1

PAPARAN KULIAH

BAHAN BAKAR DAN PELUMAS

Disusun untuk perkuliahan Bahan bakar dan pelumas

Disusun Oleh:

Drs. Supraptono, MPd.

TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2004

TINJAUAN MATA KULIAH

2

A. Nama dan Kode Mata Kuliah : Bahan Bakar dan Pelumas. B. Jurusan/Program Studi : PTM S1/TM S1/TM D3. C. Deskripsi Mata Kuliah : Mahasiswa dapat menguasai tentang dasar

pengertian yang berkaitan dengan bahan bakar dan pelumas beserta fungsi dan kegunaan bagi kehidupan.

D. Kegunaan Mata Kuliah : dapat mengetahui energi yang ditimbulkan

oleh pembakaran bahan bakar yang meliputi pengenalan bahan bakar, hakekat bahan bakar, energi dan pembakaran, analisa pembakaran, kebutuhan udara pembakaran, pelumas dan sistem pelumasan, karakteristik minyak pelumas, dan sistem pelumasan.

E. Tujuan Instruksional Umum : mahasiswa dapat mengetahui tentang

fungsi bahan bakar dan pelumas dalam pemakaian. F. Susunan dan materi pengajaran: pengenalan bahan bakar, hakekat bahan

bakar, energi dan pembakaran, analisa pembakaran, kebutuhan udara pembakaran, pelumas dan sistem pelumasan, karakteristik minyak pelumas, dan sistem pelumasan

G. Petunjuk Pelajaran Bagi Mahasiswa: pembelajaran dilakukan dengan multi

media, buku ajar, diskusi, dan tugas-tugas sebagai pengayaan materi sehingga diharapkan mahasiswa mempersiapkan diri sebelum perkuliahan dilaksanakan. Untuk memperlajari mata kuliah ini mahasiswa harus sudah menempuh mata kuliah kimia teknik.

3

DAFTAR ISI

PENGANTAR………. DAFTAR ISI………… DAFTAR TABEL…… DAFTAR GAMBAR… BAB I. PENGENALAN BAHAN BAKAR Pengertian bahan bakar Macam-macam bahan bakar Cara perolehan bahan bakar Syarat bahan bakar dalam pemakaian BAB II. HAKEKAT BAHAN BAKAR Komposisi bahan bakar Sifat-sifat bahan bakar Tara kalor mikanik BAB III. ENERGI DAN PEMBAKARAN Dasar pengertian pembakaran Unsur yang terkandung dalam bahan bakar Proses pembakaran dan hasilnya BAB IV. ANALISA PEMBAKARAN Nomenklatur Stoichiometri massa dan volume Emisi gas buang BAB V. KEBUTUHAN UDARA PEMBAKARAN Udara pembakar Pengaruh pencemaran lingkungan Persyaratan kesehatan BAB VI. PELUMAS DAN SISTEM PELUMASAN Dasar pengertian pelumasan Macam minyak pelumas Guna dan fungsi minyak pelumas BAB VII. KARAKTERISTIK MINYAK PELUMAS Sifat fisika dan kimia minyak pelumas Aditif, fungsi dan kegunaannya Karakteristik minyak pelumas BAB VIII. SISTEM PELUMASAN Macam-macam teknik pelumasan Pelumasan pada otomotif.

4

DAFTAR PUSTAKA BAB I.

PENGENALAN BAHAN BAKAR Bahan bakar adalah bahan–bahan yang di gunakan dalam proses

pembakaran. Tanpa adanya bahan bakar tersebut pembakaran tidak akan mungkin dapat berlangsung. Jenis bahan bakar yang dikenal dalam kehidupan sehari–hari, digolongkan berdasar asal bahan bakar dapat di bagi menjadi tiga, yaitu: (1) bahan bakar nabati, (2) bahan bakar mineral, dan (3) bahan bakar fosil. Berdasarkan bentuknya, digolongkan menjadi tiga bentuk, yaitu: (1) bahan bakar padat, (2) bahan bakar cair, dan (3) bahan bakar gas.

DESKRIPSI Materi dalam bab 1. akan dipelajari tentang: (1) Pengertian bahan bakar,

(2) Macam-macam bahan bakar, (3) Cara perolehan bahan bakar, dan (4) Syarat bahan bakar dalam pemakaian.

TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS Setelah mempelajari materi pada bab 1. mahasiswa dapat mengetahui: (1)

Dasar pengertian bahan bakar, (2) Macam-macam bahan bakar yang digunakan dalam kehidupan, (3) Cara perolehan bahan bakar, dan (4) Syarat-syarat yang harus dipenuhi bahan bakar dalam pemakaian.

