ANALISA PENGGUNAAN ARUS SEARAH (DC) PADA IMPRESSED

ANALISA PENGGUNAAN ARUS SEARAH (DC) PADA IMPRESSED CURRENT
ANTI FOULING (ICAF) SEBAGAI PENCEGAHAN TERJADINYA FOULING
PADA COOLING SYSTEM
Marison Feriandi Panjaitan
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK – ITS
Kampus ITS Sukolilo Surabaya 60111
Email: [email protected]
Abstrak
Fouling merupakan suatu masalah yang sangat merugikan pada kapal. Fouling merupakan
sebuah biota laut, baik itu kerang, mussels, teritip yang bisa tumbuh di lambung kapal maupun di
jaringan perpipaan kapal. Fouling yang tumbuh di lambung kapal akan memperbesar tahanan kapal
sehingga meningkatkan konsumsi bahan bakar engine. Sedangkan fouling yang tumbuh di jaringan
pipa kapal, dapat menyumbat jaringan pipa dan bisa merusak pompa. Penanggulangan akan
timbulnya fouling sudah banyak dilakukan diantaranya dengan mengganakan cat anti foulant.
Namun, baru – baru ini penggunaan cat anti foulant sudah dilarang karena mengandung zat kimia
yang berbahaya bagi kelangsungan hidup biota laut lainnya. Karena itu digunakanlah suatu
alternative penanggulangan fouling, yaitu dengan Impressed Current Anti Fouling. Peralatan ini
bekerja dengan mengalirkan arus listrik searah (DC) pada anoda – anoda yang terpasang pada
seachest sehingga fouling tidak bisa berkembang biak di jaringan pipa pendingin terutama yang
menggunakan air laut. Pada skripsi ini akan dilakukan analisa mengenai besarnya arus searah (DC)
yang dialirkan pada setiap anoda sehingga bisa mencegah timbulnya fouling. Analisa yang dilakukan
pada sebuah seachest dengan luas permukaan sebesar 13 m2, didapatkan besar arus yang digunakan
sebagai proteksi 1.04 Ampere. Dari sana akan dialirkan pada anoda – anoda yang direncanakan
bertahan dalam jangka waktu pakai selama 3 tahun. Sehingga didapatkan perencanaan berat masing
– masing anoda seberat 39.06 kg untuk anoda besi, 46.40 kg untuk anoda tembaga, dan 44.60 kg
untuk aluminium. Selanjutnya sebagai hasil akhir akan dilakukan perbandingan dengan sistem
Impressed Current Anti Fouling (ICAF) yang sudah ada.
Kata Kunci: Anoda, Arus Searah (DC), Fouling, Impressed Current Anti Fouling
Abstract
Fouling is a problem that is very detrimental to the ship. Fouling is a marine growth, suach
as oysters, mussels, barnacles that grow on the hull as well as in ship pipeline. Fouling that grows on
the hull will increase the ship resistance thus improving fuel consumption of the engines. While
fouling that grows in the pipeline, can clog the pipeline and could damage the sea water pump.
Response to the emergence of fouling was mostly done among others by using anti-foulant paint.
However, the usage of anti-foulant paint has been banned because they contain chemicals that are
harmful to the survival of other marine growth. So, it must be using an alternative control fouling,
namely with Impressed Current Anti-fouling. This equipment works by passing an electrical direct
current (DC) at the anodes mounted on seachest so that fouling cannot breed in the cooling pipe
network, especially the use of sea water. This final project will be an analysis of the direct current
(DC) that was drawn on each anode so that it can prevent the growing of fouling. Analysis carried out
on a seachest with a surface area of 13 m2, obtained small amount of currents are used as protection,
it is 1.04 ampere. From there it will be streamed on each anode that is planned to life-time for 3
years. To obtain the weights of planning it using, 39.06 kg steel anode, 46.40 kg for copper anode,
and 44.60 kg for aluminum anode. Furthermore, as the end result will be a comparison with
Impressed Current Anti-fouling system (ICAF), which already exist.
Key Word: Anode, Direct Current (DC), Fouling, Impressed Current Anti Fouling
I. Pendahuluan
I.1 Latar Belakang
ICAF adalah singkatan dari impressed
current anti fouling. Fungsinya untuk
mencegah atau menghambat tumbuhnya
fouling, dimana dalam hal ini disebabkan oleh
biota laut, seperti teritip, kerang, ganggang,
dan jenis tumbuhan laut lainnya. Fouling ini
sangatlah merugikan karena menenempel pada
lambung kapal sehingga bisa menambah
tahanan kapal.
Selain itu, fouling juga bisa menempel
pada jaringan pipa, terutama pada pipa yang
mengalirkan air laut sebagai pendingin. karena
fouling dapat menambah laju aliran fluida,
merusak strainer, dan merusak heat exhanger.
karena itu perlu dipasang semacam peralatan
anti fouling dimana yang paling tepat dipasang
pada seachest sebagai tempat masuk air laut ke
kapal.
Sistem ICAF, merupakan alat yang tepat
untuk dijadikan anti fouling. Studi kasus
maupun jurnal yang membahas mengenai
ICAF yang terlalu sedikit inilah merupakan
sebuah tantangan untuk melakukan riset untuk
ICAF ini.
