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: marisonsiskal@gmail.com

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 bisa

menghambat terjadinya fouling

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, meningkatkan

peluang kegagalan

Gambar 1. Fouling pada pipa

Faktor-faktor yang mempengaruhi

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

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

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 5-

30°/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 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.

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 3. Self-polishing antifouling

Namun padanya kenyataannya, cat

antifouling ini mengandung TBT

(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.

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.

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 Biasanya digunakan untuk melindungi pipa dari baja (steel

pipe)

Gambar 6. Anoda tembaga

ii. Anoda Aluminium Digunakan untuk melindungi pipa

baja dan juga bisa menjadi anti

korosif

Gambar 7. Anoda aluminium

iii. Anoda Besi

Digunakan untuk melindungi pipa

besi dan juga bisa menjadi anti

korosif

Gambar 8. Anoda besi (ferrous)

iv. 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.

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.

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 rumah-

rumah saringan air laut dan dialiri arus listrik

dari sebuah panel pengontrol.

Anoda tembaga akan mengalirkan ion-ion 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)

=

……...…(1)

Dimana :

IP : Kebutuhan arus proteksi (A)

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

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

Location Current Density (mA/m

2)

Initial Mean Final

North Sea 160 120 100

Arabian Gulf 120 90 80

India 120 90 80

Australia 120 90 80

Brazil 120 90 80

Indonesia 100 80 70

Gulf of Mexico 100 80 70

West Africa 120 90 80

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 m

2

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)

=

……… (2)

Dimana :

L : Anode Life Time (Y) W0 : Berat Awal Anoda (kg)

1600

mm

Gambar 11. Penampang Seachest

1200 mm

2500 mm

1600

mm

W : Berat Akhir Anoda (kg) u : Utilization Factor

: 0.8 – 0.9

I : Arus Proteksi (A)

C : Anode Consumption Rate (kg /A.Y)

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

Tabel 2. Laju Konsumsi Anoda dari Berbagai Jenis

Material

Anoda Material Konsumsi (Kg/A.Y)

Platinized Metals 6 – 8.6 x 10-6

Lead Base Alloy 0.09

Mild Steel 9 - 10

Ferrosilicon 0.25

Copper 11 - 12

Aluminium 11 – 11.5

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 : 39.06 kg

b. Anoda Tembaga : 46.40 kg

c. Anoda Aluminium : 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

Jenis

Anoda

Awal

(kg)

Tahun

Pertama

(kg)

Tahun

Kedua

(kg)

Tahun

Ketiga

(kg)

Habis

(Y)

Fe 39.06 26.82 14.58 2.34 3.19

Cu 46.40 31.72 17.04 2.36 3.16

Al 44.60 30.6 16.6 2.60 3.17

IV.3 Analisa Kebutuhan Suplai Daya

Transformer Rectifier

a. Menghitung Tahanan Anoda –

Elektrolit

=

………………(3)

Dimana :

Rv :Besar tahanan anoda dengan elektrolit pada anoda

vertical (Ω)

ρ : electrolit resistivity (Ω-cm)

L : Panjang anoda (feet)

K : Rasio panjang dan diameter anoda sesuai tabel dibawah

ini

Tabel IV. 1 Rasio panjang dan diameter anoda

(US Army Corps of Engineers Commander [1997],

Military Handbok Electrical Engineering Cathodic

Protection. Hyattsville, MD: USACE

Publication.Dept)

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

1.310.013

= 0.19Ω

Sumber : Gurrappa, I [2004], Chatodic Protection of Cooling

Water System and Selection of Appropriate Material, Material

Processing Technology 166 (2005) 256 – 267

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

Kabel Lc (m) Re (Ω/m) N c Rc (Ω)

Anoda –

Con. Box 10

0,012

2 2 1 0,061

Con.

Box –

DPU

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)

Dimana :

RV : Besar tahanan pada anoda –

elektrolit (Ω)

RC : Besar tahanan pada kabel (Ω)

Sehingga besarnya tahanan total pada sirkuit

DC ini adalah

Rt : 0.19 + 0,107

Rt : 0.297 Ω

d. Menghitung Tegangan DC untuk Setiap

Anoda

Untuk menghitung suplai tegangan yang

bisa dilakukan oleh transformer rectifier maka

digunakan rumusan di bawah ini (Sulistijono,

1999)

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

VA : [(It x Rt) x (1+ SF)] + Bemf

: [(4.16 x 0,297 x (1+ 0.2)] + 2

: 3,49 Volt

e. 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

% =121

2% 34" 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 Anode

Set

Current

Anode

Weight Anode

Location

1 Cu 0,93 A 42 Kg PS

1 Fe 0,33 A 11 Kg PS

1 Cu 0,93 A 42 Kg SB

1 Fe 0,33 A 11 Kg 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 : 3.19 Tahun

b. Anoda Besi : 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 Anti-

fouling 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