PELUMAS

oleh

Risky Patria Sari

  

1.      PANDAHULUAN

            Bila dua obyak bergesekan satu sama lain berarti ada tenaga bekerja padanya. Tenaga ini disebut tenaga gesek. Ada dua jenis gesekan yaitu gesekan padatan dan gesekan fluida dimana keduanya selalu ada disekitar kita. Gesekan padatan adalah gesekan antara dua permukaan benda padat dan disebut dengan luncur “slinding friction” dimana tenaga gesekannya sangat besar. Gesekan geleinding atau “rolling friction” memerlukan tenaga yang kecil, sedangkan gesekan fluida melibatkan gesekan antara benda padat dengan fluida cair.

            Maksud dari pelumasan atau menggunakan minyak pelumas adalah untuk mendapatkan hal-hal seperti berikut dibawah ini yaitu dengan adanya minyak pelumas diantara dua obyek yang bergesekan tersebut akan mengurangi atau meminimkan gesekan, mencegah keausan, menghemat tenaga. Ketiga hal tersebut merupakan tujuan dasar penggunana minyak pelumas. Lebih lanjut ada tujuan lain diantaranya mencegah perkaratan, penyekat, sebagai media transfer tenaga dan panas.

Pelumas dari minyak bumi mempunyai pengaruh besar terhadap :

Ø  Pelumas yaitu mengurangi gesekan antara dua permukaan yang saling bergerak dan bersentuhan untuk memperkecil keausan abrasi, sehingga diperlukan viskositas yang tepat agar dapat melayani kondisi operasi peralatan tersebut.

Ø  Pendingin yaitu dengan jalan menyerap panas yang ditimbulkan oleh gesekan komponen peralatan tersebut dengan melepaskan tersebut keluar.

Ø  Penerapan atau seal yaitu merapatkan celah diantara kedua komponen yang bergesekan untuk mencegah kebocoran gas dari motor, kompresor dan lain-lain.

Ø  Pencegahan terhadap karat yaitu mencegah agar komponen tidak korosi oleh air dan udara yang menyerang permukaan logam.

Ø  Pembersihan yang menghilangkan kotoran dari permukaan logam

Ø  Pencegahan kotoran luar dari udara masuk

Ø  Sebagai isolasi

Ø  Mentransfer tekanan

Ø  Mentransfer energi

            Pelumasan yang ada diklasifikasikan dalam 3 kategori, yaitu : pelumasan fluid, pelumasan bata dan pelumasan tekanan ekstrem, dimana pada pelumasan fluida lapisan minyak pelumas diantara komponen yang bergesekan cukup tebal untuk memisahkannya sehingga memerlukan sedikit tenaga untuk menggerakannya.

            Pelumas boundray atau batas ialah pelumasan diman beban yang diterima cukup besar untuk menjadikan tipis lapisan minyak pelumas yang berada diantaranya komponen yang bergesekan tersebut. Pada pelumasn tekanan ekstrem beban lebih besar dari pada pelumasan batas sehingga suhu pada komponn naik dan mencegah lapisan minyak pelumas

            Guna memenuhi tugas atau fungsi yang harus diemban seperti  tersebut diatas minyak pelumas harus mempunyai karakteristik yang handal dan karakteristik apa saja yang harus dipunyai dapat dilihat pada bab berikutnya ini.

2       KARAKTERISTIK UMUM YANG HARUS DIPUNYAI PELUMAS

            Karakteristik umum yang dipunyai oleh minyak pelumas adalah sebagai berikut :

2.1.   Viakositas

            Minyak peluams harus mempunyai viskositas yang tepat untuk memenuhi koondisi oprasi suhu, sebab viskositas berubah oleh karena perubahan suhu.

2.2.   Kapasitas beban bawaan (mencegah aus)

            Suatu karakteristik untuk mencegah keausan metal diperlukan, sebab pelumasan tekanan ekstrem terjadi bila beban sangat besar sekali, walaupun viskositas sudah tepat.

2.3.   Stabilitas thermal dan Oksidasi

            Untuk menggunakan minyak pelumas secara efektif untuk suatu waktu yang lama, minyak pelumas harus stabil terhadap oksidasi dengan oksigen dan panas yang ditimbulkan dari gesekan, dsb.

2.4.   Deterjensi dan dispersansi

            Minyak pelumas harus dapat mendisperskan kotoran dari gas hasil pembakaran motor yang masuk kedalamnya atau menghilangkan dari permukaan logam.

2.5.   Mencegah korosi

            Pelumas harus mempunyai karakteristik yang dapat mencegah korosi logam dari materal korosif yang berasal dari luar, asam yang diperoleh dari hasil deteiorasi minyk pelumas tersebut.

