Minyak Pelumas dan pengaruhnya terhadap mesin anda

Kemacetan pada bearing, ring piston yang lekat dan pemakaian oli yang boros adalah gejala – gejala klasik terjadinya kerusakan mesin. Bagaimana cara mencegahnya ? Ada beberapa cara, dan tiga diantaranya yang terpenting adalah Program Pemeriksaan Oli Berkala ( S*O*S ). System pelumasan dengan Rawatan Teratur dan Penggunaan Bahan Pelumas yang Tepat.

Berdasarkan patokan – patokan diatas dapat dianalisis perbedaan antara pemakaian oli penyebab kemacetan mesin dengan keuntungan pengoperasian mesin yang produktif dan awet. Dalam booklet ini diuraikan tentang seluk beluk oli pelumas : komposisi apa saja dan apa fungsi dari masing-masing komposisi itu, bagaimana cara mengamati ada / tidaknya kontaminasi atau degradasi, konsekuensi yang dapat terjadi, serta berbagai cara pencegahan guna melindungi mesin anda terhadap kerusakan akibat penggunaan oli yang salah.

Fungsi Oli

Oli mesin mengandung berbagai fungsi dasar yang memadai sebagai bahan pelumas. Fungsinya adalah untuk tetap menjaga agar mesin berjalan mulus dan bebas dari gangguan tahi besi atau pengkaratan. Oli berfungsi sebagai pendingin sekaligus sebagai penyekat.

Oli juga mengandung lapisan tipis halus yang berfungsi menjaga terjadinya benturan logam dengan logam sekecil mungkin, mencegah terjadinya goresan sertakeausan. Itu semua barulah fungsi dasar oli. Untuk suatu keperluan tertentu pada aplikasi khusus dengan kondisi tertentu, oli dituntut memiliki sejumlah fungsi-fungsi tambahan. Dan karena sangat penting untuk memakai oli yang tepat dalam melaksanakan pekerjaan.

Memilih oli pelumas yang cocok haruslah didasarkan kepada kapasitas unjuk kerja mesin., aplikasinya serta kualitas bahan bakar yang dipakai. Mesin diesel, misalnya, secara normal beroperasi pada kecepatan rendah, tetapi temperaturenya lebih tinggi dari mesin dari mesin berbahan bakar bensin, karenanya memiliki kondisi kondusif lebih besar yang dapat menimbulkan oksidasi oli, penumpukan deposit dan perkaratan pada logam-logam bearing. Pada kondisi demikian, oli diharapkan memiliki fungsi-fungsi tambahan. Disinilah perlunya tambahan bahan aditif pada oli.

Karakteristik fungsi akhir dari oli tergantung pada kandungan bahan dasar dan bahan aditifnya. Jumlah serta jenis bahan aditif yang dipakai juga bisa bermacam-macam tergantung oli dasarnya dan kondisi lingkungan dimana oli digunakan.

Kandungan Oli

Pelumasan oli bermula dari oli dasar. Oli dasar adalah oli mineral yang terdiri dari kebutuhan dasar pelumasan bagi suatu mesin. Meskipun demikian, jika dicampur bahan penguat, oli dasar dapat mengalami degradasi serta deteriorasi . Tergantung dari jenis oli dasarnya, berbagai macam bahan aditif kimiawi yang digunakan seperti paraffinic, naphtanic atau campuran (terdiri dari bermacam-macam unsur tersebut).

Bahan Aditif

Bahan additive fungsinya memperkuat atau memodifikasi unsur-unsur tertentu dari oli dasar. Pada akhirnya bahan aditif ini mampu membuat oli berfungsi sesuai kebutuhannya melebihi kemampuan dari oli dasar.

Bahan aditif yang paling sering dipakai adalah detergen, inhibitor atau penahan oksidasi, dispersant, unsure-unsur alkalin, unsure-unsur anti aus, pour-point dispersant serta bahan-bahan pengental. Berikut ini secara singkat diuraikan apa dan bagaimana masing-masing bahan additive itu berfungsi.