I.2 Perumusan Masalah
Beberapa permasalahan tersebut adalah
sebagai berikut :
1. Cara kerja ICAF sehingga
menghambat terjadinya fouling
bisa
2. Besar arus dan tegangan yang dialirkan
ICAF untuk menghambat terjadinya
fouling pada cooling system ?
I.3 Batasan Masalah
Dari
permasalahan
yang
harus
diselesaikan di atas maka perlu adanya
pembatasan masalah serta ruang lingkupnya
agar dalam melakukan analisa nantinya tidak
melebar dan mempermudah dalam melakukan
analisa, batasan tersebut yaitu :
1. Objek yang dikaji hanya sebatas pada
cooling system yang menggunakan
seawater sebagai fluidanya.
2. Prinsip
Kerja
ICAF
sehingga
menghambat terjadinya fouling
I.4 Tujuan Penulisan Skripsi
Tujuan penulisan Skripsi ini adalah :
1. Untuk mengetahui design Impressed
Current Anti Fouling (ICAF) pada
cooling system
2. Untuk
mengetahui
efektifitas
pemasangan design Impressed Current
Anti Fouling (ICAF) untuk menghambat
terjadinya fouling pada cooling system
3. Sebagai pertimbangan pemasangan
design Impressed Current Anti Fouling
(ICAF) pada setiap kapal
I.5 Manfaat Penulisan Skripsi
Manfaat yang diperoleh dari penulisan
Skripsi ini adalah :
1. Optimasi design Impressed Current Anti
Fouling (ICAF) pada cooling system
2. Efektifitas
pemasangan
design
Impressed Current Anti Fouling (ICAF)
untuk menghambat terjadinya fouling
pada cooling system
II. Tinjauan Pustaka
II.1 Deskripsi Fouling
Fouling adalah timbulnya kerak pada
dinding kapal maupun bagian – bagian lain
dikapal yang tercelub ataupun dialiri oleh
airlaut. Dimana kerak tersebut terjadi
ditempeli oleh hewan dan tumbuhan laut
(marine growth). Fouling sendiri bukan hanya
terjadi pada kapal saja, tapi juga bisa terjadi
pada tempat – tempat yang sering
bersinggungan dengan air terutama air laut.
Timbulnya fouling pada suatu peralatan
tentu membawa dampak kerugian pada
peralatan tersebut, seperti
a. Heat Exchanger
Mengurangi efisiensi termal, suhu
meningkat di sisi panas, menurunkan
suhu di sisi dingin, deposit korosi,
meningkatkan
penggunaan
air
pendingin.
b. Jaringan Pipa
Mengurangi drop aliran, meningkatkan
tekanan, meningkatkan tekanan hulu,
meningkatkan pengeluaran energi, dapat
menyebabkan osilasi aliran, kavitasi,
dapat menyebabkan getaran, dapat
menyebabkan penyumbatan aliran.
c. Kapal
Menambah
tahanan
kapal,
meningkatkan penggunaan bahan bakar,
mengurangi
kecepatan
maksimum
kapal.
d. Turbin
Mengurangi efisiensi,
peluang kegagalan
meningkatkan
mengikuti perbedaan suhu lautan secara
geografis, Organisme biofouling dapat
hidup dari perairan dengan perubahan
suhu berkisar antara 15-30 °C atau dari
perairan eustarina sampai laut terbuka,
iklim tropik sampai dengan iklim sedang.
Air mempunyai daya muat panas
yang lebih tinggi daripada daratan.
Akibatnya untuk menaikan suhu sebesar
1° C, air akan membutuhkan energi yang
lebih besar daripada yang dibutuhkan
oleh daratan dalam jumlah massa yang
sama.
c. Sedimentasi
Merupakan salah satu faktor penting
pertumbuhan organisme biofouling
d. Kedalaman laut
Di perairan Eropa ditemukan biofouling
jenis bivalvia, Pada kedalaman lebih dari
15 m, koloni biofouling yang ditemukan
antar lain byrozoa, serpulids, hydroid, dan
oysters.
e. Arus dan gelombang perairan
Gambar 1. Fouling pada pipa
yang
mempengaruhi
Faktor-faktor
pertumbuhan biofouling diantaranya:
a. Intensitas cahaya
Cahaya matahari yang jatuh di
permukaan laut akan diserap dan diseleksi
oleh air laut, sehingga cahaya dengan
panjang gelombang yang panjang seperti
cahaya merah, ungu dan kuning akan
hilang lebih dahulu.
Banyaknya sinar matahari yang masuk
ke dalam laut berubah-ubah tergantung
pada intensitas cahaya, banyaknya
pemantulan di permukaan, sudut datang
dan transparasi air laut
b. Temperatur
Organisme laut umumnya bersifat
polikilotermik sehingga penyebarannya
Arus dan gelombang mengakibatkan
kegagalan
penempelan
organisme
biofouling pada substrat.
f. Salinitas
Salinitas (kadar garam) adalah berat
semua garam yang terlarut dalam 1000
gram air laut, Organisme biofouling dapat
hidup pada perairan estuaria antara 530°/oo sedangkan salinitas pada laut
terbuka dapat mencapai 41°/oo.
g. Pasang surut
Salah satu fenomena fisik dan dinamis
yang selalu dijumpai di lautan adalah naik
turunnya permukaan air yang bersifat
periodik selama satu interval waktu
tertentu yang disebut pasang surut
Adanya fouling pada lambung kapal,
lama- kelamaan akan menyebabkan korosi
pada lambung kapal, selain diantaranya
kesalahan dalam penggunaan cat anti korosi
dan juga penggunaan chatodic protection.
