ANALISA TEKNIS DAN EKONOMIS PENGGUNAAN ICCP (IMPRESSED CURRENT CATHODIC PROTECTION) DIBANDINGKAN DENGAN SACRIFICIAL ANODE DALAM PROSES PENCEGAHAN KOROSI
Oleh : Afif Wiludin NRP 4108 100 110 Dosen Pembimbing : Ir. Heri Supomo, Msc.
JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
ABSTRAK
Perlindungan badan kapal terhadap korosi dengan menggunakan metode cathodic protection (perlindungan katodik) pada prinsipnya adalah sel elektrokimia untuk mengendalikan korosi dengan mengkonsentrasikan reaksi oksigen pada sel galvanik dan menekan korosi pada katoda dalam sel yang sama. Pada proteksi katodik, logam yang akan dilindungi dijadikan katoda dan reaksi oksidasi terjadi di anoda. Ada dua macam cathodic protection yaitu Sacrificial Anode Cathodic Protection (SACP) dan Impressed Current Cathodic Protection (ICCP).
Lanjutan Abstrak
Di PT.DPS terdapat kapal tanker milik PERTAMINA yaitu kapal KASIM, pada kapal tersebut dipasang SACP secara temporary untuk perlindungan korosi selama pembangunan, Setelah launching dipasang ICCP. Dilakukan penelitian tentang analisa teknis dan ekonomis penggunaan ICCP dibandingkan dengan SACP dalam proses pencegahan korosi. Dengan dibandingkan dalam jangka 20 tahun dan digunakan perhitungan sesuai standard, akan didapatkan perbandingan dari segi teknis dan ekonomis
LATAR BELAKANG MASALAH
Dewasa ini banyak kapal yang menggunakan sistem SACP untuk pengendalian korosi pada badan kapal, padahal selain SACP ada metode cathodic protection yang lain, yaitu sistem ICCP, akan tetapi sistem ICCP jarang dipakai di kapalkapal Indonesia. Oleh karena itu perlu dilakukan analisa sistem mana yang lebih menguntungkan dari segi teknis dan ekonomis, dalam mengendalikan proses korosi pada badan kapal.
RUMUSAN MASALAH
Bagaimana perbandingan teknis sistem ICCP dan SACP Bagaimana perbandingan ekonomis sistem ICCP dan SACP
TUJUAN
Menganalisa perbandingan secara teknis, antara sistem ICCP dan SACP
Menganalisa perbandingan secara ekonomis, antara sistem ICCP dan SACP
MANFA’AT
Secara akademis : Data valid yang telah dihasilkan dalam tugas akhir ini dapat digunakan sebagai sumber pustaka Dapat menjadi acuan data dalam keperluan informasi perbandingan antara ICCP dan SACP dari segi teknis maupun ekonomisnya. Secara praktis : Dapat mengetahui perbandingan,keunggulan dan kelemahan antara penggunaan ICCP dengan SACP Dapat dijadikan acuan oleh pihak galangan dan industri maritim dalam menentukan pemilihan sistem proteksi terhadap kapal.
BATASAN MASALAH
Perbandingan ICCP dan SACP dilakukan pada kapal KASIM, yaitu kapal tanker milik PERTAMINA yang dibangun di PT. DPS Surabaya Terdapat 2 variasi sistem yang pertama ICCP dan SACP Kerapatan arus yang mengalir pada kapal dianggap merata Perhitungan arus total dilakukan saat kapal dalam keadaan statis. Kondisi lingkungan dan operasional pada kapal dianggap normal. Dalam analisa ekonomis, selama waktu 20 tahun kurs rupiah dianggap sama saat penelitian dilakukan.