Detergen membantu menjaga kebersihan mesin melalui reaksi kimiawi dengan bahan-bahan oksidasi untuk mencegah pembentukan dan penumpukan “gumpalan” yang sulit terurai.

Inhibitor Oksidasi membantu menahan peningkatan kekentalan, berkembangnya asam organic serta pembentukan zat-zatr karbonat.

Dispersant membantu mencegah pembentukan lumpur melalui pencemar-pencemar dispersing dan menjaganya sebelum terjadi hal-hal tak menentu.

Unsure-unsur alkalin membantu menetralkan asam. Unsure-unsur anti aus mengurangi pergeseran dengan membentuk lapisan tipis diatas permukaan logam.

Dispersant pour-point menjaga aliran oli agar tetap bertemperature rendah dengan mencegah pengembangan serta penggumpalan kristal-kristal lilin.

Bahan-bahan pengental memantu mencegah oli menjadi terlalu encer pada temperature tinggi.

Total Base Number ( TBN )

Untuk memahami TBN ini perlu lebih dulu mengetahui tentang kandungan belerang bahan bakar. Pada umumnya bahan bakar diesel mengandung sejumlah kadar belerang. Banyak sedikitnya tergantung dari seberapa banyak kandungan belerang yang ada dalam minyak mentah hasil proses awalnya dan/atau kemampuan pabrik penyulingan memisahkannya. Salah satu fungsi dari oli pelumas adalah menetralkan sisa-sisa belerang, seperti asam sulfurous dan asam sulfuric, karenanya menahan pengrusakan korosif pada mesin. Bahan additive dalam oli mengandung campuran alkalin yang diformulasikan guna menetralkan asam-asam itu. Kadar kandungan alkalin dalam oli itulah yang dikenal sebagai TBN – nya . secara umum, lebih tinggi nilai TBN, lebih besar kandungan alkalin atau kemampuan penetral asam dalam oli.

Kekentalan

Kekentalan merupakan salah satu unsure kandungan oli yang sangat rawan. Masalahnya berkaitan dengan ketebalan oli atau seberapa besar resistensinya untuk mengalir. Kekentalan oli langsung berkaitan dengan sejauh mana oli berfungsi sebagai pelumas sekaligus pelindung benturan antar permukaan logam.

Tanpa mengabaikan temperature ambient atau temperature mesin itu sendiri, oli harus mengalir secara cukup agar menjamin pemasoknya ke komponen-komponen yang bergerak.

Oli yang lebih kental akan memberikan lapisan yang lebih tebal. Lapisan halus pada oli yang lebih tebal memberi kemampuan ekstra untuk menyapu atau membersihkan permukaan-permukaan logam yang terlumasi. Sebaliknya, oli yang terlampau tebal pun akan memberikan resistensi yang berlebih untuk mengalirkan oli pada temperature rendah sehingga mengganggu jalannya pelumasan ke komponen-komponen yang memerlukannya. Oleh karena itu adalah penting bahwa oli harus memiliki kekentalan yang tepat baik pada temperature tinggi ataupun pada temperature terendah sewaktu mesin dioperasikan.

Oli menjadi encer manakala temperature meninggi. Ukuran tingkat penipisan inilah yang disebut ‘index’ kekentalan oli atau VI ( Viscosity Index).

Ditemukan teknik penyulingan mutakhir serta perkembangannya bahan-bahan additive khusus berhasil menyempurnakan index kekentalan oli dalam memperlambat proses pengenceran oli.

System klasifikasi oli standard dari SAE ( Society of Automotive Engineers ) mengelompokan oli sesuai kualitasnya ( yaitu berdasarkan urutan abjad, seperti CD) dan sesuai kekentalannya ( yaitu berdasarkan angka ).

Kejernihan

Pengoperasian mesin secara normal mengakibatkan timbulnya bermacam-macam contamination – mulai dari partikel logam renik sampai bahan kimia korosif. Jika oli mesin tidak terjaga kebersihannya melalui penyaringan, mak kontaminasi akan terbawa ke mesin bersama oli.