Gambar 3. Self-polishing antifouling
Gambar 2. Mussels pada lambung kapal
Fouling pada lambung kapal sangatlah
merugikan, karena menambah tahanan kapal
dan mengurangi kecepatan kapal sebesar 10 15 %. Sehingga untuk mempertahankan
kecepatan kapal
a. Menaikkan engine power sebesar
23-38%
b. Menaikkan konsumsi bahan bakar
sebesar 25-40%
II.2 Pencegahan Terjadinya Fouling
Karena dambak yang ditimbulkan
fouling ini amatlah besar, maka diperlukan
cara untuk mengendalikan pertumbuhannya.
Ada beberapa cara, namun yang paling sering
digunakan adalah dengan menggunakan cat
khusus anti fouling dan yang paling baru
menggunakan impressed current.
Namun padanya kenyataannya, cat
ini
mengandung
TBT
antifouling
(tributyltin) yang sangat berbahaya bagi
kelangsungan hidup biota laut. Hal ini
dikarenakan TBT merupakan racun yang
membunuh macro dan microfouling pada
lambung kapal. Sehingga dikawatirkan
akan membunuh larva – larva dari biota
laut. Sehingga IMO sudah melarang
penggunaan cat berjenis ini.
B. Impressed Current Anti Fouling
Merupakan metode terbaru pengendalian
fouling pada lambung kapal maupun jaringan
– jaringan pipa. ICAF, sistem ini biasa disebut,
bekerja dengan menggunakan arus listrik yang
dialirkan pada anoda maupun katoda yang bisa
mengendalikan timbulnya fouling.
A. Tin anti-fouling
Merupakan cat khusus yang digunakan
pada lambung untuk mencegah dan
mengendalikan tumbuhnya fouling pada
lambung kapal.
Kebanyakan cat anti fouling merupakan
tipe
self-polishing.
Self-polishing
merupakan sebuah polymer, dimana cat itu
dibuat berlapis – lapis, sehingga air laut
(fouling) mengikis setiap lapisan cat
tersebut sebelum mencapai kulit kapal.
Gambar 4. Sistem ICAF pada kapal
ICAF mengalirkan arus DC pada
masing – masing anoda dan katoda. Dimana
pada anoda dan katoda akan terjadi elekstolisis
sehingga bisa menghambat pertumbuhan
fouling pada lambung kapal maupun pada
jaringan pipa.
Untuk menanggulangi fouling pada
jaringan pipa, biasanya pada pipa yang
dilewati oleh air laut, anoda maupun katoda
biasanya dipasang pada sea chest. Sehingga air
laut yang masuk melewati sea chest,
diusahakan sudah bebas dari tumbuhan
maupun hewan laut (marine growth) yang bisa
menyebabkan terjadinya fouling.
iii.
Anoda Besi
Digunakan untuk melindungi pipa
besi dan juga bisa menjadi anti
korosif
Gambar 8. Anoda besi (ferrous)
iv.
Gambar 5. Anoda yang dipasang di seachest
Anoda dan katoda tersebut bisa
bermacam – macam jenisnya, tergantung pada
berapa lama bisa digunakan maupun material
yang dilindunginya, diantaranya,
i.
Anoda Tembaga
digunakan
untuk
Biasanya
melindungi pipa dari baja (steel
pipe)
Gambar 6. Anoda tembaga
ii.
Dual Pupose Anoda
Sesuai namanya, anoda ini
mempunyai dua fungsi, yaitu dia
bisa berfungsi ganda, yaitu pada
pemasangan
copper/aluminium
atau copper/ferrous. Sehingga
untuk 2 jenis anoda berbeda, hanya
dibutuhkan 1 anoda jenis ini.
Biasanya anoda jenis ini dipasang
padan strainer.
Anoda Aluminium
Gambar 9. Dual Purpose Anoda
v. Katoda
Umumnya saat penggunaan anoda
standard, maka digunakanlah sebuah
katoda untuk menghindari terjadinya
korosi. Namun pada penggunaannya
pada strainer maupun pada seachest,
jika peralatan tersebut tidak dipasang
anti korosi sendiri, maka sebaiknya
katoda
dapat
berupa
isolated(dedicated)
atau
dapat
dipasang pada grounding kapal.
Digunakan untuk melindungi pipa
baja dan juga bisa menjadi anti
korosif
Gambar 7. Anoda aluminium
Gambar 10. Pemasangan katoda
Sistem ini dapat mencegah timbulnya
kerang Barnacles dan Mussel pada sistem
pendinginan motor yang kalau tidak dicegah
dapat mengakibatkan sistem pendingin
tersumbat dan motor akan menjadi overheating
dan selanjutnya mengakibatkan penggunaan
bahan bakar bertambah. Anti-fouling sistem
ini menggunakan anoda dari bahan tembaga
dan kathoda dari bahan aluminium yang
dipasang pada sea chest di kapal atau rumahrumah saringan air laut dan dialiri arus listrik
dari sebuah panel pengontrol.