5

BAB I. PENGENALAN BAHAN BAKAR

A. Pengertian Bahan Bakar

Bahan bakar adalah bahan–bahan yang di gunakan dalam proses

pembakaran. Tanpa adanya bahan bakar tersebut pembakaran tidak akan mungkin

dapat berlangsung. Banyak sekali jenis bahan bakar yang kita kenal dalam

kehidupan kita sehari–hari. Penggolongan ini dapat dibagi berdasar dari asalnya

bahan bakar dapat di bagi menjadi tiga golongan, yaitu: (1) bahan bakar nabati,

(2) bahan bakar mineral, dan (3) bahan bakar fosil. Apabila dilihat dari bentuknya,

maka bahan bakar di bagi menjadi tiga bentuk, yaitu: (1) bahan bakar padat, (2)

bahan bakar cair, dan (3) bahan bakar gas. Namun demikian hingga saat ini bahan

bakar yang paling sering di pakai adalah bahan bakar mineral cair. Hal ini

dilakukan karena banyaknya keuntungan–keuntungan yang di perolah dengan

menggunakan bahan bakar dengan jenis mineral tersebut.

Setiap bahan bakar memiliki karakteristik dan nilai pembakaran yang

berbeda–beda. Karakteristik inilah yang menentukan sifat–sifat dalam proses

pembakaran, dimana sifat yang kurang menguntungkan dapat di sempurnakan

dengan jalan menambah bahan-bahan kimia ke dalam bahan bakar tersebut,

dengan harapan akan mempengaruhi daya anti knocking atau daya letup dari

bahan bakar, dan dalam hal ini menunjuk apa yang dinamakan dengan bilangan

oktan (octane number). Proses pembakaran bahan bakar dalam motor bensin atau

mesin pembakaran dalam sangat di pengaruhi oleh bilangan tersebut, sedangkan

di motor Diesel sangat di pengaruhi oleh bilangan setana (cetane number).

Adapun tujuan dari pembakaran bahan bakar adalah untuk memperoleh

energi yang di sebut dengan energi panas (heat energy). Hasil pembakaran bahan

bakar yang berupa energi panas dapat di bentuk menjadi energi lain, misalnya :

energi untuk penerangan, energi mekanis dan sebagainya. Dengan demikian setiap

hasil pembakaran bahan bakar akan di dapatkan suatu bentuk energi yang lain

yang dapat di sesuaikan dengan kebutuhan. Sisa–sisa hasil pembakaran dalam

bahan bakar harus di perhatikan. Oleh karena itu sisa dari hasil pembakaran yang

kurang sempurna akan dapat berpengaruh negatif terhadap lingkungan. Sisa

6

pembakaran ini akan mengandung gas-gas beracun, yang terutama di timbulkan

oleh pembakaran pada motor bensin. Sedangkan hasil pembakaran yang di

timbulkan oleh motor Diesel akan dapat menimbulkan gas asap yang berwarna

gelap yang akan mengotori lingkungan. Namun pada kenyataanya, polusi yang di

timbulkan oleh pembakaran pada motor Diesel ini tidak berbahaya bagi

lingkungan, jika di bandingkan dengan gas sisa hasil pembakaran pada motor

bensin.

B. Pengertian Bahan Bakar Minyak

Bahan bakar minyak adalah bahan bakar mineral cair yang di peroleh

dari hasil tambang pengeboran sumur – sumur minyak, dan hasil kasar yang di

peroleh di sebut dengan minyak mentah atau crude oil. Hasil dari pengolahan

minyak mentah ini akan menghasilkan bermacam bahan bakar yang memiliki

kualitas yang berbeda-beda. Minyak dalam hal ini merupakan bahan bakar yang di

Indonesia pemakaianya telah lama kita pergunakan dalam kehidupan sehari–hari.

Sebelumnya, lebih banyak di gunakan orang dengan istilah minyak tanah, yang

artinya minyak yang di hasilkan dari dalam tanah (R.P. Koesoemadinata : 1980).

Berdasar asal-muasalnya yaitu dengan di ketahuinya minyak tanah atau

minyak mentah itu terdapat bersama–sama dengan gas alam, maka istilah yang

lazim digunakan sekarang ini adalah minyak dan gas bumi.dalam beberapa bahasa

lain, misalnya : petroleum (Bahasa Inggris) yang berasal dari kata “petro” yang

berarti batu dan “oleum” yang berarti minyak. Jadi dengan kata lain petrolium

berarti minyak yang berasal dari batu. Sebenarnya istilah minyak bumi lebih tepat

digunakan, sebab minyak terdapat di bumi dan bukan dalam tanah, atau juga tepat

apabila disebut sebagai minyak mentah, artinya minyak yang belum di kilang.

Istilah lain yang biasa di pakai adalah natural gas atau gas alam.

Adapun istilah minyak tanah kita kenal sebagai kerosin, yaitu salah satu

hasil pengilangan minyak bumi, yang juga sering di sebut sebagai minyak latung,

yang dalam hal ini latung berarti batu, dengan demikian minyak latung sama

pengertiannya petro-oleum.