Saringan oli dirancang guna memisahkan debu-debu yang merusak pada system pelumasan. Pemasangan filter yang cepat rusak dapat mengakibatkan terjadinya menyumbatan pada filter. Filter yang tersumbat tentu akan menyebabkan katup lintasan kemasukan oli yang tidak tersaring. Semua partikel debu di dalam oli akan ikut mengalir ke mesin. Jika katup lintasan tetap terbuka, parikel-partikel yang semula terperangkap oleh filter akhirnya dapat lolos melewati katup lintasan yang terbuka itu.

Penyubatan filter dapat pula mengakibatkan distorsi atau pada pengeliatan elemen-elemen. Hal ini terjadi jika perbedaan tekanan antara elemen filter bagian luar dengan bagian dalam meningkat. Distorsi terus berkembang merontokan atau melelehkan kertas penyekat. Dengan demikian memungkinkan debu-debu kotoran mengalir memasuki mesin yang dapat merusakkan komponen-komponennya.

Kontaminasi & Degradasi

Kontaminasi

Kontaminasi berkaitan dengan adanya benda-benda asing atau partikel pencemar didalam oli. Ada 8 macam benda pencemar yang biasa terdapat pada oli yang terkontaminasi.

1) Keausan elemen

Keausan elemen berhubungan dengan adanya beberapa elemen yang menunjukan terjadinya komponen yang aus. Elemen-elemen yang aus dapat terdiri : tembaga, besi, chromium, aluminium, timah, molybdenum, silicon, nikel atau magnesium.

2) Kotoran dan jelaga.

Kotoran dapat masuk ke dalam oli melalui hembusan udara yang masuk lewat sela-sela ring dan melalui sela-sela lapisan oli tipis kemudian merambat menuruni dinding silinder. Jelaga timbul dari bahan bakar yang tidak habis terbakar. Kepulan asap hitam serta kotornya filter udara menandai terjadinya jelaga.

3) Bahan bakar

4) Air

Air merupakan produk sampingan dari pemmbakaran dan biasanya terjadi melalui timbunan gas buang. Air dapat memadat di bak engkol (crankcase) ketika temperature operasional mesin kurang memadai.

5) Ethylene glycol / antibeku

6) Produk-produk belerang/asam

7) Produk-produk oksidasi
Produk oksidasi mengakibatkan oli bertambah kental. Daya meningkat oleh tingginya temperature udara masuk.

8) Produk-produk Nitrasi

Produk nitrasi juga juga menyebabkan oli bertambah kental, nitrasi lebih nampak pada mesin dengan gas alam

Degradasi

Selain bahan-bahan pencemar, ada faktor-faktor lain selama pengoperasian mesin di mana efektivitas oli menurun secara menyeluruh. Faktor-faktor ini tidak secara nyata “mencemari” oli, seperti jelaga atau kotoran, tapi faktor-faktor inilah yang menyebabkan terjadinya degradasi pada oli. Faktor-faktor itu misalnya : rendahnya temperature jacket air, tingginya kelembaban udara, pemakaian oli, pembebanan mesin, pemilihan bahan bakar serta kurangya perawatan.

Test Diagnostic

Program Pemeriksaan Oli Berkala atau S.O.S dari Caterpillar adalah serangkaian test diagnostic yang dirancang guna mengidentifikasikan serta mengukur kontaminasi dan degradasi pada contoh oli yang diambil S.O.S, mencakup 3 test dasar :

1) Analisis Keausan

2) Test Kimiawi dan Test Fisika

3) Analisis Kondisi Oli

Penjelasan singkat dari masing-masing test tersebut diatas adalah sebagai berikut:
Analisis Keausan

Analisis keausan dilakukan dengan spectrophotometer penyerapan atom. Prinsip kerja test ini memantau tingkat keausan pada komponen tertentu dengan mengidentifikasikan dan mengukur kada konsentrasi keausan elemen tertentu dalam oli. Dari data konsentrasi normal yang berlaku dapat ditetapkan batas maksimum keausan elemen. Setelah 3 kali contoh oli diambil, dapat dilihat garis kecenderungan keausan element untuk suatu motor penggerak tertentu. Ancaman kerusakan bisa diidentifikasi manakala garis kecenderungan menyimpang dari norma yang ditetapkan. Tetapi analisa keausan ini fungsinya terbatas hanya melacak keausan komponen serta kontaminasi kotoran secara bertahap. Jika kerusakan timbul akibat kelelahan komponen, kekurangan pelumasan secara mendadak atau terjadi pemasukan kotoran secara serentak, maka kondisi demikian tidak dapat dilacak melalui test jenis ini.