Anoda tembaga akan mengalirkan ionion listrik dan akan terbawa oleh aliran air laut
dan menimbulkan lingkungan yang tidak
memungkinkan timbulnya atau berkembang
biaknya barnacles dan mussel. Sebenarnya ion
tembaga tersebut tidak membunuh biota laut
tetapi hanya membuat lingkungan yang tidak
betah untuk mereka tinggali (biota laut).
Ibaratnya ruangan yang penuh dengan asap
sehingga kita tidak betah untuk tinggal di
ruangan tersebut.
Oleh sistem ini juga dihasilkan sebuah
lapisan hidroksida seperti bulu halus pada
dinding dalam dari pipa-pipa yang berfungsi
sebagai anti karat (anti-corrosion layer).
Dengan 2 hal tersebut, sistem perpipaan air
laut (di kapal) secara lengkap dan
berkesinambungan terjaga dari pengotoran
oleh biota laut (bio-fouling) dan sekaligus
terhadap pengkaratan (corrosion).
Adapun ukuran Anoda-anoda tersebut
ditentukan oleh besarnya aliran rata-rata air
laut dan umur/masa kerja anoda yang
dikehendaki (biasanya dikaitkan dengan
masa/rencana pengedokan kapal).
III. Metodologi Pengerjaan
Untuk membantu pelaksanaan skripsi ini,
maka perlu dibuat suatu urutan metode yang
menjadi kerangka acuan dalam pelaksanaan
tugas skripsi ini. Kerangka ini berisi tahapan –
tahapan yang dilakukan untuk menyelesaikan
permasalahan dari pengerjaan skripsi ini.
Dimulai dari identifikasi masalah sampai
nantinya mendapatkan kesimpulan atas
pengerjaan skripsi ini.
III.1 Tahap Awal
Pada tahapan awal pengerjaan skripsi
ini difokuskan pada identifikasi dan
perumusan masalah yang terkait dengan
pengenalan awal cara kerja Impressed
Current
Anti
Fouling
(ICAF).
Pemahaman teori dasar mengenai
Impressed Current Anti Fouling (ICAF)
dan segala aspek pengaruhnya terhadap
timbulnya fouling pada sistem pendingin
kapal beserta karakteristiknya diperoleh
dari studi literature, baik itu dari internet
maupun jurnal – jurnal yang terkait
III.2 Tahap Pengumpulan Data
Untuk tahap pengumpulan data. Data
yang diperlukan adalah data alat – alat
yang menyusun sistem ICAF, baik itu
sistem pengontrolnya maupun anoda –
anoda yang digunakan. Selain itu, juga
dibutuhkan data – data mengenai
besarnya arus dan tegangan arus searah
DC yang dialirkan pada setiap anoda
sehingga dapat menghambat timbulnya
fouling pada sistem pendingin kapal.
III.3 Analisa Besar Arus dan Tegangan yang
Digunakan
Untuk tahapan selanjutnya yaitu
menganalisa besarnya arus searah (DC)
yang digunakan. Besarnya arus searah
(DC) yang digunakan dipengaruhi oleh
luas permukaan daerah yang akan
dilindungi. Karena itu perlu dilakukan
perhitungan mengenai nesarnya arus yang
digunakan, selajutnya menganalisanya
apakah mencukupi atau tidak.
III.4 Analisa Berat dan Jenis Anoda yang
Digunakan
Selanjutnya besarnya arus yang
sudah dianalisa akan dilarikan pada anoda
– anoda yang sudah terpasang. Anoda –
anoda tersebut harus dianalisa apakah
mampu menampung besarnya arus searah
(DC)
sehingga
bisa
menghambat
terjadinya fouling dalam jangka waktu
tertentu. Jangka waktu tersebut bisa
dikaitkan lama docking kapal. Biasanya
lamanya yaitu kurang lebih 3 tahun.
III.5 Penarikan Kesimpulan dan Saran
Setelah dilakukan analisa baik itu
besarnya arus searah (DC) yang
digunakan maupun berat dan jenis anoda,
dapat ditarik kesimpulan untuk sistem
Impressed Current Anti Fouling yang
sudah ada, bisa memproteksi sistem
pendingin kapal dalam jangka waktu 3
tahun. Jikapun hasilnya meleset maka
perlu diberikan saran untuk membuat
sistem itu bekerja lebih optimal.
IV. Analisa Data
IV.1 Perhitungan Kebutuhan Arus Proteksi
Untuk mengetahui seberapa besar arus
yang digunakan untuk disuplai ke setiap anoda
yang terpasang pada seachest sehingga dapat
melindunginya dari fouling yang ikut terbawa
masuk
bersama
air
laut.
Untuk
menghitungnya, dapat digunakan persamaan
(1), digunakan rumusan, (Chandler, 1985)
= Dimana :
……...…(1)
IP
A
: Kebutuhan arus proteksi (A)
: Luas Penampang bagian yang
dilindungi (m2)
Cd : Densitas arus minimum (mA/m2)
Untuk densitas arus minimum, besarnya
disesuaikan dengan daerah perairan yang akan
dilalui kapal. Karena setiap perairan memiliki
suhu, kelembapan, dan juga besarnya fouling
yang hidup diperairan tersebut.