2.6.   Fluiditas pada suhu rendah

            Minyak pelumas harus mempunyai sifat fluiditas yang cukup bila motor bekerja pada suhu cukup rendah.

2.7.   Pencegah busa/buih

            Minyak pelumas tidak boleh membiarkan terjadinya busa secara mudah dan harus mencegahnya, sebab busa akan mencegah lapisan minyak pelumas sehingga terjadi kontak langsung antara logam dengan logam.

3. KARAKTERISTIK SIFAT-SIFAT FISIK MINYAK PELUMAS

3.1.   Viskositas

            Viskositas adalah suatu skala nilai menunjukan sifat kekentalan suatu fluida dinyatakan dalam dua satuan yaitu viskositas kinetik (cSt) dan viskositas absolut (cP). Viskositas minyak pelumas berubah oleh suhu, naik bersamaan turunya suhu. Sifat atau karakteristik ini sangat penting untuk “handling” minyak pelumas tersebut.

Indek viskositas ialah bilangan yang menunjukan suatu perubahan viskositas oleh karena berubahnya suhu. Bila viskositas tidak banyak berubah oleh peubahan temperatur maka indek viskositasnya tinggi. Minyak pelumas jenis parafinik mempunyai indek viskositas yang lebih besar dari napthenik.

3.2.   Titik Nyala

            Titik nyala adalah suhu terendah suatu fluida yang diperlukannya untuk mulai terjadinya pembakaran bial suatu nyala api disinggungkan gas yang dihasilkan minyak pelumas tersebut. Titik nyala minyak pelumas umumnya diatas 200oC.

3.3.   Titik Tuang

            Titik tuang adalah terendah dimana fluida tidak dapat mengalir lagi.

3.4.   Specific Gravity

            Perbandingan berat contoh pada suhu 15oC dengan air murni pada volume yang sama pada 4oC disebut specific gravity dari contoh dan ditandai dengan 15/4 oC.

            Perbandingan berat suatu contoh pada 60oF dengan air murni pada volume dan suhu yang sama disebut specific gravity pada 60/60oF dan API degree seperti dibawah ini sering digunakan untuk menyatakan berat jenis.

API degree =

4.      KARAKTERISTIK SIFAT-SIFAT KIMIA PELUMAS

4.1.   Komposisi

            Minyak pelumas secara kasar dibagi dalam dua group yaitu pertama menggunakan hidrokarbon minyak bumi sebagai minyak dasar pelumas dan yang kedua menngunakan minyak sintetis sebagai minyak dasar pelumas. Oleh karena banyak jenis hidrokarbon yang menyusun minyak bumi maka tidaklah mungkin menganalisis komposiskan secara garis besar dalam empat group yaitu parafinik, naptinik, aromatik dan olefinik.

            Komposisi minyak pelumas tergantung jenis minyak buminya, metoda pengolahannya, range titik didihnya dll., tetapi hidrokarbon parafiniklah yang secara kimia stabil terhadap perubahan suhu.

            Selain hidrokarbon pelumas meliputi senyawa sulfur, senyawa nitrogen, senyawa oksigen, logam berat dll., yang kemungkinan besar mempengaruhi unjuk kerjanya.

            Minyak pelumas sintetis diklasifikasikan berdasarkan struktur kimianya sebagai berikut :

1. Hidrokarbon, 2. ester, 3. Polyglycol, 4. Polyphenyl ether, 5. Silicon, 6. Minyak pelumas halogen.
2. Warna .

Pelumas umumnya mempunyai warna yang kelihatan. Adalah dapat dipercaya bahwa warna disebabkan oleh beberapa macam kotoran kecuali hidrokarbon sebagai sulfur, nitrogen, senyawa oksigen.

Warna dengan demikian menunjukan tingkat pengolahan minyak pelumas tersebut.

Bila minyak pelumas berada pada suhu tinggi selama beberapa jam, warnanya akan menjadi lebih gelap sebab minyak pelumas dioksidasi dan membentuk oksida. Warna minyak pelumas dinyatakan dalam beberapa nomor warna ASTM.

3. Deteriorasi

Setelah pelumas tersebut digunakan, perubahan kimia terjadi (oksidasi dan cracking thermal) dan menjadikannya berwarna lebih gelap, menaikkan viskositas dan membentuk resin yaitu matrial tidak larut dalam pelumas. Deteriorasi sangat dekat hubungannya dengan umur pelumas tersebut. Detreriorasi juga dipengaruhi faktor luar seperti bahan bakar dan logam yang digunakan.