FLOWCHART
Mulai
Latar Belakang •Korosi bersifat merusak dan merugikan •Ada 2 sistem pencegahan korosi secara katodik, yaitu SACP dan ICCP •Dibutuhkan analisa secara teknis dan ekonomis untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan kedua sistem untuk pertimbangan sistem mana yang menguntungkan untuk pembangunan sebuah kapal
Tujuan 1.Menganalisa perbandingan secara teknis, antara sistem ICCP dan SACP 2.Menganalisa perbandingan secara ekonomis, antara sistem ICCP dan SACP
•Tugas Akhir •Teori-teori yang •Teori-teori yang •Teori-teori yang •Teori-teori yang
Rumusan Masalah 1Bagaimana perbandingan teknis sistem ICCP dan SACP 2Bagaimana perbandingan ekonomis sistem ICCP dan SACP
Studi Literatur berhubungan dengan berhubungan dengan berhubungan dengan berhubungan dengan
korosi Cathodic Protection pembahasan teknis sistem ICCP dan SACP pembahasan aspek ekonomi sistem ICCP dan SACP
Pengumpulan Data Data Teknis SACP dan ICCP •Data kapal •Data zinc anode •Data komponen-komponen ICCP Data Ekonomis SACP dan ICCP •Biaya peralatan •Biaya instalasi •Biaya maintenance
A
A
Lanjutan flowchart
Perhitungan •Perhitungan luasan kapal yang terproteksi oleh SACP dan ICCP •Perhitungan berat dan jumlah zinc anode yang dibutuhkan kapal untuk melindungi terhadap korosi •Perhitungan total arus yang dibutuhkan untuk sistem ICCP •Perhitungan jumlah dan hambatan anoda untuk sistem ICCP •Perhitungan tahanan kabel untuk sistem ICCP •Perhitungan kapasitas potensial rectifier untuk ICCP
Analisa Teknis ICCP dan SACP •design •Instalasi •Maintenability Analisa Ekonomis ICCP dan SACP •Biaya peralatan •Biaya instalasi •Biaya maintenance
Pertanyaan •Apakah didapatkan perbandingan secara teknis antara sistem ICCP dan sistem ICCP •Apakah didapatkan perbandingan secara ekonomis antara sistem ICCP dan sistem ICCP
TIDAK
YA
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Model Pemasangan ICCP
KAPAL KASIM MILIK PT. PERTAMINA
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN DATA KAPAL KASIM Material plat : SA 36 (Mildsteel Great A) Length over all(LOA) : 108 meter. Length of water line(LWL) : 103,80 meter. Length Perpendicular (LPP) :102 meter. Depth Moulded(H) : 9,30 meter. Breadth Moulded(B) : 19,20 meter Draught Design(T) : 6 meter. Block Coefficient(CB) : 0.7754 Service speed : 12 knots Complement : 26 persons Kerapatan arus pada permukaan badan kapal : 35mA/m²
Analisa Teknis Sistem ICCP Tahap Design Data Anoda
Elliptical Anode buatan Cathelco Material : Titanium Lapisan anoda : dilapisi mixed metal oxide (MMO) Bentuk anoda : elliptical anode (elips) buatan Cathelco Kapasitas arus maximal anoda : 50 A Setengah diagonal sisi terpanjang anoda (a) : 57,2 cm Setengah diagonal sisi terpendek anoda (b) : 34,3 cm Panjang kabel tembaga : 70 m Luas penampang kabel tembaga : 25 mm² Tahanan konduktifitas kabel : 423 . 10 ˉ6 ohm/m
Lanjutan Analisa Teknis Sistem ICCP
Perhitungan sistem ICCP sesuai dengan DnV RP B104
Luasan kapal yang diproteksi WSA = (1,8 x Lpp x T) + (Cb x Lpp x B) Akemudi = [ 1+25 . (B/Lpp )² ] Aproteksi = WSA + Akemudi Dimana: • WSA = luasan basah kapal (m2) • A kemudi = luasan basah kemudi kapal (m2) • Lpp = length of water line (m) • T = sarat moulded (m) • B = lebar moulded (m) • CB = block coefficient. • A proteksi =Luasan basah total yang harus diproteksi (m2) Setelah dilakukan perhitungan, didapatkan A proteksi = 2.622,03 m2 1)
Lanjutan Analisa Teknis Sistem ICCP
2)
Total arus yang dibutuhkan
Ip = CD x A proteksi • Ip = total arus yang diperlukan untuk melindungi hull kapal (A) • CD = densitas arus yang digunakan pada kondisi kerja (A/m2) • A = luasan basah yang dilindungi (m2) Setelah
dilakukan perhitungan, didapatkan IP = 91,77 A
Lanjutan Analisa Teknis Sistem ICCP
3)
Jumlah anoda Dilakukan perhitungan bertahap sehingga didapatkan jumlah anoda yang diperlukan dan besarnya tahanan total anoda
n = Ip : Ia
Rn= n.R.F
Dimana: N = jumlah anoda Ia = kapasitas arus maximal anoda (A) Ip = total arus yang diperlukan untuk melindungi hull kapal (A) R = tahanan individual anoda (ohm) ⍴= resivitas lingkungan (ohm.cm) A = luas anoda (cm2) F = Faktor interferensi Sa= jarak antar anoda (m) Rn= tahanan total anoda (ohm) Setelah dilakukan perhitungan, didapatkan Jumlah Anoda = 2 buah dan tahanan total anoda 0,154 ohm