7

Komposisi Minyak Bumi

Kebanyakan senyawa yang ditemukan dalam minyak bumi adalah

gabungan dari hydrogen dan carbon. Material-material ini disebut hidrokarbon,

senyawa lain yang ada seperti belerang, oksigen, dan nitrogen. Pengoperasian

fisik dari kilang minyak seperti: penguapan, penggesekan, dan pendinginan untuk

menentukan jenis hidrokarbon yang besar karena dalam material tersebut

merupakan bagian yang penting dalam minyak, tetapi pengoperasian secara

kimiawi, seperti: pengilangan dan penyaringan, hal ini dilakukan untuk

mengelompokkan senyawa belerang, oksigen dan nitrogen, dengan metode yang

sama seperti sejumlah hidrokarbon aktif untuk menyediakan senyawa-senyawa

tersebut. Minyak mentah Rusia dan minyak “naphtane utama” sebagian besar

berisi oksigen. Oksigen yang terdapat di dalamnya sering berkombinasi dalam

bentuk asam naphtene. Nitrogen juga sering ditemukan dalam “minyak naphtane

utama” dan pada umumnya seperti bentuk senyawa dasar yang mirip dengan alkil

quiolin. Belerang yang ada biasanya merupakan belerang bebas, hydrogen sulfida

atau sebagai senyawa organic, seperti: thiophenes, asam sulfonik, mercaptan, alkil

sulfida. Beberapa senyawa-senyawa belerang ditemukan di dalam minyak mentah,

tetapi senyawa-senyawa tersebut dihasilkan dari senyawa lain selama pengilangan

dan destilasi. Senyawa belerang biasanya menyebabkan masalah karena bersifat

korosif. Sebagian besar dari senyawa metal organic berisi besi, nikel, vanadium,

arsenik dan lain-lain, senyawa-senyawa tersebut di antaranya ditemukan di dalam

minyak, beberapa diantaranya beracun dan bersufat katalis.

Berbagai jenis rangkaian dari hidrokarbon ditemukan pada minyak mentah

dan jenis rangkaian lain dihasilkan dengan pemecahan dan hidroginasi. Banyak

jenis rangkaian tersebut diantaranya adalah jenis yang telah teridentifikasi di

dalam minyak dengan rumus kimia sebagai berikut: CnH2n+2, CnH2n, CnH2n-2,

CnH2n-4, CnH2n-6, CnH2n-8, CnH2n-10, CnH2n-14, CnH2n-20. Beberapa dari

senyawa tersebut mempunyai tingkatan yang tidak pernah dihasilkan secara

sintetis atau untuk kepentingan penelitian, dalam hal komposisi n = 5 s/d 16 . Hal

ini terdapat beberapa senyawa sebagai pembanding tingkatan dalam minyak.

Namun pemisahan senyawa-senyawa murni sangat sulit karena sifat dari masing-

8

masing tingkatan tersebut berbeda dan titik didihnya berbeda, yang mana tidak

bisa dipisahkan dengan fraksinasi dan prevalent. Kesulitan pemisahan dan

kemajemukan dari hidrokarbon tersebut menjadikan minyak sebagai obyek

penelitian yang menarik di bidang kimia perminyakan.

Jenis rangkaian hidrokarbon, dari jenis rangkaian hidrokarbon yang

terdapat dalam perminyakan hanya beberapa yang telah diteliti melalui

pengembangan komersiil yang cukup berhasil. Jenis terbaik dan telah diketahui

adalah paraffin, olefin, nephtane, aromatis, diolefin, dan asetilen.

Jenis rangkaian paraffin (CnH2n+2), senyawa ini mempunyai sifat yang

stabil. Penamaan dalam senyawanya diakhiri dengan “ane” methane, ethane,

hexane, dan hexadekane. Dalam suhu ruangan jenis-jenis ini tidak tereaksi oleh

penguapan asam belerang, terkonsentrasi alkali, asam nitris atau bahkan oleh

asam krom oksida kuat, kecuali yang berisi sebuah atom karbon tersier. Mereka

bereaksi secara lambat dengan klorin dalam sinar mata hari dan begitu juga blorin,

apabila terdapat katalis. Reaksi biasanya terjadi dari substitusi unsur dan senyawa

kimia atom hydrogen. Tingkatan terendah telah teridentifikasi disebagian besar

minyak mentah, tetapi menurut Mabery , bahwa Mahoning County, Ohio, minyak

mentah tidak berisi hidrokarbon paraffin. Jenis tingkatan paraffin yang lebih

tinggi dimungkinkan menghasilkan minyak yang lebih banyak walaupun minyak

mentah itu masuk secara bebas dari bak yang tidak berisi hidro karbon paraffin

yang bertitik didih rendah. Bak paraffin mungkin terdiri dari urutan berantai

hidrokarbon paraffin lurus dan bercabang. Egloff, Schaad dan Lowry telah

membuat penelitian melalui pembusukan hidrokarbon paraffin.

Jenis rangkaian olefin atau etilen (CnH2n). Senyawa ini mempunyai

komposisi hidro karbon tak jenuh contohnya jenis dari rangkaian ini

memungkinkan mengelompok secara langsung dengan material yang lain seperti

klorin, bromin, asam hidroklorin dan asam belerang tanpa salah penempatan asam

hydrogen. Nama-nama dari hidrokarbon ini adalah berakhiran “ene”, sebagai

etana (etilen), propena (propilen), dan butana (butilen). Senyawa-senyawa yang

tak jenuh bereaksi dan larut dalam asam belerang dan berubah dari minyak bumi

9

tapi mereka berada dalam hasil yang terpecah. Egloff, Schaad dan Lowry teleh

membuat penelitian yang sangat luar biasa dari literature hidrokarbon olefin.

