Spesifikasi Serta Kegunaan Minyak Pelumas

Minyak Pelumas dibutuhkan oleh semua mesin otomotif maupun industri.

Fungsi minyak pelumas

1. Mencegah kontak langsung antara metal ke metal
2. Mengurangi gesekan antara permukaan metal
3. Menurunkan temperatur
4. Mengurangi korosi
5. Mencegah timbulnya deposit

Proses pembuatan minyak pelumas

1. Distilasi atmosfir
2. Distilasi hampa
3. Deasphalting
4. Solvent extraction
5. Dewaxing
6. Blending dan Packaging

Distilasi atmosfir 

Proses pemisahan m.bumi menjadi fraksi-2-nya (gas, nafta, kerosine, solar dan long residu) berdasar titik didih pd. kondisi atmosfir, suhu 350 °C

Distilasi hampa

Long residu akan dipisahkan menjadi distilat-2-nya (SPO, LMO, MMO dan SR atau BO) pada kondisi vakum (25-40 mmHg), suhu 400 °C 

Deasphalting (Propane Deasphalting Unit)

Short residu akan dipisahkan dari kandungan asphalnya dengan cara extraksi menggunakan pelarut propana, komponen asphal tdk larut sedang minyak larut dalam propana. Berdasarkan perbedaan berat jenisnya maka asphal dan minyak dpt dipisahkan, untuk mengambil propana dari minyak dengan penguapan. Komponen minyak yang sudah bebas dari propana disebut : DAO ( Deasphalted Oil ) akan diproses leb. lanjut menjadi bhn dasar pelumas.

Solvent extraction (Furfural Extraction Unit)

SPO, LMO, MMO dari distilasi vakum dan DAO dari Deasphalting dipisahkan dari kandungan senyawa aromat (viskositas index rendah) secara extraksi menggunakan pelarut furfural. Aromat larut dalam furfural ( sbg. ekstrak ) akan dibuang dan yang tdk larut sbg. rafinat diproses leb. lanjut. Tujuan dari proses ini selain menaikkan VI juga mutu dan kestabilan thd. oksidasi sekaligus mengurangi pembentukan sludge dan varnish.

Sludge 

lumpur hasil akumulasi produk oksidasi, endapan kotoran dan endapan karbon yang relatif mudah dibersihkan.

Varnish 

lapisan sangat tipis akibat oksidasi yang melekat pada permukaan logam yg saling bergesekan yg sulit dibersihkan

Dewaxing

Rafinat dari proses solvent extraction dipisahkan dari kandungan parafin wax yang tinggi dengan proses kristalisasi dalam pelarut MEK (Methyl Etil Keton) pd suhu 0 sampai -20°C. Parafin mengkristal dan dipisahkan dengan disaring dengan filter. Filtrat yg diperoleh adalah base oil klasifikasi HVI 60, HVI 90, HVI160 dan HVI 650.Untuk menghilangkan resin dan memperbaiki warna setelah ekstraksi dengan pelarut, dilakukan proses adsobsi dengan clay (Clay Treatment).Proses ini akan menghasilkan pelumas yang lebih stabil terhadap panas, emulsi dan warna lebih jernih.Proses lanjutan lain yang dapat dilakukan adalah proses Hydrofinishing dan Hydrofining. Prinsip proses adalah Hydrogenasi mengunakan gas Hydrogen (H2), bertujuan untuk menjenuhkan senyawa Hidrokarbon tidak jenuh, yang masih terikut pada produk. 

Blending dan Packaging 

Pencampuran base oil dengan aditif supaya diperoleh mutu baik dan sesuai kebutuhan mesin.Supaya mutu tetap terjamin dalam pemasaran harus dikemas dengan tempat-2 yang memenuhi syarat.

Gambar : Diagram Proses Pengolahan Minyak Pelumas 

Ada pengujian spesifikasi secara fisika, kimia dan performance tes. Pengujian sifat fisika dan kimia dilakukan di dalam laboratorium minyak .Pengujian performance dilakukan di EngineTest Laboratory. 