Menentukan Tahanan Kabel • Rc = Pc x L • Rs = R1 + R2 + R3 + … 4)
Dimana: • Rc = tahanan kabel (ohm) • Pc = tahanan konduktifitas kabel (ohm/m) • L = panjang kabel (m) • Rs = tahanan total seri (ohm)
Setelah dilakukan perhitungan, didapatkan tahanan kabel = 0.06 ohm
5)
Menentukan Kapasitas Potensial Rectifier
• ITR = Ip • Vdc = VTR • Vdc = Ip x (Rn + Rs) Dimana: • ITR = kapasitas arus rectifier (A) • Vdc = potensial keluaran rectifier (V) • VTR = kapasitas potensial rectifier (V)
Setelah dilakukan perhitungan, didapatkan kapasitas potensial rectifier = 19,124 Volt
Tahap instalasi iccp
Setelah melewati tahap desain maka diketahui bahwa anoda yang dibutuhkan pada Kapal KASIM adalah 2 buah, dan elektode reference 2 buah. Anoda dipasang pada posisi gading 10,5 pada portside dan starboard kapal dan tinggi 2100 mm dari baseline, sedangkan elektrode reference dipasang pada gading 29,5 pada portside dan starboard kapal dan pada ketinggian 3500mm dari baseline. Teknis instalasinya yaitu pembuatan tempat untuk anoda di lambung dan dudukan rectifier di kamar mesin. Sistem pemasangan anoda berdasarkan pada National Assosiation Corrosion Engineering (NACE) RP0176-2003, berikut tahapan pemasangan anoda, kabel, rectifier, dan junction box : Sesuai dengan code NACE RP0176-2003 pada poin 6.5.2 menyatakan bahwa rectifier harus dipasang pada daerah yang yang tidak bersuhu ekstrim dan tidak mudah terkontaminasi. Maka rectifier dipasang engine room.
Lanjutan Tahap instalasi iccp
•Pemasangan anode harus aman dari kepecahan dan kerusakan. •Penyambungan dari masing-masing junction box menuju rectifier harus dipastikan bahwa kabel menghubungkan kutub positif (+) rectifier dengan anoda. Serta kabel menghubungkan kutub negatif (-) rectifier dengan kapal. Hal ini sesuai dengan NACE point 6.5.2.5 •Sambungan kabel dipastikan menyalurkan arus dari rectifier, baik ke anode maupun ke kapal. Serta sistem sambungan diatas bersifat tertutup karena melindungi dari kelembapan dan terisolasi dari lengkungan.
POWER SUPLY
Transformer Rectifier (TR) tipe Thyristor : Power suply model C2130 (CATHELCO)
TAHAP MAINTENANCE ICCP Untuk sistem maintenance dari sistem ICCP berdasar pada NACE RP0176 section 9.5, berikut langkah-langkah maintenance sistem ICCP pada kapal KASIM : Pengecekan sumber arus ICCP setiap 2 bulan sekali. Termasuk di dalamnya pengecekan arus yang keluar, konsumsi power, terlindunginya struktur secara menyeluruh Semua fasilitas sistem ICCP diinspeksi, termasuk pengecekan terhadap terjadinya arus pendek, koneksi kabel, akurasi alat ukur, efisiensi rectifier, keseluruhan tahanan yang dilewati Dilakukan pengecekan dengan voltmeter untuk mengetahui tegangan pada kapal, sehingga diketahui arus yang mengalir pada kapal, hal ini untuk memastikan kebutuhan arus telah diperoleh oleh kapal, sehingga memastikan bahwa kapal sudah terproteksi. Pada sistem pengecekan dengan menggunakan voltmeter, pengecekan dengan cara menempelkan kabel kutub negatif pada kapal dan kutub negatif pada voltmeter, sehingga diketahui nilai voltmeter yang sesuai
TAHAP DESAIN SACP
Data Anoda Anode type Dimension (L×W×H) Core dimencion Nett.Weight Gross. Weight Faktor Utilisasi Anoda(U) Kapasitas logam(Z) Current Density (C) Life Time (Y)
: WT 14Z : 550×130×50 (mm) : 700×38×6 : 21.4 kg : 22.5 kg : 0.9 : 780 A.h/kg : 12 mA/m2 : 2 Tahun
Data kapal yang dibutuhkan
• • • • •
Length Between Perpendicular (LPP) : 120 m Breadth (B) : 19.2 m Design Draught (T) :6 m Block Coefficient (Cb) : 0.7754 Sea Chest Surface Area (A) Pump Room (P/R) : 10.52 m2 Engine Room (E/R) : 14.98 m2 Emergency Room : 2.45 m2
perhitungan Perhitungan berdasarkan Sumber : handout Calculation Temporary Cathodic protection(WT ZINC ANODES) for 6500 LTDW Oil product tanker Pertamina a. Luasan yang dilindungi
A = Lpp × [(1.8 × T ) + (Cb × B )]
Setelah dilakukan perhitungan Didapatkan A =2.620,14 m2
Karena proteksi Zinc Anode bersifat sementara, maka direncanakan hanya 60% dari total luasan jadi 60%x 2.620,14 = 1572.08 m2
perhitungan Berat Anode yang dibutuhkan
a.