Jenis rangkaian naptin (CnH2n) . Rangkaian ini mempunyai jenis rumus

yang sama pada jenis olefin hanya saja pada senyawa ini mempunyai sifat-sifat

yang berbeda. Naptin adalah senyawa lingkaran atau siklik, mengingat olefin

adalah senyawa rantai yang lurus, dimana dua ikatan tersebut menghubungkan

atom-atom karbon. Naptin adalah senyawa-senyawa jenuh dan olefin adalah

senyawa tak jenuh. Senyawa tak jenuh dapat bereaksi dengan senyawa kombinasi

serta bahan-bahan yang lain, tetapi senyawa jenuh hanya dapat bereaksi oleh

penempatan hydrogen bahan-bahan lain. Banyak literatur kimia menyebutkan

bahwa naptin disebut metilen. Contohnya, tetrametilen, pentametilen, dan

heksametilen. Hal ini mengingat penamaan yang ada sekarang adalah siklobutana,

siklopentana, dan sikloheksana. Sebagaimana contoh tersebut hubungan dari

rangkaian ke rangkaian siklik yang lain mempertimbangkan benzana dan

sikloheksana. Baik senyawa-senyawa berisi enam (6) atom-atom karbon per

molekul, tapi enam atom hydrogen itu harus ditambahkan benzana untuk

menghasilkan sikloheksana. Molekul sikloheksana bersifat jenuh, tetapi molekul-

molekul benzana adalah sangat tak jenuh, jadi molekul-molekul benzana tersebut

mempunyai tiga kombinasi dari tiga atom karbon. Ikatan-ikatan tripel yang

terbentuk adalah benzana yang sangat aktif sehingga disebut bahan yang sangat

aktif, namun sikloheksana tidak mempunyai ikatan yang ganda dan juga tidak

bereaksi. Bagaimanapun kebanyakan dari reaksi-reaksi benzana adalah dengan

mensubstitusikan dari pada mengkombinasi. Naptana tidak seperti isomer-

isomernya olefin, mereka tidak dapat larut dengan mudah dalam asam belerang.

Neptana telah banyak diketemukan di semua jenis minyak mentah. Tapi sekali

lagi minyak mentah Mahoning County adalah sebuah pengecualian. Minyak

mentah ini berisi rangkaian hidrokarbon CnH2n-2 dan CnH2n-4, tapi tidak ada

paraffin atau neptana yang sederhana. Egloff, Bollman dan Levinson telah

melakukan riset dari siklohidrokarbon yang menghasilkan formulasi sebagai

terlihat pada gambar di bawah ini.

10

H H H H H H H H H H H H

l l l l l l l l l l l l

H – C – C – C – C – C – C – H H – C – C – C – C – C = C

l l l l l l l l l l l

H H H H H H H H H H H

Gb. (a) Normal Heksana C6H14 Gb. (b) Normal Heksana C6H12

H

H H C

H H H C C H

C

H – C C - H

H – C C H H C C H

C

H H C

H H

H

Gb. (c) Cycloheksana C6H12 Gb. (d) Benzena

C6H6

H H H H H H H H H H H

l l l l l l l l l l l

C = C - C - C - C = C H – C - C - C - C - C - H

l l l l l l l l

H H H H H H H H

H - C - H

I

H

Gb. (e) Heksadiena –1,5, C6H10. Gb. (f) Isomeric isofarafin compound

11

Jenis rangkaian Aromatik (CnH2n-6), formula ini biasa disebut seri

benzena yang merupakan kimia aktif. Hidrokarbon ini mudah untuk melakukan

oksidasi dengan formasi asam organic. Aromatik tersebut bisa ditambahkan atau

disubstitusikan dengan produk tergantung pada reaksinya. Hanya beberapa jenis

minyak mengandung sejumlah kecil dari aromatik bertitik didih rendah seperti

benzena dan toluene. Mabery menemukan kuantitas relatif yang lebih banyak dari

aromatik dalam minyak di Ventura, Coalinga, Poentehills dan Chalifornia.

Beberapa minyak mentah di bagian Sumatra dan Kalimantan juga kaya akan

aromatik tersebut. Seri ini ditemukan pada bensin dengan katalis dan kandungan

yang tinggi untuk kualitas anti ketukan (knocking).

Jenis rangkaian Diolefin (CnH2n-2), formula ini seperti pada jenis olefin

memiliki dua atom hydrogen untuk mengadakan dua ikatan ganda dalam molekul

masing-masing. Ikatan ganda ini disebabkan karena sifatnya yang sangat reaktif.

Diolefin dikerjakan pada polimeresasi atau kombinasi dengan beberapa bentuk

ikatan molekul sangat berat dalam bentuk larutan padat diolefin dan karet, dari

proses ini tidak dikerjakan dengan pemecahan gaselin, tetapi kemungkinan tidak

ditemukan dalam petroleum mentah. Proses polemerisasi dibuat dengan asam

sulfur.

