Cara Perhitungan Cathodic Protection Kebutuhan Anoda Kapal

Cara Perhitungan Cathodic Protection Kebutuhan Anoda Kapal - Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya pada artikel "Peranan dan Metode Cathodic Protection Pada Kapal" bahwa Cathodic Protection sangat dibutuhkan oleh kapal karena fungsinya untuk menurunkan laju korosi yang terjadi pada lambung kapal. Korosi merupakan masalah kompleks yang terjadi pada setiap kapal yang beroperasi di lautan. Penggunaan Anoda korban (Sacrificial Anode) merupakan salah satu metode Cathodic Protection yang umum digunakan pada kapal.

Penggunaan Anoda korban untuk kapal biasanya dipasang pada lambung-lambung kapal baik dengan tipe pemasangan pengelasan (welded) ataupun dengan di baut (bolted). Jenis anoda korban pun terdapat beberapa macam, namun yang umum digunakan pada Kapal ada 2 yaitu Zinc Anode dan Aluminium Anode. Kedua jenis anoda ini mempunyai keuntungan dan kerugiannya masing-masing. Disini akan dijelaskan mengenai perbandingan penggunaan anoda korban Zinc Anode dan Aluminium Anode pada kapal serta bagaimana cara menghitung kebutuhan anoda kapal sebagai cathodic protection. Berikut ini adalah penjelasannya.

Perbandingan Anoda Korban Zinc Anode Vs Aluminium Anode

Keuntungan Penggunaan Zinc Anode:

Mudah didapatkan dan banyak digunakan di industri perkapalan secara umum
Zinc Anode dapat diproduksi dengan geometri yang cukup sulit dibuat dibanding aluminium anode
Tidak ada pembatasan penggunaan pada tangki (Jika Aluminium anode terdapat pembatasan karena mudah meledak di kargo yang mempunyai titik nyala yang rendah)
Permukaan anoda zinc terkorosi lebih merata dan sempurna dibanding dengan aluminium anode
Memberikan kekuatan benturan yang lebih baik dibanding aluminium anode
Hanya dapat digunakan di air laut

Keuntungan Penggunaan Aluminium Anode:

Berat dari Aluminium Anode lebih ringan dibanding zinc anode
Kapasistas elektrisnya lebih besar 3x dibanding zinc anode, sehingga dapat melindungi lebih banyak dengan jumlah sedikit (1/3 lebih sedikit dari Zinc Anode)
Memberikan distribusi elektriknya lebih baik dibanding zinc anode
Aluminium anode lebih ramah lingkungan dibanding zinc anode
Aluminium anode lebih murah dibanding zinc anode
Dapat digunakan di air laut dan air sungai (air payau)

Cara Menghitung Kebutuhan Anoda Untuk Kapal

Terdapat 2 Teori Pendekatan dalam menghitung kebutuhan anoda kapal. Disini akan dijelaskan mengenai cara perhitungan kebutuhan anoda kapal.

1. Metode 1 (Boat)

Rumus untuk menghitung kebutuhan anoda kapal adalah sebagai berikut:

Keterangan:

Wetted Surface Area: Area Luasan Lambung yang tercelup dalam air (Sq-ft)

Full Displacement Vessel: 1.0 x LWL x (Beam + Draught)
Medium Displacement Vessel: 0.75 x LWL x (Beam + Draught)
Light Displacement Vessel: 0.50 x LWL x (Beam + Draught)

Current Density: Kerapatan Arus (mA per Sq-ft)

Hull Baja: 1.5 - 5.0 mA per Sq-ft
Hull Aluminium: 0.2 - 3.0 mA per Sq-ft

Immersion: Lama waktu penggantian Anoda yang diinginkan (hours)

Jangka Waktu 1 Tahun: 8766 jam
Jangka Waktu 2 Tahun: 17532 jam
Jangka waktu 2,5 Tahun: 21915 jam

Energy Content: Kandungan energi dari jenis anoda yang dipakai (amp-hours per pound)

Jenis Zinc Anode: 368 amp-hours per pound
Jenis Aluminium Anode: 1108 amp-hours per pound

Contoh Soal Perhitungan Kebutuhan Anoda Kapal (Metode 1)

Sebuah kapal memiliki spesifikasi sebagai berikut:

Lwl : 60 meter
Beam : 12 meter
Draft : 5 meter
Bahan Material Kapal : Baja
Estimasi pergantian anoda : 1 tahun
Jenis anoda yang digunakan : Zinc Anode

Berapa kebutuhan Zinc Anode dan Jarak anoda yang dapat dipasang pada kapal tersebut?