Test Kimia dan Fisika

Pengujian kimiawi dan fisika melacak kandungan air, bahan bakar serta antibeku didalam oli dan untuk menentukan apakah kosentrasinya melebihi atau tidak dari batas maksimum yang ditetapkan.

Terdapatnya kandungan air dan dalam jumlah kadar berapa dapat dilacak melalui uji percikan “Sputter Test”. Setetes oli ditempatkan diatas cawan pana bersuhu antara 230 sampai 250 oF. Jika timbul gelembunggelembung menunjukan gejala positif (batas kelayakan 0.1 % ke 0.5%)

Adanya kandngan bahan bakar dapat diamati melalui Setaflash Tester. Alat pengetest ini dikalibrasi untuk menentukan jumlah persentase dilusi bahan bakar ( konsentrasi yang dibolehkan maksimum 3%)

Kandungan bahan anti beku juga dapat dihitung dengan test kimiawi (indikasi yang menunjukan ke positif berarti tidak dapat diterima).

Analisis Kondisi Oli

Penganalisaan kondisi oli dilakukan melalui analisis inframerah. Test ini untuk menentukan dan mengukur jumlah partikel pencemar seperti jelaga dan belerang, produk-produk oksidasi dan nitrasi. Walaupun tes dapat pula untuk melacak kandungan air dan anti beku di dalam oli, analisis inframerah harus selalu disertai dengan analisis keausan dan test kimia serta fisika guna meyakinkan diagnosis yang tepat. Begitupun analisis inframerah pada kondisi dan aplikasi tertentu dapat pula dipakai untuk “customize” (mengurangi , menahan atau menabah ) interval penggantian oli.

Mengenali Sebab dan Akibat Kontaminasi & Degradasi

Kontaminasi

Program S.O.S. mengidentifikasi dan mengukur berbagai partikel pencemar di dalam oli yang mengakibatkan kerusakan mesin. Misalnya adanya konsentrasi tinggi kandungan tembaga menunjukan “ thrust washer” atau keausan bushing.
Konsentrasi tinggi chromium menunjukan kerusakan pada ring piston ( terkecuali pada ring-ring yang berlapis plasma)
Jadi S.O.S. memberi peluang kepada kita untuk meneliti kondisi masing-masing komponen itu dan, jika perlu, mengambil tindakan untuk mencegah kerusakan lebih parah. Berikut ini beberapa contoh partikel pencemar yang dapat terjadi dan apa akibat yang ditimbulkannya pada kondisi mesin anda.

Penyebab : Silikon
Akibat : ukuran silicon diatas normal menunjukan adanya problerm besar. Oli yang mengandung silicon dapat mengakibatkan timbul gumpalan pengikis yang akan mengikis permukaan logam sejumlah komponen selama mesin beroperasi.

Penyebab : Sodium
Akibat : Peningkatan sodium secara tiba-tiba dapat mengakibatkan kebocoran pada inhibitor dari system pendinginan. Inhibitor mungkin menunjukan antibeku didalam system yang akan menyebabkan oli menjadi encer dan berlumpur dan selanjutnya menimbulkan regangan pada ring piston serta sumbatan pada filter.

Penyebab : Silikon, Chromium, Besi
Akibat : Perpaduan dari masuknya gejala-gejala kotoran ini melewati system iduksi, dapat dipakai sebagai petunjuk adanya keausan pada ring dan liner.

Penyebab : Silikon, Besi, Head, Aluminium
Akibat : Kombinasi partikel ini menunjukan terjadinya pengotoran dalam porsi rendah pada mesin dan dapat dipakai sebagai petunjuk adanya keausan pada poros engkol (crankshaft) dan bearing.

