi tidak untuk pipa yang baru. Bahkan kalaupun  pipa sudah sangat berumur, endapan lumut atau endapan kotoran yang terjadi di dalam pipa tetap masih menyisakan lubang sehingga air secara grafitasi masih mampu mengalir. Oleh karena itu timbul pertanyaannya mengapa aliran tersumbat, benda apa yang menyumbat aliran, dan bagaimana cara mengatasinya?

Kantong Udara

Pada saat pipa kosong, udara menerobos masuk memenuhi pipa, baik di jalur pipa horisontal, vertikal, maupun di titik-titik belok pipa atau yang disebut knee/elbow. Ketika pipa kosong tadi dialiri air secara grafitasi, udara di dalam pipa terdesak dan membentuk gelembung-gelembung udara. Gelembung udara di dalam pipa horisontal bergerak  mengikuti arah aliran air, sementara gelembung udara yang terjadi di dalam pipa vertikal – karena berat jenisnya jauh lebih ringan dibanding air – melayang ke atas melawan aliran air. Gelembung-gelembung udara dari pipa horisontal dan pipa vertikal bertemu di knee. Gelembung-gelembung udara yang bertemu di knee berkumpul membentuk kantong udara yang tidak mampu bergerak baik mengikuti arah aliran atau melawan arah aliran (lihat Gb. 1).

Kantong udara itu diam atau terjebak di dalam knee. Kantong udara inilah yang menyumbat aliran air sehingga aliran air di dalam pipa tersendat. Dengan demikian jelas bahwa kantong udara yang terjebak di knee pada instalasi pipa air bersih menjadi sumbat bagi kelancaran aliran air. Karena yang kantong udara bertindak sebagai sumbat sering pula kantong udara itu sumbat udara.

Pipa Ventilasi

Sumbat udara yang terjadi di knee harus dihilangkan agar aliran grafitasi mampu mengalir dengan lancar.  Bagaimana cara menghilangkan sumbat udara itu ? Salah satu cara yang digunakan adalah memanfaatkan sifal alami udara. Udara jauh lebih ringan dibanding air, sehingga apabila udara terjebak di dalam aliran air udara cenderung melayang menuju titik tertinggi. Agar udara yang terkumpul di titik tertinggi tidak membentuk sumbat udara maka di titik itu harus dibuat jalan pelepasan udara. Namun demikian jalan pelepasan udara tadi tidak boleh menyebabkan bocornya air yang mengalir di dalam pipa.

Cara yang paling mudah untuk membuat jalan pelepasan udara tadi adalah dengan memasang pipa tepat di titik terjadinya sumbat udara yang disebut pipa ventilasi. Pipa ventilasi dipasang vertikal dan harus menembus dinding pipa supaya terbentuk lubang sebagai jalan bagi udara untuk keluar dari instalasi pipa air. Agar air tidak ikut mengalir keluar atau bocor, tinggi pipa ventilasi harus melebihi tinggi maksimum permukaan air di dalam tangki (Gb. 2).

Diameter pipa ventilasi tidak harus sama dengan pipa instalasi, bahkan disarankan lebih kecil. Umumnya diameter pipa ventilasi cukup setengah inchi atau setengah dim. Dengan dipasangnya pipa ventilasi, sumbat udara menemukan jalan naik sehingga terlepas dan keluar dari instalasi pipa air dan selanjutnya aliran grafitasi dapat mengalir dengan lancar.

Air Release Valve (ARV)

Pada instalasi pipa air grafitasi yang cukup panjang, yang melewati daerah yang tanahnya tidak datar, misalnya pipa utama sistem distribusi air bersih dari perusahaan air minum (mis. PDAM), dimungkinkan terjadi sejumlah titik-titik puncak yang menjadi tempat terbentuknya sumbat udara. Untuk menghilangkan sumbat udara di titik-titik itu, tidak dipasang pipa ventilasi mengingat apabila menggunakan pipa ventilasi, pipa itu harus sedemikian tinggi melibihi ketinggian muka air pada tangki yang umumnya diletakan di tempat yang relatif tinggi. Untuk menggantikan pipa ventilasi, dipasang sebuah katup di titik-titik yang diperkirakan terbentuk sumbat udara. Katup itu disebut katup pelepas udara (Air Release Valve – ARV).

Komponen utama ARV adalah bola berdinding baja berisi udara yang mampu mengambang, rumah katup yang diberi lubang udara, dan lengan yang menghubungkan bola dengan penutup lubang udara (Gb. 3).

Ketika rumah katup dipenuhi air, tanpa ada gelembung udara sama sekali, bola mengambang sehingga mendorong lengan bergerak naik yang menyebabkan lubang udara tertutup. Sebaliknya ketika di dalam rumah katup terisi gelembung udara dalam jumlah yang relatif banyak muka air turun yang menyebabkan  bola bergerak turun. Gerakan turun bola menarik lengan bergerak turun sehingga lubang udara terbuka yang memberi jalan bagi udara terlepas keluar. Ketika sebagian udara terlepas keluar muka air kembali naik yang diikuti dengan naiknya bola dan mendorong lengan bergerak naik sehingga lubang udara tertutup lagi. Mekanisme pelepasan udara itu terjadi secara otomatis dan tidak menyebabkan air di dalam pipa mengalir keluar atau bocor.