Tabel 1. Minimum Desain Densitas Arus pada Setiap
Perairan
Location
North Sea
Arabian Gulf
India
Australia
Brazil
Indonesia
Gulf of Mexico
West Africa
Current Density (mA/m2)
Initial
Mean
Final
160
120
100
120
90
80
120
90
80
120
90
80
120
90
80
100
80
70
100
80
70
120
90
80
Sumber: A. Chandler, Kenneth [1985], Marine and
Offshore Corrosion, 4th edition, Butterworth.)
Untuk itu, luas permukaan yang akan
diproteksi diambil dari luasan sebenarnya dari
seachest yang sebelumnya telah terpasang
sistem ICAF untuk dianalisa apakah arus yang
digunakan sudah sesuai semestinya, dengan
penampang seachest sebagai berikut
1600 mm
1600 mm
2500 mm
1200 mm
Gambar 11. Penampang Seachest
Untuk mempermudah dalam perhitungan
luas permukaan seachest, maka diasumsikan
bentuk dari seachest berupa prisma segitiga.
Sehingga, perhitungan luasannya didapatkan
sebesar 13,078,000 mm2 atau 13 m2
Sehingga untuk kebutuhan arus proteksi
yang digunakan untuk melindungi seachest
dimana nilai densitas arus diambil dari nilai
rata – rata di perairan indonesia diambil dari
tabel 1, yaitu sebesar 80 mA/m2 sehingga
besarnya arus ptoteksi dengan menggunakan
persamaan 1, didapatkan 1.04 Ampere.
IV.2 Perhitungan Kebutuhan Berat Anoda
Untuk mengetahui kebutuhan berat
anoda untuk melindungi seachest dari fouling
yang masuk bersama air laut dalam jangka
waktu tertentu. Untuk jangka waktu
perlindungan biasanya disesuaikan waktu
pengedokan kapal biasanya kurang lebih 3
tahun. (Gurrappa, 2004)
=
Dimana
:
L : Anode Life Time
W0 : Berat Awal Anoda
……… (2)
(Y)
(kg)
IV.3 Analisa Kebutuhan
Transformer Rectifier
W : Berat Akhir Anoda
(kg)
u : Utilization Factor
: 0.8 – 0.9
I : Arus Proteksi
(A)
C : Anode Consumption Rate (kg /A.Y)
a. Menghitung
Elektrolit
Tahanan
Daya
Anoda
–
Untuk Anode Consumption Rate adalah
berat anoda yang hilang karena dialiri
sejumlah arus listrik dalam setahun. Konsumsi
untuk setiap anoda berbeda – beda, tergantung
jenis anoda yang kita gunakan, sesuai tabel di
bawah ini
= ………………(3)
Dimana :
Rv :Besar tahanan anoda dengan
elektrolit
pada
anoda
vertical (Ω)
ρ : electrolit resistivity (Ωcm)
L : Panjang anoda (feet)
K : Rasio panjang dan diameter
anoda sesuai tabel dibawah
ini
Tabel 2. Laju Konsumsi Anoda dari Berbagai Jenis
Material
Anoda Material
Platinized Metals
Lead Base Alloy
Mild Steel
Ferrosilicon
Copper
Aluminium
Suplai
Konsumsi (Kg/A.Y)
6 – 8.6 x 10-6
0.09
9 - 10
0.25
11 - 12
11 – 11.5
Tabel IV. 1 Rasio panjang dan diameter anoda
Sumber : Gurrappa, I [2004], Chatodic Protection of Cooling
Water System and Selection of Appropriate Material, Material
Processing Technology 166 (2005) 256 – 267
Untuk perhitungan berat masing –
masing anoda yang digunakan untuk
perlindungan bagian seachest dengan asumsi
berat yang tersisa selama jangka waktu 3 tahun
adalah sebesar 2 kg, sehingga perhitungannya
menggunakan
rumusan
(2)
sehingga
didapatkan berat anoda sebesar :
a. Anoda Besi
b. Anoda Tembaga
c. Anoda Aluminium
(US Army Corps of Engineers Commander [1997],
Military Handbok Electrical Engineering Cathodic
Protection. Hyattsville, MD: USACE
Publication.Dept)
: 39.06 kg
: 46.40 kg
: 44.60 kg
Sehingga jika perhitungan di atas dibuat dalam
bentuk tabel dengan perubahan berat pada tiap
tahunnya menjadi
Tabel 3. Perubahan Berat Anoda Setiap Tahunnya
39.06
Tahun
Pertama
(kg)
26.82
Tahun
Kedua
(kg)
14.58
Tahun
Ketiga
(kg)
2.34
Cu
46.40
31.72
17.04
2.36
3.16
Al
44.60
30.6
16.6
2.60
3.17
Jenis
Anoda
Awal
(kg)
Fe
Habis
(Y)
3.19
Dari tabel IV.1 didapatkan electrolit
resistivity untuk perairan Indonesia adalah 19
ohm-cm, panjang anoda 1.31 feets. Dan
dengan rasio panjang dan diameter anoda
0.013 sehingga besar tahanan anoda dengan
elektrolit adalah
= 19
= 0.013
1.31
= 0.19Ω
Dimana :
RV : Besar tahanan
elektrolit (Ω)
b. Menghitung Tahanan Kabel pada Sirkuit
DC
Untuk mengetahui besarnya tahanan yang
timbul pada kabel yang menghubungkan
setiap anoda pada seachest dengan
connection box dengan menggunakan kabel
berinti satu dan kabel yang menghubungkan
connection box dengan DPU yang terdiri dari
transformer rectifier. Maka dari itu
digunakanlah rumusan sebagai berikut
(Sulistijono, 1999)
=
! "#
$
.…….……(4)
Dimana :
Rc : Besarnya tahanan pada kabel (Ω)
Lc : Panjang kabel
(m)
Re : Tahanan spesifik kabel
(Ω/m)
N : jumlah kabel yang diparalel
c : jumlah inti pada kabel
Untuk jumlah kabel yan diparalel dan
panjang setiap kabel dilakukan asumsi yang
sesuai Error! Reference source not found..