5.      PENGUUJIAN PELUMAS DAN ARTI DARI PENGUJIAN

5.1.   Specifik gravity

            Specific gravity atau s.g. tidak secara langsung digunakan untuk memastikan kualitas pelumas sebab hal ini tergantung dari jenis hidrokarbon yang dikandung pelumas tersebut. Oleh karena produk minyak bumi umumnya dinyatakan dalam volume, s.g. adalah dasar yang diperlukan untuk konversi berat-volume dalam urusan perdagangan. S.g. juga merupakan standar untuk melihat komposisi dari hidrokarbon.

             S.g. diukur dengan hidrometer dan dikonversikan ke 15/4o C dari table konversi. Umumnya s.g. dari minyak lumas fraksi ringan sebesar 0,82-0,91 dan yang berat 0,85-0,95. sebagai dasar ialah s.g. bensin 0,72-0,76 dan asphalat 1,01-1,06.

5.2.   Reaktifitas

            Reaktifitas dapat digunakan sebagai standar untuk mengecek tingkat pengolahan dan material asing. Pelumas umumnya netral. Caranya ialah tuangkan contoh dan air murni kedalam labu dan pisahkan airnya setelah dikocok. Tambah beberapa tetes indikator kepada air untuk mencegah reaktifitas dari asam, alkaline, atau netral.

5.3.   Test korosi tembaga

            Test ini untuk mengecek kotoran yang bersifat korosif terhadap logam. Bila pelumas lolos test ini berarti minyak pelumas ini tidak bersifat korosif terhadap logam dari peralatan tersebut.

5.4.   Warna

 Oleh karena pelumas yang mempunyai titik didih tinggi mempunyai warna yang bervariasi dari transfaran-bluish transfaran-light yellow-darkyellow-light red- darkred, maka warna dapat digunakan sebagai standar untuk melihat tingkat pengolahan dan deteriorasi seperti juga range titik didihnya.

            Warna dapat dicek dengan tester warna, dengan jalan membandingkan hasil uji dari contoh dengan gelas berwarna standar, dan warna 1,0 adalah terang sedangkan 8,0 warna gelap.

5.5.   Titik nyala

            Produk minyak bumi memberikan komponennya untuk menguap mulai dari destilat teringan dan menaikan konsentrasi uap untuk menangkap nyala yang ada. Titik nyala pelumas dengan demikian dapat digunakan untuk mengecek apakah destilat ringan termasuk didalamnya. Titik nyala pelumas diukur dengan metoda Pensky-Martens atau dengan metoda Cleveland Open-Cup.

5.6.   Residu karbon

            Bila suatu produk minyak bumi dipanaskan dalam suatu ruangan tertutup pada kondisi tertentu, maka fraksi yang titik didihnya rendah menguap dan kandungan minyak beratnya mengalami perengkahan dan berpolymerarisasi sehingga meninggalkan karbon.

            Perbandingan berat dari karbon yang tertinggal terhadap contoh disebut debut dengan residu karbon, dan diukur dengan alat yang disebut Condratson Carbon Residu tester. Residu karbon dari pelumas dapat dipakai sebagai standar untuk melihat tingkat pengolahannya, tetapi untuk pelumas yang digunakan dipengaruhi oleh kondisi operasi dan bahan bakar yang dipakai.

5.7.   Kandungan abu

            Bila minyak pelumas dinakar pada 775oC ± 25oC dalam udara pada kondisi khusus, abu akan tertinggal. Perbandingan dalam % berat dari abu dengan contoh disebut kandungan abu.

5.8.   Kandungan sulfur

            Kandungan sulfur dalam minyak pelumas diukur dengan membakarnya menjadi SO2 atau SO3 yang akan diserap H2O2 larutan menjadi asam sulfat, dengan menggunakan peralatan yang telah disediakan.

            Asam sulfat larutan yang diperoleh dianalisis secara kuantitatif untuk menunjukan perbandingan kandungan sulfur dengan contoh dalam % berat.

5.9.   Kandungan air

            Air dalam minyak pelumas bila melebihi yang ditentukan dapat mempengaruhi unjuk kerjanya dan menyebabkan korosi logam. Kandungan air dinyatakan dalam % volume dari air terukur dengan contoh pelumas.

5.10. Viakositas

            Viskositas adalah sifat yang paling penting dari minyak pelumas dan dengan demikian sangat penting memilih pelumas dengan viskositas yang tepat. Viskositas pelumas umumnya dinyatakan dalam viskositas kinetik-cSt.