Beberapa sifat minyak pelumas (base oil)

1. Viskositas
2. Viskositas Index
3. Pour point
4. Oxidation Stability
5. Total Base Number
6. Warna
7. Flash point dan Volatility
8. Anti karat 
9. Demulsibility 
10. Copper Strip Corrosion 

Viskositas, ASTM D-445

Merupakan ukuran besarnya tahanan yang diberikan m.pelumas saat mengalir. Makin besar kekentalan maka makin besar pula tahanan untuk mengalir. Viskositas mempengaruhi fluid film diantara permukaan bearing, bearing friction dan heat generation. 

Viskositas Index, ASTM D-2270

Merupakan ukuran kestabilan viskositas karena perubahan temperatur. Minyak pelumas dengan Viskositas Index tinggi, berarti sedikit mengalami perubahan viskositas dengan adanya perubahan temperatur.

Pour point, ASTM D-97

Merupakan sifat kritis, sebab minyak pelumas harus tetap encer dan dapat memenuhi fungsinya pada suhu rendah selama suhu operasi maupun suhu lingkungan. Sehingga pour point pelumas harus lebih rendah dari suhu tersebut agar tetap dapat mengalir. 

Oxidation Stability, ASTM D-315

1. Kemampuan minyak pelumas menghadapi oksidasi pada waktu pemakaian. 
2. Oksidasi akan menyebabkan minyak pelumas semakin kental, terbentuk emulsi, sludge maupun endapan lainnya.
3. Untuk mengetahui daya tahan minyak pelumas terhadap oksidasi, yaitu : pada suhu ± 200 – 400°F selama waktu tertentu minyak pelumas berhubungan dengan udara atau oksigen, kemudian diukur jumlah sludge, emulsi yang terbentuk dan kenaikan viskositasnya. 

Total Base Number, ASTM D-2896

Menyatakan kemampuan pelumas menetralkan asam hasil oksidasi, kemampuan detergency dan dispersancy guna membersihkan mesin dari deposit yang terbentuk dari hasil pembakaran bahan bakar maupun oksidasi pelumas.

Warna, ASTM D-1500

1. Untuk mengetahui secara kasar tingkat kemurnian dalam memproses minyak pelumas tersebut.
2. Untuk memperbaiki warna pelumas, dapat dilakukan dengan proses acid treating, clay treating maupun solvent extraction.
3. Perubahan warna minyak pelumas selama pemakaian biasanya disebabkan proses oksidasi atau proses lain akibat suhu tinggi, menyebabkan warna gelap dan hitam. 

Flash point dan Volatility, ASTM D-92

Pelumas yang banyak mengandung komponen yang volatil, maka flash pointnya rendah sehingga banyak terjadi penguapan m.pelumas selama pemakaian. Minyak pelumas dengan flash point diatas 410 °F dianggap cukup baik ditinjau dari konsumsi pelumas dan volatility selama pemakaian.

Anti karat, ASTM D-665

Sifat ini penting jika pelumas terkontaminasi air dalam sistem peralatan. Partikel karat dalam pelumas berfungsi sebagai katalis untuk mempercepat oksidasi pelumas, bersama kontaminan lain karat dapat menyumbat filter.

Demulsibility, ASTM D-1401

Sifat kemudahan untuk terpisah dari air 

Copper Strip Corrosion, ASTM D-130

Untuk mengevaluasi pengaruh korosi pelumas terhadap tembaga karena umumnya mesin atau peralatan mengandung bagian metal tembaga. 

Klasifikasi Minyak pelumas Mesin Berdasarkan :

1. Kekentalan
2. Unjuk kerja 

Dari SAE-nya dibedakan menjadi :

1. SAE monograde (minyak pelumas berderajat tunggal)
2. SAE multigrade (minyak pelumas berderajat ganda) 

SAE Monograde

Pelumas yang mempunyai sifat memenuhi salah satu jangkauan viscositas berdasarkan klasifikasi SAE, pada nomornya tidak diikuti W, misal : SAE 20, dipakai pada daerah beriklim tropis. Sedang yang nomor SAE-nya diikuti W, misal : SAE 5W, dipakai pada daerah beriklim dingin. 

SAE multigrade

Pelumas yang mempunyai sifat memenuhi beberapa jangkauan viscositas berdasarkan klasifikasi SAE, yaitu : pada temperatur tinggi mempunyai viscositas tinggi, pada temperatur rendah tetap mempunyai kemampuan alir. Jadi m.pelumas ini mempunyai VI yang tinggi, contoh : SAE 20W – 50, yang artinya : pada musim dingin viscositasnya sesuai SAE 20 dan pada musim panas sesuai SAE 50. 