Untuk tahanan spesifik kabel dan jumlah inti
kabel disesuaikan dengan jenis kabel yang
digunakan sesuai yang terlampir pada
lampiran 14.
Untuk mempermudah dalam perhitungan,
perhitungan akan dilakukan dengan tabel
berikut
Tabel IV. 2 Perhitungan Tahanan Kabel
c
Kabel
Lc (m) Re (Ω/m) N
Anoda –
Con. Box
Con.
Box –
DPU
Rc (Ω)
10
0,012
2
2
1
0,061
15
0,012
2
2
2
0,046
Rc :
0,107
c. Menghitung Total Tahanan pada Sirkuit
DC
Untuk menghitung total tahanan pada
sirkuit DC, maka digunakan penjumlahan
antara tahanan pada anoda –elektrolit dengan
tahanan pada kabel, sehingga total tahanan
pada sirkuit DC (Sulistijono, 1999)
Rt : RV + RC ……………..(5)
pada
anoda
–
RC : Besar tahanan pada kabel (Ω)
Sehingga besarnya tahanan total pada sirkuit
DC ini adalah
Rt
Rt
: 0.19 + 0,107
: 0.297 Ω
Menghitung Tegangan DC untuk Setiap
Anoda
Untuk menghitung suplai tegangan yang
bisa dilakukan oleh transformer rectifier maka
digunakan rumusan di bawah ini (Sulistijono,
1999)
d.
VA : [(It x Rt) x (1+ SF)] + Bemf ....(6)
Dimana :
VA : Tegangan DC keluaran TR (Volt)
It : Total Kebutuhan Arus Proteksi (A)
Rt : Total hambatan sirkuit DC (Ω)
SF : Faktor keamanan TR
(20%)
Bemf : Tegangan balik 2 volt
Sehingga tegangan DC untuk disuplai ke
setiap anoda yang terpasang adalah
e.
VA : [(It x Rt) x (1+ SF)] + Bemf
: [(4.16 x 0,297 x (1+ 0.2)] + 2
: 3,49 Volt
Menghitung Losses Tegangan DC
Karena pada setiap meter kabel terdapat
kehilangan tegangan maka untuk memastikan
bahwa setiap anoda mendapatkan suplai
tegangan 3,49 volt, maka perlu ditambahkan
losses akibat panjang kabel
Dari spesifikasi marine cable yang
digunakan, untuk kabel ukuran 1 x 1.5 mm2
mempunyai losses sebesar 34 mV/A.m dan
untuk kabel dengan ukuran 2 x 1.5 mm2
mempunyai losses sebesar 35 mV/A.m sesuai
dengan spesikasi marine cable yang ada pada
lampiran. Sehingga losses setiap kabel dapat
diketahui, yaitu
• Anoda ke Connection Box (1 x 1.5 mm2)
= 34 mV/A.m
= 35,36 mV/m (arus yang mengalir 1,04 A)
= 282.88 m (panjang kabel 8 m)
= 0,283 V
• Connection Box ke DPU (2 x 1.5 mm2)
= 35 mV/A.m
= 72.8 mV/m (arus yang mengalir 2,08 A)
= 873.6 mV
(panjang kabel 12 m)
= 0,874 V
• Total Losses Tegangan
Vl = 0,283 V + 0,874 V
= 1,16 V
f. Menghitung Tegangan DC Transformer
Rectifier
Setelah besarnya tegangan DC dan besar
losses tegangan sudah diketahui, maka
besarnya tegangan yang harus disuplai oleh
transformer rectifier adalah
VDC : VA + Vl
: 3,49 + 1.16
: 4.65 Volt
g. Menghitung Suplai Arus AC untuk
Transformer Rectifier
Untuk menyuplai transformer rectifier
yang sudah ada yaitu dengan spesifikasi 240
volt/50-60 Hz, single phase sesuai dengan
lampiran 6. Dibutuhkan besar arus AC yang
dibutuhkan sesuai dengan rumusan berikut
% =
&' (&'
()' *+, -./ 0
……….(7)
Dimana :
IDC : Arus DC keluaran transformer
rectifier (A)
VDC : Tegangan DC keluaran transformer
rectifier (V)
VAC : Tegangan AC masukan transformer
rectifier (V)
ηTR : Effisiensi transformer rectifier
(80%)
Sehingga suplai arus AC yang dibutuhkan
untuk transformer rectifier adalah
1 21
% =
2% 3 4" 567 8
4.164.65
% =
2400.80.8
% = 0,126 A
h. Menghitung Daya Transformer Rectifier
Selanjutnya daya transformer rectifier
yang digunakan untuk menyuplai Impressed
Current Anti Fouling ini adalah berdasarkan
rumusan berikut
PTR : IAC . VAC . Cos φ
PTR : 0,126 . 240 . 0,8
PTR : 24.19 watt
Untuk keamanan maka daya transformer
rectifier dikalikan 1,5 kalinya. Sehingga
kebutuhan daya transformer rectifier yaitu
PTR : 24.19 x 1.5
: 36.3 watt
Sehingga dibutuhkan sebuah transformer
rectifier dengan spesifikasi daya 36.3 watt
dengan tipe transformator step-down yang
mampu mengubah arus AC menjadi DC dari
tegangan 240 V menjadi 4,65 V.