Penyebab : Aluminium
Akibat : Boleh jadi kritis. Konsentrasi kandungan aluminium mengarah ke keausan bearing. Meskipun relative kecil peningkatan kandungan elemen ini harus segera diperhatikan, sebab sekali keausan menggerogoti crankshaft akan menimbulkan partikel logam dalam jumlah besar yang terperangkap pada filter oli.

Penyebab : Besi
Akibat : Besi dapat berasal dari berbagai sumber. Besi bisa berubah menjadi karat begitu mesin disimpan. Seringkali apabila diikuti dengan kelalaian mengontrol oli, peningkatan kontaminasi besi akan memperburuk keausan liner.

Penyebab : Jelaga
Akibat : Kandungan jelaga dalam kadar tinggi biasanya tidak langsung menyebabkan kerusakan mesin, tetapi partikel ini tidak mudah terurai, sehingga dapat menyumbat filter oli dan menyusutkan bahan additive dispersant. Jelaga terlihat pada terjadinya akselerasi kotoran dari gumpalan asap akibat penyetelan kurang pas. Hal ini juga menunjukan pemakaian bahan bakar berkualitas rendah.

Penyebab : Produk-produk Oksidasi
Akibat : Oksidasi merupakan reaksi kimiawi antara oli dan oksigen, sama seperti pengkaratan akibat reaksi kimiawi antara besi dan oksigen. Proses oksidasi oli terkendali oleh bahan additive penahan oksidasi. Tetapi oksidasi dapat pula terjadi kapan saja jika oli berhubungan dengan udara.
Pengoksidasian timbul dari unsure-unsur dalam gas pembakaran pada mesin diesel, tinggi rendahnya temperature, serta partikel-partikel pencemar tertentu (seperti tembaga dan glycol) sehingga menimbulkan oksidasi. Meningkatnya proses oksidasi oli menurunkan daya pelumasan oli, akibatnya oli akan mengental, membentuk asam organic, menyumbat filter dan pada akhirnya meregangkan ring, menumpukan deposit serta lapisan lain pada piston.

Penyebab : Produk-produk Nitrasi
Akibat : Nitrasi terjadi di semua jenis mesin dan menjadi problema besar terutama pada mesin berbahan bakar gas alam. Bahan-bahan campuran nitrogen berasal dari proses pembakaran, oli menjadi encer, kehilangan daya pelumasan dan cenderung menimbulkan sumbatan pada filter, penumpukan deposit dalam jumlah besar serta lapisan-lapisan tertentu.

Penyebab : Air
Akibat : Air yang tercemar dengan oli akan membentuk emulsi yang akan menyumbat filter. Air dan oli dapat pula membentuk asam penggerogot logam yang berbahaya. Pada kebanyakan kontaminasi air mengakibatkan pemampatan di dalam bak engkol. Kontaminasi lebih gawat lagi terjadi jika ada kebocoran pada system pendinginan yang mengakibatkan air masuk kebagian luar system oli mesin.

Penyebab : Bahan Bakar
Akibat : Kontaminasi bahan bakar menurunkan kadar kandungan pelumasan oli. Oli tidak lagi memiliki lapisan penguat yang dibutuhkan untuk memperkuat ketahanan gesekan logam ke logam. Akibatnya dapat merusakan bearing dan melonggarkan piston.

Penyebab : Belerang
Akibat : Adanya belerang menandakan bahaya terhadap semua komponen mesin. Jenis keausan korosif akibat kandungan belerang yang tinggi dapat menyebabkan pemakaian oli yang boros. Juga lebih banyak pemakaian bahan bakar selama interval penggantian oli, lebih besar jumlah kandungan belerang yang membentuk asam. Karena itu, jika mesin beroperasi dengan beban berat harus lebih sering diperiksa. Begitupun TBN nya harus seseringmungkin di check. Pencemaran belerang bahan bakar dapat menimbulkan regangan pada ring piston, dan keausan korosif pada permukaan logam dari tankai katup, ring piston serta liner.