Jenis siklik dengan formulasi CnH2n-2, CnH2n-4, CnH2n-8. Masih

ada beberapa formulasi lain dengan komposisi yang tak begitu dikenal, namun

demikian banyak literature menyebutkan jenis-jenis yang menguasai dalam

minyak dengan titik didih tinggi, minyak gas, dan minyak pelumas. Sebagian

besar hidrokarbon dalam minyak pelumas adalah jenuh. Menurut Seyr bahwa

antara 20 % dari minyak pelumas larut dalam sulfur dioksida. Berdasar penelitian

Doubtles menemukan bahwa sekitar 20 % terikat dalam hidrokarbon jenuh.

Kandungan isomeric. Kerancuan pada pemahaman sering muncul yang

disebab kan adanya perbedaan kandungan tetapi memiliki formula molekul yang

sama. Kandungan isomeric memiliki formula molekul yang sama karena

perbedaan internal dalam struktur. Kandungan dari formula tipe CnH2n bisa jenuh

atau terserap. Formula dari kandungan jenuh cyclohehance dan kandungan terisap

hexane-1 dapat dijelaskan bahwa formula dari n-hexane, 2-metil pentane, dan 2-

12

dimetil butana, memiliki tipe formula yang sama yaitu CnH2n+2 atau C6H14 .

Kelompok atom seperti kelompok metil menurut kandungannya biasa disebut

alkil group atau radikal. Bagian-bagian ini mengacu pada kelompok atom-atom

karbon dan hidrogen yang berada dalam satu unit, karena atom ini berperan

seperti kelompok dalam reaksi kimia. Atom-atom tersebut didefinisikan sebagai

hidrokarbon menovalent yaitu kelompok yang memiliki formula secara umum

CnH2n+1 . Biasanya kelompok radikal terdiri dari metil (CH3), etil (C2H5) dan

propile (C3H7). Radikal-radikal tersebut bukan kelompok ikatan individu karena

harus selalu ditarik radikal lainnya, elemen seperti kelompok atom lain.

Ada dua isomer butana yang mungkin yaitu viz n-butana dan 2-metil

propana, 3 pentana, 5 heksana, 9 heptana. Jumlah isomer hidrokarbon yang

mungkin tersebut dapat meningkat secara cepat sesuai dengan jumlah atom-atom

karbon yang meningkat, ikatan-ikatan dari atom-atom yang mempunyai jenis

rumus kimia CnH2n-4 memungkinkan pembentukan isomer. Rangkaian ini

mengindikasikan sejumlah isomer yang mungkin tapi tak jenuh, molekul

hidrokarbon tinggi yang kuat dalam minyak yang mungkin sedikit atau isolasi dari

ikatan tersebut adalah komplek yang membuktikan jumlah hidrokarbon isomer

yang munkin (CnH2n+2) berupa rangkaian yang terpisah-pisah.

Sejumlah kemungkinan dari alifatik (CnH2n+2) hidrokarbon isomerik.

Atom Karbon Isomer

6 5

7 9

8 18

9 35

12 355

15 4.347

18 60.523

25 36.797.588

40 62.491.178.805.831

13

C. Macam–macam Bahan Bakar Minyak

1. Bensin

Bensin berasal dari kata benzana, lazim sebenarnya zat ini berasal dari gas

tambang yang mempunyai sifat beracun dan merupakan persenyawaan dari

hidrokarbon tak jenuh, artinya dapat bereaksi dengan mudah terhadap unsur–

unsur lain. Bentuk ikatan adalah rangkap, dan senyawa molekulnya di sebut

alkina. Bahan bakar jenis ini biasa disebut dengan kata lain gasoline. Bensin pada

dasarnya adalah persenyawaan jenuh dari hidro karbon, dan merupakan komposisi

isooctane dengan normal-heptana.Serta senyawa molekulnya tergolong dalam

kelompok senyawa hidrokarbon alkana. Kualitas bensin dinyatakan dengan angka

oktan, atau octane number.

Angka oktan adalah prosentase volume isooctane di dalam campuran

antara isooctane dengan normal heptana yang menghasilkan intensitas knocking

atau daya ketokan dalam proses pembakaran ledakan dari bahan bakar yang sama

dengan bensin yang bersangkutan. Isooctane sangat tahan terhadap ketokan atau

dentuman yang kita beri angka oktan 100, heptane yang sangat sedikit tahan

terhadap dentuman di beri bilangan 0. Pada motor percobaan, bermacam–macam

bensin di bandingkan dengan campuran isooctane dan normal heptana tersebut.

Bilangan oktan untuk bensin adalah sama dengan banyaknya prosen isooctane

dalam campuran itu. Semakin tinggi ON bahan bakar menunjukkan daya bakarnya

semakin tinggi. Bensin yang ada di pasaran di kenal ada tiga kelompok : (1)

Regular–grade, (2) Premium–grade, dan (3) Third-grade Gassoline. Adapun di

Indonesia pertamina mengelompokkanya menjadi : bensin, premium, aviation gas

dan super 98.