W=
Setelah dilakukan perhitungan, didapatkan W= 470.82 kg
Jumlah Anode yang dibutuhkan n=
Setelah dilakukan perhitungan, didapatkan n =22 biji
Dibutuhkan 2 zinc anode dengan berat masing-masing 3.2 kg di Pump room
Dibutuhkan 2 zinc anode dengan berat masing-masing 4.5 kg di Engine room
Dibutuhkan 1 zinc anode dengan berat masing-masing 0.7 kg di Emergency room
Tahap instalasi sacp
Pada tahap instalasi pemasangan anoda dilakukan sebelum kapal diluncurkan. Anoda dipasang dengan cara dilas pada bagian lengan anoda dan disambungkan langsung pada badan kapal. Pada bagian lengan anoda yang dihubungkan langsung pada kapal, lapisan coatingnya dihilangkan, hal ini bertujuan agar aliran arus dari anoda lebih efektif, tidak terhambat oleh coating.
Tempat instalasi zinc anode Hull (WT 14Z = 21.4 kg) 60 % dipasang di separuh belakang kapal = 14 PCs 40 % dipasang di separuh depan kapal = 8 pcs Sea chest pump room (3.2 kg) = 2 PCs Sea chest engine room (4.5 kg) = 2 PCs Sea chest emergency room (0.7 kg) = 1 PCs Total = 27 PCs
Tahap maintenance sacp
Untuk sistem maintenance dari sistem SACP berdasar pada NACE RP0176 Maintenance sistem SACP dilakukan dengan cara penggantian anoda setiap 2 tahun sekali. Penggantian dilakukan dengan cara yang sama saat instalasi
Analisa ekonomis iccp
TAHAP DESAIN pembelian satu paket sistem ICCP untuk kapal KASIM yang meliputi ICCP pada badan kapal dan MGPS pada Seachest biaya pembelian satu paket tersebut sebesar Rp 203.605.000, 00 TAHAP INSTALASI Deskripsi
Waktu (Jam)
Pemasangan anoda
9
Pemasangan rectifier
9
Total
Jam Orang (Rp)
Biaya(Rp) 900.000
100.000
900.000 1.800.000
Analisa ekonomis iccp
TAHAP MAINTENANCE Untuk analisa ekonomis tahap maintenance sistem ICCP dalah zero maintenance yaitu tanpa biaya karena untuk maintenance sudah disediakan fasilitas dari pihak CATHELCO untuk inspeksi setiap 2 tahun sekali dan free atau gratis.
Total Biaya Sistem ICCP TAHAP
BIAYA(Rp)
Desain
203.605.000
Instalasi
1.800.000
Maintenance
0
TOTAL
205.405.000
Analisa ekonomis SACP
• • • •
TAHAP DESAIN Berat total zinc anode yang dibutuhkan tiap 2 tahun = 486,9 kg Harga 60.000/kg jadi 486,9 x 60.000 = 29.214.000 tiap 2 tahun Selama 20 tahun = 29.214.000x10= 292.140.000 Sacrificial anode pada WBT (Water Ballast Tank) 9 PCsx11kgx1.450.000 = 143.550.000, anode bertahan 20 tahun Total tahap desain, 292.140.000 + 143.550.000 = 435.690.000 TAHAP INSTALASI Biaya pemasangan anode tiap titik = 200.000, ada 27 titik, jadi 27x200.000 = 5.400.000 tiap 2 tahun
Analisa ekonomis SACP TAHAP MAINTENANCE Taha p maintenance selama 20 tahun meliputi • Recoating WBT 270.000/titik, jadi 270.000x27 = 7.290.000 tiap 2 tahun, jadi selama 20 tahun 7.290.000 X 10 = 72.900.000
TOTAL BIAYA SACP TAHAP Desain
BIAYA(Rp) 435.690.000
Instalasi
54.000.000
Maintenance
72.900.000
TOTAL
562.590.000
KESIMPULAN Perbandingan secara teknis Secara teknis penggunaan sistem
ICCP lebih menguntungkan dibandingkan dengan sistem SACP, karena kemudahan dalam design, instalasi dan maintenance.
Perbandingan secara ekonomis Selama 20 tahun biaya untuk sistem
ICCP adalah RP. 205.405.000,00 dan sistem SACP adalah RP.371.440.000,00, jadi lebih hemat menggunakan sistem ICCP sebesar RP 357.185.000, 00
TERIMAKASIH