Kondisi pengoperasian mesin juga berperan besar terhadap jenis dan tingkat kontaminasi pada oli. Misanya saja suasana yang kering dapat berpengaruh terhadap kadar silicon. Contoh lain misalnya mesin yang menganggur pada suatu saat dalam jangka waktu lama. Liner pada mesin akan cepat berkarat secara luar biasa. Contoh oli akan memperlihatkan kadar kandungan besi yang tinggi.

Degradasi

Ancaman kerusakan mesin dapat pula terjadi karena penyebab lain selain kontaminasi. Faktor lain itu berasal dari degradasi pada oli. Coba kita amati satu persatu dan apa akibat terjadinya degradasi oli terhadap mesin anda.

Penyebab : Rendahnya Temperature Jacket Air
Akibat : Suhu udara diluar jacket air mempengaruhi pembentukan asam korosif pada mesin. Pertama, meskipun kadar belerang bahan bakar kurang dari 0.5%, tetapi suhu udara di bawah 79oC ( 175oF ), memudahkan terbentuknya asam vapor dan terjadi serangan korosif. Kedua, rendahnya suhu udara bereaksi dengan bahan additive, melemahkan fungsi additive dan mengurangi daya lindung pada oli. Ini bisa mengakibatkan penumpukan deposit, pembentukan lumpur, pelapisan serta pengkarbonan yang pada gilirannya berakibat meningkatkan letupan, pelapisan lubang liner dan peregangan pada ring.

Penyebab : Tingginya Kelembaban Udara
Akibat : Pada saat kondisi pengoperasian pada tingkat kelembaban 85% atau lebih, besar kemungkinan terbentuknya gas asam akibat besarnya kadar kandungan air di udara. Ini sangat memungkinkan terjadinya serangan kororsif.

Penyebab : Pemakaian Oli
Akibat : Batas kapasitas konsumsi oli bisa memberikan informasi tentang mesin. Penggantian oli, baik bertahap maupun sekaligus merupakan gejala adanya keausan pada ring dan liner atau terjadinya regangan pada ring. Penting diperhatikan bahwa jumlah oli yang cukup (dengan tingkat TBN yang memadai atau cadangan alkalin yang sesuai) akan terpompa kearah sabuk ring untuk menetralkan asam.

Penyebab : Rasio Beban / Kecepatan yang Tidak Tepat
Akibat : beban mesin menempati peranan yang sangat penting dalam degradasi oli. Mesin yang dijalankan dengan kecepatan normal berbeban tinggi akan mencapai efisiensi optimal baik bagi system pelumasan maupun pendinginannya, beban dikurangi dengan mesin beroperasi tetap pada kecepatan bahkan jika normal, maka pelumasan dan system pendinginan akan juga tetap berfungsi secara efisien, hanya mesin yang terlampau dingin dapat mengakibatkan kondensasi. Kodisi demikian berpengaruh terhadap liner, ring dan meningkatkan kepulan asap.

Penyebab : Bahan Bakar Tak Tepat
Akibat : Motor Penggerak Caterpillar dirancang berbahan bakar diesel ASTM 975 No.2, karenanya kandungan bahan bakarnya haruslah terdiri dari : kadar belerang kuran dari 0.5% nomer cetane minimum 40 viscositasnya 1.9 sampai 4.1 centistoke pada 40oC (104oF), titik destilasi akhir 90% pada suhu 282oC (540oF) minimum dan 338oC (640oF) maksimum. Bahan bakar dengan titik destilasi akhir lebih tinggi bisa merusak sebab materi destilasi yang lebih berat tidak dapat terbakart pada putaran kecepatan diesel. Mesin demikian akan menimbulkan penumpukan jelaga dan produk-produk yang sulit atau hanya sebahagian yang dapat terbakar, sehingga menyebabkan pembentukan deposit. Kontaminasi kepulan asap akan terangkut turun ke dinding silinder yang bisa memperberat bahan pelumas yang sudah tercemari.

Penyebab : Kurangya Perawatan
Akibat : Salah satu diantara contoh kurangnya perawatan yaitu diperpanjangnya interval penggantian oli beserta filternya sehingga menyebabkan deposit yang meningkat dan sulit untuk menetapkan kembali interval penggantian secara “normal