2. Minyak Tanah

Minyak tanah merupakan campuran kompleks antara beratus- ratus macam

hidro karbon dalam minyak tanah terdapat karbon tak jenuh, tetapi hasil kracking

yaitu penyulingan pada suhu dan tekanan yang tinggi terjadi pula senyawa hidro

karbon yang tidak jenuh. Adapun terjadinya minyak tanah ini berdasarkan

pertimbangan geologis maupun dasar pertimbangan kimia yang telah di ketahui,

14

menyatakan bahwa minyak tanah terjadi dari sisa – sisa hewan dan tumbuhan. Hal

ini nampak dalam beberapa fraksi minyak tanah mempunyai kegiatan optik dan

terdapatmya porpirin yang ada hubunganya dengan khlorofil maupun hemin.

Sehingga dapat di simpulkan bahwa sisa–sisa tumbuhan mengandung khlorofil,

sedang sisa–sisa hewan mengandung haemoglobin.

Pengambilan minyak tanah dilakukan dengan jalan pengeboran minyak

bumi sampai dengan lapisan tertentu, kemudian di lakukan penyulingan. Hasil

dari penyulingan meperoleh sejumlah fraksi yang berhasil di pisahkan,antara lain :

(1) Petroleum eter, fraksi pertama yang mendidih antara 35°C sampai dengan

80°C, (2) Gassoline / bensin, fraksi kedua yang mendidih antara 50°C sampai

dengan 220°C, (3) Kerosin, fraksi ketiga yang mendidih antara 200°C sampai

dengan 300°C, (4) Parafin padat, cair, petroleum, fraksi yang mempunyai

temperatur tertinggi, dan (5) Residu, fraksi yang terakhir.

3. Minyak Solar

Minyak solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi

mentah, bahan bakar ini mempunyai warna kuning cokelat yang jernih. Minyak

solar ini biasanya digunakan sebagai bahan bakar pada semua jenis motor Diesel

dan juga sebagai bahan bakar untuk pembakaran langsung di dalam dapur–dapur

kecil yang menghendaki hasil pembakaran yang bersih. Minyak ini sering di sebut

juga sebagai gas oil, ADO, HSD, atau Dieseline. Pada temperatur biasa, artinya

pada suhu kamar tidak menguap, dan titik nyalanya jauh lebih tinggi dari pada

bahan bakar bensin.

Kualitas solar dinyatakan dengan angka setane atau cetane number (CN).

Bilangan setane yaitu besar prosentase volume normal cetane dalam campuranya

dengan methylnapthalene yang menghasilkan karakteristik pembakaran yang

sama dengan solar yang bersangkutan (Drs. Warsowiwoho : 1976). Secara umum

solar dapat diklasifikasikan sebagai berikut: (1) Light Diesel Fuel (LDF)

mempunyasi CN = 50, (2) Medium Diesel Fuel (MDF) mempunyasi CN = 50, dan

(3) Heavy Diesel Fuel (HDF) mempunyasi CN = 35.

15

LDF dan MDF sering dikatakan sebagai solar no.1 dan 2. Kedua jenis

solar ini sebenarnya letak perbedaanya adalah pada efek pelumasanya saja. LDF

dalam hal ini lebih encer, jernih, dan ringan, sedang MDF lebih gelap, berat, dan

dan dalam pemakaianya dealam motor bakar di perlukan syarat- syarat khusus.

4. Minyak Diesel

Minyak Diesel adalah bahan bakar minyak jenis penyulingan kotor yang

mengandung fraksi–fraksi berat atau campuran dari jenis destilase dengan fraksi

yang berat (residual fuel oil) dan berwarna hitam dan gelap, tetapi tetap cair pada

suhu rendah. Minyak Diesel ini banyak di gunakan sebagai bahan bakar mesin

Diesel yang berputar sedang atau lambat dan juga sebagai bahan bakar untuk

pembakaran langsung dalam dapur–dapur industri. Bagi kehidupan sehari-hari

minyak ini sering disebut sebagai MDF (Medium Diesel Fuel).

5. Minyak Bakar

Minyak bakar adalah bahan bakar yang bukan berasal dari hasil

penyulingan, tetapi jenis residu. Minyak ini mempunyai tingkat kekentalan yang

tinggi dan juga titik tuang (pour point) yang lebih tinggi dari pada minyak Diesel,

serta berwarna hitam gelap. Bahan bakar jenis ini banyak di pergunakan sebagai

bahan bakar pada sistem pembakaran langsung dalam dapur–dapur industri yang

besar. Pembakaran langsung yang di maksud adalah pada sistem eksternal

combustion engine atau mesin pembakaran luar, misalnya: pada mesin uap, dapur-

dapur baja, dan lain sebagainya. Minyak ini di sebut juga sebagai MFO (Medium

Fuel Oil).