IV.4 Analisa Perhitungan Dengan Anoda
ICAF 9900M092
Dari perhitungan yang sudah dilakukan,
baik itu perhitungan arus proteksi maupun
perhitungan berat anoda. Maka selanjutnya
akan
dilakukan
analisa
dengan
membandingkan arus proteksi dan berat anoda
yang sudah terpasang, yaitu pada Impressed
Current Anti Fouling seri 9900M092. Dengan
spesifikasi besar arus dan berat anoda tersaji
pada tabel di bawah ini.
Tabel 4. Spesifikasi Anoda pada ICAF seri
9900M092
Anode
Number
Anode
Type
1
1
1
1
Cu
Fe
Cu
Fe
Anode
Set
Current
0,93 A
0,33 A
0,93 A
0,33 A
Anode
Weight
Anode
Location
42 Kg
11 Kg
42 Kg
11 Kg
PS
PS
SB
SB
Sumber: ICAF 9900M092 Manual Book
Dari data – data dari anoda ICAF seri
9900M092, maka dapat dilakukan perhitungan
apakah anoda – anoda yang terpasang bisa
dioperasikan dalam jangka waktu operasi 3
tahun, dengan menggunakan persamaan (2)
didapatkan Life-time setiap anoda,
a. Anoda Tembaga
b. Anoda Besi
: 3.19 Tahun
: 2.83 Tahun
Dalam analisa yang telah dilakukan dapat
dilihat bahwa untuk melindungi bagian sistem
pendingin kapal, dalam hal ini yaitu seachest
kapal, hanya menggunakan arus searah (DC)
yang besarnya relatif kecil, besanya hanya
1.04 A, hal ini banyak dipengaruhi oleh
dimensi daerah yang ingin dilindungi dari
timbulnya fouling, dalam hal ini seachest dan
juga sangatlah tergantung pada kondisi
lingkungan perairan tempat kapal tersebut
berlayar.
Karena diasumsikan perairan yang akan
dilalui kapal adalah perairan Indonesia maka
besar densitas arus yang digunakan sebagai
perhitungan adalah sebesar 80 mA/m2. Hal ini
dapat mempengaruhi banyak sedikitnya
fouling yang timbul.
Setelah diketahui besarnya arus searah
(DC) yang digunakan sebagai proteksi,
selanjutnya dapat diketahui berat anoda ICAF
yang dibutuhkan untuk dialiri arus listrik.
Dalam hal ini, berat anoda yang dianalisi
menggunakan bahan logam yang sudah umum
dipasaran yaitu besi (Fe), tembaga (Cu), dan
aluminium (Al). Nantinya, anoda – anoda
tersebut direncanakan untuk masa pakai
(lifetime) dalam jangka waktu 3 tahun. Dalam
jangka waktu 3 tahun tersebut anoda – anoda
tersebut tidak boleh benar – benar habis,
karena itu dalam perencanaannya harus
menyisakan berat yang cukup pada jangka
waktu pemakaian 3 tahun tersebut.
Setelah
berat
anoda
yang
direncanakan sudah bisa diketahui, untuk
mengetahui apakah perencanaan kita bisa
diterima atau tidak maka dilakukan
perbandingan dengan sistem ICAF yang sudah
ada yaitu dengan ICAF seri 9900M092. Pada
sistem ICAF tersebut menggunakan dua jenis
anoda yaitu anoda tembaga dan anoda besi.
Dari analisa yang sudah dilakukan anoda
tembaga pada ICAF seri 9900M092 bisa
bertahan sampai jangka waktu 3 tahun 2 bulan.
Sedangkan pada analisa anoda besi,
anoda tersebut hanya sanggup bertahan hanya
sampai jangka waktu 2 tahun 10 bulan. Hal ini
sangatlah tidak diperbolehkan, mengingat
pentingnya peran dari sistem ICAF ini pada
penanggulangan terjadinya fouling. Untuk
dapat digunakan secara maksimal, seharusnya
dilakukan penambahan berat anoda besi agar
bisa bertahan sampai jangka waktu pakai
selama 3 tahun.
V. Penutup
V.1 Kesimpulan
Setelah melalui serangkaian proses
analisa dan perhitungan didapatkan beberapa
poin kesimpulan dari Analisa Penggunaan
Arus Searah (DC) Pada Impressed Current
Anti Fouling (ICAF) Sebagai Pencegahan
Terjadinya Fouling Pada Cooling System,
yang menjawab tujuan penulisan skripsi ini,
yaitu,
1. Impressed Current Anti Fouling (ICAF)
merupakan peralatan pencegah terjadinya
fouling yang cukup baik memproteksi
sebuah bangunan laut, dimana peralatakan
ini tidak terlalu banyak membutuhkan
suplai arus listrik serah (DC) karena hanya
membutuhkan arus listrik sebesar 1,04
ampere untuk masing – masing seachest
2. Impressed Current Anti Fouling (ICAF)
disusun oleh beberapa komponen –
komponen penting, yaitu
a. ICAF Digital Processing Unit (DPU)
b. ICAF Anoda
c. Plug Box
d. Kabel Penghubung
3. Penentuan anoda – anoda ICAF, tergantung
pada luasan daerah yang akan diproteksi
dan besarnya arus proteksi yang digunakan
4. Dalam analisa sudah dilakukan, untuk
melindungi bagian sistem pendingin kapal,
dalam hal ini seachest yang luas
permukaannya sebesar 13.1 m2, diperlukan
arus searah (DC) sebesar 1.04 Ampere.