            Viskositas kinematik diperoleh dengan mengukur waktu yang diperlukan oleh sejumlah volume tertentu tersebut untuk mengalir melalui pipa khusus dari alat viscosimeter. Temperatur pengukuran telah dikhususkan yaitu pada 40oC dan 100oC. Selain viskositas kinematik ada pengukuran dengan saybolt Universal second, Redwood Second dan engler degree.

5.11. Indeks viskositas

            Viskositas minyak pelumas turun apabila suhu naik. Indek viskositas menunjukan tingkat perubahan tingkat viskositas terhadap perubahan suhu. Indek viskositas (IV) pelumas diperoleh dengan rumus seperti dibawah ini dengan membandingkan viskositasnya dengan pelumas refrensi dimana IV dari pelumas Pensylvania jenis parafinik adalah 100 dan minyak pelumas jenis Gulf Coast jenis napthenik adalah 0.

Indeks Viskositas (IV) =

Dimana :

L adalah viskositas (cSt) minyak pelumas refrensi

Dengan IV = 0 pada 40oC

H adalah viskositas (cSt) minyak pelumas refrensi

Dengan IV = 100 pada 40oC

U adalah viskositas (cSt) dari contoh pada 40oC

Dalam kenyataan untuk menghitung indek iskositas ukurlah viskositas dari contoh baik pada suhu 40oC ataupun 100oC untuk mendapatkan IV dari table yang ada.

5.12. Uji keausan

            Uji keausan mengecek tingkat keausan dari bahan logam dengan minyak pelumas yang berbeda, dengan mengukur ukuran keausan yang ada, penurunan berat dari bahan logam ,dsb. Setelah dijalankan pada kondisi tertentu dengan beberapa macam alat uji.

5.12. Uji stabilitas thermal dan oksidasi

            Bila minyak pelumas digunakan pada suhu tinggi alam waktu yang lama, ia akan mengabsorp/menyerap oksigen dari udara dan menyebabkan oksidasi, yang mengahsilkan detorasi. Uji stabilitas mengukur tingkat deteriorasi tersebut.

            Uji ini mengevaluasi stabilitas contoh dengan mengecek perubahan sifatnya sebelum dan sesudah oksidasi dimana contoh dipanaskan pada suhu khusus untuk waktu yang tertentu pula dan masukan oksigen atau udara untuk mempercepat oksidasi.

5.14. Deterjensi dan dispersansi

            Sifat deterjensi dan dispersi bekerja untuk mengapungkan dan mendisperskan partikel karbon yang lembut yang terdapat dalam pelumas tanpa bertambah besar. Hadi mencegah karbon yang masuk pelumas dan sluge yang diproduksi oleh peristiwa oksidasi dan thermal cracking atau perengkahan untuk tidak tumbuh berakumulasi dalam motor. Penetralan sulfida dalam gas hasil pembakaran yang masuk pelumas merupakan salah satu tugas sifat deterjensi ini.

            Minyak pelumas motor dilengkapi dengan deterjen-dispeersan jenis alkaline untuk dapat bekerja seperti yang diharapkan diatas. Dengan demikian bila TBN dari pelumas setelah digunakan diukur dan dibandingkan dengan TBN minyak pelumas tersebut sebelum digunakan, perbedaannya merupakan jumlah aditif yang dikomsumsi untuk deterjensi tersebut.

5.15. Uji pencegah karat

            Uji ini mengevaluasi kapasitas pencegahan korosi dari minyak pelumas terhadap iron atas adanya air dan asam, dan digunakan untuk pelumas turbin.

5.16  Uji fluiditas pada suhu rendah

            Minyak pelumas secara bertingkat akan kehilangan sifat fluiditasnya dan akhirnya tidak dapat mengalir dengan adanya deposit wax didalamnya apabila suhu turun. Titik tuang dan titik beku dari pelumas diukur untuk menunjukan fluiditas pada suhu rendah terutama pada suhu start dan untuk digunakan pada daerah dingin. Titik tuang 2,5oC lebih tinggi dari titik beku.

            Ketahanan pembentukan busa/buih diperlukan untuk menghilangkan busa secara cepat unjuk kerja pelumas menurun besar sekali apabila busa atau gelembung udara lama berada dalam pelumas.

5.18. Uji sifat demulsifikasi

            Oleh karena emulsi yang disebabkan masuknya air dan steam kedalam minyak pelumas menurut unjuk kerja pelumasan, maka air dan team tersebut harus dipisahkan dengan cepat bila mungkin. Karakteristik untuk dapat memisahkan air dan team secara cepat disebut karakteristik demulsifikasi. Karakteristik ini penting terutama untuk kondisioperais dimana air dan atau team dengan mudah dapat masuk kedalam pelumas.