6. Bensol

Bensol adalah bahan bakar hasil tambahan dari pada industri gas batu bara

dan pabrik kokas. Bensol dapat di peroleh dengan cara mencuci gas yang keluar

dari dapur dengan ter yang ringan. Bahan bakar minyak ini sangat baik di gunakan

pada kendaraan bermotor, karena sangat tahan terhadap knocking atau dentuman,

sehingga memenuhi syarat pada motor dengan kompresi tekanan yang tinggi.

16

Kadang–kadang di pakai sebagai campuran bensin untuk mempertinggi sifat anti

dentuman (knoking). Bensol membeku pada temperatur 5°C di bawah nol.

Dengan menambahkan tuluol dan xylol titik beku dari bahan bakar ini dapat di

turunkan.

D. Cara Perolehan Bahan Bakar

1. Bahan bakar yang berasal dari tumbuhan

Sebenarnya bahan bakar, terutama bahan bakar minyak telah lama di kenal

oleh bangsa Indonesia. Hanya saja pada saat itu minyak hanya di gunakan sebatas

sebagai penerangan rumah tangga di waktu malam hari. Namun pengenalan

minyak masih sangat sederhana, misalnya pada penggunaan obor, yang semua itu

sebenarnya merupakan bahan bakar minyak yang di pergunakan dalam bentuk

yang lain. Bahan bakar minyak ini dapat diperoleh melalui proses peragian atau

dengan jalan penggilingan yang berasal dari tumbuh–tumbuhan yang telah

terkubur sekian tahun lamanya. Adapun proses terjadinya adalah sebagai berikut,

di tinjau bagaimana benih suatu tumbuhan mulai tumbuh dari lembaganya, maka

benih tersebut keluar akar yang kemudian masuk ke dalanm tanah, sedagkan

batangnya muncul di udara. Akar dari tumbuhan ini mengambil makanan dari

dalam tanah. Daun pada batang mengambil makanan dari udara atau sebagai

dapur untuk memasak makanan tersebut. Akan tetapi sebelumnya bibit kecil itu

memerlukan persediaan makanan sedikir sekali sebagai bekalnya. Modal

tumbuhan itu terdapat di dalam benihnya. Sesungguhnya makanan sebenarnya

adalah sebagian besar merupakan benih tumbuhan, misalnya tanaman padi yang di

tumbuk atau di giling menjadi beras, buah–buahan yang bertempurung seperti

kelapa, pala, kemiri dan sebagainya adalah benih pohon atau selubung benih

tempat makanan persediaan untuk tumbuhan tadi. Bahan makanan yang

mengandung minyak mudah di simpan dan di timbun dalam jangka waktu yang

cukup lama. Demikian juga pada tumbuh-tumbuhan yang menyimpan makananya

dalam bentuk minyak pada bijihnya. Itulah sebabnya hampir semua bahan bakar

yang berbentuk minyak nabati berasal dari benih tumbuh-tumbuhan. Apalagi

benih tumbuhan yang mengandung minyak tadi, misalnya : kenari, kemiri, kacang

17

tanah dan sebagainya jika dikeringkan maka akan terdapat minyak yang dapat di

bakar hingga memberi nyala api. Namun perlu di ketahui bahwa minyak jenis

seperti itu sangatlah terbatas jumlahnya, sehingga bahan bakar yang demikian itu

sangat mahal harganya di pasaran, maka sebagian orang tidak lagi menggunakan

bahan bakar yang semacam itu karena dianggap kurang ekonomis. Untulk

menanggulangi hal itu, maka sekarang ini banyak di produksi jenis minyak

tersebut dengan jalan peragian (arsenium), misalnya tetes tebu, ketela pohon,

kentang dan sebagainya.

Bahan bakar jenis ini banyak di gunakan untuk bahan pembuatan alkohol.

Walaupun pembuatanya menggunakan fasilitas yang relatif lebih murah, namun

produksinya sangat rendah, sehingga kurang memadai apabila di bandingkasn

dengan jumlah penggunanya. Bahan bakar yang di hasilkan dengan jalan seperti

di atas sering di sebut sebagai bahan bakar alkohol dan spiritus.

2. Bahan bakar mineral

Bahan bakar minyak mineral ini di dapatn dari tambang sehingga sering

juga di sebut sebagai minyak bumi ataun minyak mineral atau juga minyak

tambang. Bahan bakar mineral ini sangat penting artinya bagi kehidupan manusia,

karena dunia memerlukanya begitu banyak sehingga manusia mencari di mana-

mana. Adanya kebutuhan yang banyak itu maka eksploitasi terhadap minyak bumi

dilakukan secara besar-besaran. Keadaan yang seperti itu, dikhawatirkan akan

memacu terjadinya kelangkaan minyak dunia. Teknologi modern tentang

pengolahan minyak telah ditemukan dengan cara melakukan penyulingan

terhadap minyak bumi. Proses dimulai dengan memasukkan saluran pipa ke dalam

sumur galian yang di dalamnya mengandung minyak, gas dan air. Pipa tersebut

kemudian di hubungkan dengan menara destilasi, yang mana di dalam menara itu

minyak mentah dan gas alam akan di proses dengan temperatur yang tinggi agar

mencair dan dapat dipisahkan menjadi jenis bahan bakar yang berbeda-beda.