5. Untuk itu, digunakanlah anoda – anoda
yang digunakan sebagai proteksi seachest
tersebut dalam jangka waktu pakai minimal
selama 3 tahun, sehingga berat masing –
masing anoda adalah
a. Anoda Besi (Ferro Anode)
:
39.06 kg
b. Anoda Tembaga (Curro Anode) :
46.40
kg
c. Anoda Aluminium
:
44.60
kg
6. Anoda – anoda tersebut diatas akan
disuplai oleh sebuah transformer rectifier
dengan daya 36.3 watt dengan tipe
transformator step-down yang mampu
mengubah arus AC menjadi DC dari
tegangan 240 V menjadi 4,65 V.
7. Analisa yang dilakukan pada anoda
Impressed Current Anti Fouling (ICAF)
seri 9900M092, dapat dibuat kesimpulan
bahwa anoda – anoda yang digunakan
memiliki jangka waktu pakai (Life-time)
selama,
a. Anoda Tembaga (Curro Anode) : 3.19
Tahun
b. Anoda Besi (Ferro Anode)
: 2.83
Tahun
8. Anoda besi pada ICAF seri 9900M092
perlu ditinjau ulang mengenai perencanaan
berat anoda, karena dari analisa yang
dilakukan umur pakai (Life-time) anoda
tersebut kurang dari 3 tahun, hal ini sangat
membahayakan
pada
kesinambungan
proteksi dari timbulnya fouling.
V.2 Saran
Beberapa saran yang dapat digunakan
sebagai referensi agar pada perencaan
selanjutnya tentang Impressed Current Anti
Fouling (ICAF) ini akan diperoleh hasil yang
lebih baik, antara lain,
1. Analisa mengenai berat setiap anoda
sebaiknya menggunakan rumusan yang
lebih mendekati hasil nyata, karena pada
pengerjaan
skripsi
ini
masih
menggunakan rumus pendekatan dari
perhitungan anoda Impressed Current
Chatodic Protection (ICCP).
2. Analisa mengenai jenis anoda yang
digunakan sebaiknya mencakup seluruh
jenis anoda biasa digunakan di
lingkungan laut utamanya anoda yang
berjenis combi-anode sehingga bisa
didapatkan jenis anoda yang memang
layak digunakan sebagai proteksi dari
timbulnya fouling.
3. Sebaiknya dilakukan juga analisa
ekonomis pada setiap jenis anoda,
sehingga pemasangannya juga tidak
hanya tergantung pada sisi teknis namun
juga segi biaya yang digunakan.
VI. Daftar Pustaka
A. Chandler, Kenneth. (1985). Marine and
Offshore Corrosion. 4th edition.
Butterworth.
Chambers L.D, K.R. Stokes, F.C. Walsh, and
R.J.K.
Wood.
(2006).
Modern
Approaches to Marine Antifouling
Coating.
Surface
&
Coatings
Technology 201 (2006) 3642–3652.
Chotelco. (2010). Seawater Pipework Antifouling
System.
<http://www.cothelco.com/seawater_pip
ework_anti-fouling_system.pdf>.
Diakses 3 Februari 2011.
Corrosion & Water-Control b.v. (2006).
Corrosion.<http://www.corrosion.nl/cor
rosion.pdf>. Diakses 14 Januari 2011.
Corrosion & Water-Control b.v. (2006).
Installation & Operation Manual :
Impressed Current Anti Fouling. ICAF
9900M092. Netherland.
Gurrappa, I. (2004). Chatodic Protection of
Cooling Water System and Selection of
Appropriate
Material.
Material
Processing Technology 166 (2005) 256
– 267
Kumar Mehta, P. (1991). Concrete in the
Marine Environment. Elsevier Applied
Science. University of Berkeley. USA.
Rolands, J. C. (2004). Corrosion for Marine
and Offshore Engineers. IMAREST.
Sulistijono. (1999). Diktat Kuliah Korosi,
Teknik Material dan Metalurgi Institut
Teknologi
Sepuluh
Nopember,
Surabaya
US Army Corps of Engineers Commander.
(1997). Military Handbook Electrical
Engineering
Cathodic
Protection.
Hyattsville, MD: USACE Publication
Dept.
van Dokkum, Klaas (2003), Ship Knowledge:
A Modern Encyclopedia, Dokmar.
Netherland.
Widyantoro,
Rendi
Prasetya.
(2010).
Perancangan Ulang Sistem ICCP pada
Tanker
Ladinda.
Tugas
Akhir
Mahasiswa, Teknik Material dan
Metalurgi Institut Teknologi Sepuluh
Nopember, Surabaya