Jawaban:

1. Wetted Area Surface

0.50 x LWL x (B + T) = 0.5 x 60 x (12 + 5) = 510 m2 = 5489.59 ft2

2. Current Density

Hull Baja (kita ambil) = 4.0 mA per Sq-ft

3. Immersion

Estimasi pergantian anoda 1 tahun = 8766 jam

4. Energy Content

Untuk zinc anode = 368 amp-hours per pound

Maka berat total anoda keseluruhan adalah >>> 653.82 lbs = 296.56 Kg

Sebagai contoh kita memilih zinc anoda tipe bolted dengan spesifikasi sebagai berikut: 300x150x30 cm dengan berat 8.3 kg.

Sehingga Jumlah anoda yang dibutuhkan untuk kapal adalah 296.56 / 8.3 = 36 buah.

Seperti yang dijelaskan diatas bahwa 15-20% anoda harus dipasang pada bagian belakang (stern) dan area rudder kapal. Sehingga anoda yang berada di stern dan rudder adalah sebesar 8 buah. sedangkan 28 buah anoda disebar di sisa bagian lambungnya. Maka jarak antar anoda yang dapat dipasang adalah 4,2 meter (60/28 x 2).

2. Metode 2 (DNV-GL)

Rumus untuk menghitung kebutuhan anoda kapal adalah sebagai berikut:

Keterangan:

Y = Design Life Time dari Anoda (Tahun)
A = Luasan Permukaan Area Lambung Kapal (m2)
C = Current Density (mA/m2) [Biasanya: 10 - 40 mA/m2]
Z = Current Capacity (A.h/Kg) [Tergantung dari Anoda yang digunakan, biasanya Zinc Anode: 720-780 A.h/Kg, Aluminium Anode: 2500 - 2650 A.h/Kg]
U = Utilisation Factor [0,8 - 0,9]

Contoh Soal Perhitungan Kebutuhan Anoda Kapal (Metode 2)

Sebuah kapal memiliki spesifikasi sebagai berikut:

Lwl : 60 meter
Beam : 12 meter
Draft : 5 meter
Bahan Material Kapal : Baja
Estimasi pergantian anoda : 1 tahun
Jenis anoda yang digunakan : Zinc Anode

Berapa kebutuhan Zinc Anode dan Jarak anoda yang dapat dipasang pada kapal tersebut?

Jawaban:

1. Design Life (Y)

Y = Estimasi pergantian anoda 1 tahun

2. Wetted Area Surface (A)

Full Displacement Vessel: 1.0 x LWL x (Beam + Draught)
Medium Displacement Vessel: 0.75 x LWL x (Beam + Draught)
Light Displacement Vessel: 0.50 x LWL x (Beam + Draught)

>> A = 0.50 x LWL x (B + T) : 0.5 x 60 x (12 + 5) = 510 m2

3. Current Density (C)

C = Diambil 20 mA/m2

4. Current Capacity (Z)

Z = Diambil 720 A.h/Kg

5. Utilisation Factor (U)

U = Diambil 0,8

Maka berat total anoda keseluruhan adalah >>> Ma = 155.125 Kg

Sebagai contoh kita memilih zinc anoda tipe bolted dengan spesifikasi sebagai berikut: 300x150x30 cm dengan berat 8.3 kg.

Sehingga Jumlah anoda yang dibutuhkan untuk kapal adalah 155.125 / 8.3 = 19 buah.

Seperti yang dijelaskan diatas bahwa 15-20% anoda harus dipasang pada bagian belakang (stern) dan area rudder kapal. Sehingga anoda yang berada di stern dan rudder adalah sebesar 4 buah. sedangkan 15 buah anoda disebar di sisa bagian lambungnya. Maka jarak antar anoda yang dapat dipasang adalah 8 meter (60/15 x 2) di setiap sisi lambung kapal.

Ilmu Kapal dan Logistik