Klasifikasi berdasarkan Unjuk kerja, ditentukan oleh API (American Petroleum Institute)

1. Untuk Mesin Bensin
2. Untuk Mesin Diesel
3. Untuk Mesin Bensin 2 langkah 

Klasifikasi untuk Mesin Bensin

Kinerja minyak lumas mesin bensin oleh API (American Petroleum Institute) ditunjukkan dengan huruf awal S ( Service station/Spark ignition Engine ) yang diikuti dengan huruf alphabet, seperti : SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ dan SL, SM .

1. SA (Mesin dengan spesifikasi kuno – sudah jarang digunakan)
2. SB (untuk mesin dengan tugas ringan – sudah tidak digunakan)
3. SC (untuk mesin buatan antara tahun 1964-1967)
4. SD (mesin buatan tahun 1968-1970)
5. SE (mesin buatan 1971 ke atas)
6. SF (mesin buatan tahun 1980 ke atas)
7. SG (mesin buatan tahun 1989 ke atas)
8. SH (mesin buatan tahun 1993 ke atas)SJ (mesin buatan tahun 1997 ke atas)
9. SL (mesin buatan tahun 2002 ke atas)
10. SM (mesin buatan tahun 2004 ke atas)

Klasifikasi untuk Mesin Diesel

Kinerja minyak lumas mesin diesel oleh API ( American Petroleum Institute ) ditunjukkan dengan huruf awal C ( Commercial ) yang diikuti dengan huruf alphabet, seperti :CA,CB,CC,CD,CE,CF,  CF-2,CF-4, CG-4, CH-4 dan CI-4.

1. CA (mesin diesel tugas ringan)
2. CB (mesin diesel tugas sedang)
3. CC (mesin diesel tugas sedang dan berat)
4. CD (mesin diesel tugas berat yang dilengkapi supercharger)
5. CD-II (mesin diesel dua langkah)
6. CE (mesin diesel tugas berat dengan turbo/supercharger)
7. CF (mesin diesel buatan tahun 1994 ke atas), 
8. CF-2 (mesin diesel dua langkah)
9. CF-4 (mesin diesel 4 langkah tugas berat buatan tahun 1990 dan beroperasi dengan kecepatan tinggi)
10. CG-4 (mesin diesel empat langkah tugas berat buatan tahun 1994 dan beroperasi dengan kecepatan tinggi serta beban berat)
11. CH-4 (mesin diesel kecepatan tinggi buatan tahun 1998 ke atas)
12. CI-4 (mesin diesel tugas berat).

Aditif Yang Digunakan Peumas Mesin 

1. Anti Oxidant ,memperlambat terjadinya oksidasi pada molekul pelumas. 
2. Detergent,menjaga permukaan metal bebas dari kotoran. 
3. Dispersant,mengendalikan kotoran/kontaminan agar terdispersi secara merata dalam pelumas. 
4. Anti Corrosion,mencegah terjadinya korosi pada bagian metal yang berhubungan dengan pelumas. 
5. Anti Wear,mencegah gesekan & keausan bagian mesin yang dalam kondisi “ boundary lubrication “  (lapisan minyak tipis). 
6. Pour Point depressant menekan titik beku pelumas agar mudah mengalir pada suhu rendah. 
7. Friction Modifier,meningkatkan tingkat kelicinan dari film pelumas. 
8. Anti Foam,mencegah pembentukan busa yang stabil. 
9. Metal Deactivator,mengurangi efek “ katalis “ dan partikel keausan mesin dalam mencegah akselerasi proses oksidasi pelumas. 

Jenis pelumas berdasarkan bahan baku :

1. Pelumas mineral, bahan dasarnya minyak bumi
2. Pelumas sintetis, bahan dasarnya gas bumi yang diolah melalui proses sintesa, seperti : Poly Alpha Olefin, Poly Ester maupun golongan alkylated naphthene. 
3. Pelumas yang dibuat dari tumbuh-tumbuhan (Vegetable oil),contoh : minyak bunga matahari, minyak zaitun. 