1.         Karakteristik yang diperlukan oleh Minyak Turbin

            Viskositas yang tepat dan indek viskositas tinggi.

            Stabilitasthermal dan oksidasi yang tinggi.

            Minyak pelumas harus stabilitasnya terdapat panas dan oksidasi sebab

Turbin uap dan gas beroprasi pada suhu tinggi.

            Karakteristik pemisahan terhadap air dan demulsifikasi.

Karakteristik ini penting khususnya untuk turbin uap dimana air yang mengembun sering masuk kedalam minyak pelumas turbin.

Karakteristik deforaming

Karakteristik pencegah terhadap korosi

2.         Karakteristik yang diperlukan oleh Minyak Pelumas Kompresor

            Viskositas yang tepat

Indek viskositas tinggi.

Satbilitas thermal dan oksidasi.

Karakteristik pencegahan karat.

Karakteristik pencegahan karat ini diperlukan untuk minyak pelumas

Kompresor sebab pencairan moisture dan gas-gas lain mungkin terjadi oleh karena kompresi.

Karakteristik demulsifikasi

3.         Karakteristik yang diperlukan oleh Minyak Pelumas Rerigerator

            Fluiditas pada suhu tinggi

            Titik beku rendah

            Stabilitas kimia yang tinggi

Isolasi listrik yang tinggi dan efektif

4.         Karakteristik yang diperlukan oleh Minyak Pelumas Hidrolik

a. Viskositas yang tepat

Bila viskositasnya tidak tepat, tekanan tidak akan disalurkan dengan effisien. Tekanan berubah menjadi energi panas apabila viskositas terlalu tinggi dan fraksi menjadi berbahaya bila viskositas terlalu rendah.

Keduanya menyebabkan kehilangan tenaga.

b.Indeks viskositas tinggi

Suhu minyak pelumas naik cepat oleh karena panas yang ditimbulkan oleh tekanan didalam peralatan sangat tinggi. Viskositas minyak pelumas hidrolik dengan demikian harus berubah banyak dengan perubahan suhu.

a. Ketahanan aus tinggi

Minyak pelumas ini diperlukan khususnya untuk minyak pelumas pompa, yang menurunkan tekanan bila aus.

b.Stabilitas thermal dan oksidasi yang tinggi

Minyak pelumas hidrolik harus mempunyai kestabilan thermal dan oksidasi yang tinggi untuk mencegah terbentuknya sludge pada suhu tinggi atau oksidasi yang terjadi pada waktu minyak pelumas hidrolik kontak dengan udara, sebab minyak dalam peralatan ini tidak dapat diganti secara mudah.

c. Sifat defoaming yang baik

Penurunan tekanan yang tiba-tiba terjadi bila minyak pelumas hidrolik membusa dengan adanya campuran udara. Oleh karena itu sifat defoaming sangat penting untuk menyakinkan dan keamanan operasi.

d.      Karakteristik pencegah karat dan demulsifikasi

Oleh karena minyak hidrolik mudah menyerap air dari udara, minyak hidrolik harus dapat memisahkan air secara cepat dan mencegah pengkaratan terhadap logam yang disebabkan adanya air.

e. Tahana terhadap kebakaran/api

Minyak hidrolik tahan api, seperti jeis campuran dengan air, sintetik, digunakan khususnya untuk tempat yang panas untuk menghindarkan bahaya dari api.

4                  Karakteristik yang diperlukan oleh Cutting Oil

Pelumas yang effisien

Sedikit sifat adhesinya

Pencegah karat

Pendinggin yang baik

Tidak beracun dan bukan irritant

Tidak merubah warna logam yang dipotong

Tidak membuih

Tidak mempengaruhi cat

5                  karakteristik yang diperlukan oleh Minyak Pelumas Heat Treatment (QUECHING)

mempunyai effek pendingin yang baik

viskositas yang tepat (rendah)

Sedikit menguap untuk menghindari asap, dan hilang oleh karena penguapan.

Titik nyala api dan api yang tinggi

Sifat stabilitas thermal yang tinggi karena cracking dan polymerasasi minyak pelumas – pelumas akan mempengaruhi quenching.

6                  Karakteristik yang diperlukan untuk minyak pelumas annenling

titik nyala tinggi

penguapan yang rendah

stabilitas themal yang tinggi

viskositas yang tepat ( lebih tinggi dari Quenching Oil)

7                  Karakteristik yang diperlukan untuk minyak media transfer panas.

Stabilitas thermal tinggi

Effisiensi thermal tinggi

Titik nyala tinggi

Tidak korosif terhadap peralatan dan bahan

Mudah ditransfer