Minyak pelumas sintetis ada 2 jenis 

1. full sintetis 
2. semi sintetis 

Jenis dan Sifat-Sifat Base Oil

Parafinik Bersifat : 

1. Viskositas index tinggi 
2. Stabil terhadap panas dan oksidasi 
3. Sifat alir pada temperatur rendah tidak baik 

Naftenik Bersifat : 

1. Viskositas index rendah 
2. Kurang stabil
3. Sifat lumas pada kondisi boundary baik 
4. Sifat alir pada temperatur rendah baik
5. Sifat pelarutan baik 

Aromatik Bersifat : 

1. Sifat melarutkan dan pelumasan pada daerah boundary baik
2. Kestabilan viskositas rendah 
3. Mudah teroksidasi dan membentuk asam dan lumpur 

Pelumas mesin bermutu baik dibuat dari base oil + aditif dalam jumlah yang optimal sesuai dengan formula yang telah teruji pada mesin-2 penguji kinerja pelumas, sehingga dalam penggunaannya tidak perlu ditambah aditif lagi.

Sistim pelumasan ada 3 macam :

1. Pelumasan Hidrodinamika
2. Pelumasan Lapisan Selaput
3. Pelumasan Batas 

Pelumasan Hidrodinamika

1. Sistem pelumasan dimana logam-logam yang dilumasi dipisahkan secara utuh oleh cairan pelumas.
2. Pelumas dapat mengalir secara laminair diantara dua logam yang dilumasi. 
3. Pelumas akan membentuk Wedge atau pasak yang terletak diantara kedua permukaan metal tersebut. 
4. Pelumasan Hidrodinamik ini bekerja hanya pada dua permukaan yang bergerak dengan beban yang relatif stabil tanpa ada beban kejut. Contoh : journal bearing.

Pelumasan Lapisan Selaput

Aliran laminair pelumas terganggu tetapi masih dapat mengalir. Didaerah tertentu terjadi kontak antara dua permukaan logam yang dilumasi, terjadi pada kondisi kerja dengan beban berat dan kecepatan rendah.Contoh : piston ring dari mesin kendaraan .

Gambar : Pelumasan Lapisan Selaput 

Pelumasan Batas

Permukaan logam satu dengan yang lain saling bersentuhan tetapi tidak mengakibatkan keausan pada kedua permukaan yang dilumasi dengan membuat sentuhan antara kedua permukaan logam sebagai tumbukan lenting sempurna, terjadi pada kondisi kerja dengan beban sangat berat dan kecepatan sangat rendah.Contoh : pelumasan roda gigi gardan kendaraan 

Gambar : Pelumasan Batas 

Klasifikasi Base Oil, berdasarkan indeks viskositas yaitu :

1. High Viscosity Index (HVI),Harga indeks viskositasnya lebih dari 85 
2. Medium Viscosity Index (MVI),Harga indeks viskositasnya sekitar 70 
3. Low Viscosity Index (LVI),Harga indeks viskositasnya kurang dari 70 
4. Oksidasi,merupakan faktor utama yang membatasi umur pemakaian pelumas

Faktor yang mempengaruhi Oksidasi : 

1. Temperatur
2. Masa pemakaian 
3. Adanya katalis
4. Komposisi pelumas
5. Kontaminasi 

Oksidasi menghasilkan :

1. Asam → korosi, bila ketahanan adit sudah habis
2. Lumpur Oksidasi → naiknya viscositas turunnya V.I.
3. Laquer → menghalangi pendinginan mesin 

Kapan Pelumas mesin harus diganti :

1. Bila mengandung emulsi air lebih besar 0,2 % volume, akan merusak lapisan pelumas dan mengakibatkan keausan mesin.
2. Bila telah teroksidasi lebih besar 0,5 % Wt, hasil oksidasi berupa jelaga dan lumpur akan menyumbat saluran pelumas.
3. Bila viskositas telah meningkat atau menurun ± 25 %
4. Bila total base number telah menurun ( min. 0,5 mg KOH/gr ) 
5. Bila debu, partikel keausan mesin & produk oksidasi ( pentane insolubles max. 3 % Wt )
6. Fuel dilution 5 – 10 % volume 

Analisa Pelumas Bekas

Untuk mengetahui kondisi Pelumas dan memprediksi kondisi mesin, diperlukan analisa laboratorium sebagai berikut :

1. Viskositas Kinematik pada 100º C
2. Produk Oksidasi 
3. Total Base Nunber 
4. Fuel Diluent 
5. Water Content 
6. Metal Wear Analysis