18

E. Syarat Bahan Bakar dalam Pemakaian

Ada beberapa tipe bahan bakar dan pelumas yang digunakan pada

kendaraan bermotor. Beberapa diantaranya berisi racun dan zat kimia yang mudah

terbakar dan ini harus di tangani dengan hati–hati. Penggunaan tipe bahan bakar

atau pelumas disesuaikan dengan karaktristik terhadap kebutuhan, agar tidak

terjadi kesalahan yang menyebabkan kerusakan pada mesin pembangkit tenaga.

Pemakaian bahan bakar yang tidak sesuai dengan karakter mesin mungkin dapat

menyebabkan kerusakan pada sistem kerja mesin maupun efek yang lain, yaitu

berupa polusi lingkungan. Oleh karena itu sangatlah penting bagi kita untuk

mengetahui perbedaan tipe karakteristik pelumas dan bahan bakar, beserta cara

penangananya yang benar. Sampai saat ini bahan bakar yang biasa di gunakan

pada mobil dan sebagian kendaraan bermotor adalah bensin dan solar (Diesel),

dan beberapa negara ada yang menggunakan alkohol, LPG dan bahan bakar

lainya. Namun demikian secara garis besar penjelasan dan penggunaan tentang

bahan bakar yang ada dipasaran umum, yaitu berupa bensin dan solar (Diesel).

1. Bahan bakar bensin

Bensin mengandung hidro karbon hasil sulingan dari produksi minyak

mentah. Bensin mengandung gas yang mudah terbakar, umumnya bahan bakar ini

di pergunakan untuk mesin dengan pengapian busi. Sifat yang di miliki bensin

antara lain : (1) Mudah menguap pada temperatur normal, (2) Tidak berwarna,

tembus pandang dan berbau, (3) Titik nyala rendah (-10° sampai -15°C), (4) Berat

jenis rendah (0,60 s/d 0,78), (5) Dapat melarutkan oli dan karet, (6) Menghasilkan

jumlah panas yang besar (9,500 s/d 10,500 kcal/kg), dan (7) Setelah di bakar

sedikit meninggalkan karbon.

Adapun syarat–syarat bensin yang baik dan memberikan kerja mesin yang

lembut, yaitu : (1) Mudah terbakar, artinya mampu tercipta pembakaran serentak

di dalam ruang bakar dengan sedikit knocking atau dentuman, (2) Mudah

menguap, artinya bensin harus mampu membentuk uap dengan mudah untuk

memberikan campuran udara dengan bahan bakar yang tepat saat menghidupkan

mesin yang masih dingin, (3) Tidak beroksidasi dan bersifat pembersih, artinya

19

sedikit perubahan kualitas dan perubahan bentuk selama di simpan. Selain itu juga

bensin harus mencegah pengendapan pada sistem intake, (4) Angka octane, adalah

suatu angka untuk mengukur bahan bakar bensin terhadap daya anti knock

characteristic. Bensin dengan nilai oktan yang tinggi akan tahan terhadap

timbulnya engine knocking.

2. Bahan bakar Diesel

Bahan bakar Diesel biasa juga di sebut debgan light oil atau solar, yaitu

suatu campuran dari hidro karbon yang telah di destilase setelah bensin dan

minyak tanah dari minyak mentah pada temperatur 200°C sampai 340°C. Bahan

bakar jenis ini atau biasa disebut sebagai bahan bakar solar sebagian besar di

gunakan untuk menggerakkan mesin Diesel. Bahan bakar Diesel mempunyai sifat

utama sebagai berikut : (1) Tidak berwarna atau sedikit kekuning-kuningan dan

berbau, (2) Encer dan tidak menguap di bawah temperatur normal, (3) Titik nyala

tinggi (40°C sampai 100°C), (4) Terbakar spontan pada 350°C, sedikit di bawah

bensin, (5) Berat jenis 0,82 s/d 0,86, (6) Menimbulkan panas yang besar (10,500

kcal/kg), dan (7) Mempunyai kandungan sulfur yang lebih besar di banding

dengan bensin.

Syarat–syarat pengunaan solar sebagai bahan bakar harus memperhatikan

kualitas solar, antara lain adalah sebagai berikut: (1) Mudah terbakar, artinya

waktu tertundanya pembakaran harus pendek/singkat, sehingga mesin mudah di

hidupkan. Solar harus memungkinkan kerja mesin yang lembut dengan sedikit

knocking, (2) Tetap encer pada suhu dingin (tidak mudah membeku), menunjukan

Solar harus tetap cair pada suhu rendah sehingga mesin akan mudah di hidupkan

dan berputar lembut, (3) Daya pelumasan, artinya Solar juga berfungsi sebagai

pelumas untuk pompa injeksi dan nossel. Oleh karena itu harus mempunyai sifat

dan daya lumas yang baik, (4) Kekentalan, berkait dengan syarat melumas dalam

arti Solar harus memiliki kekentalan yang baik sehingga mudah untuk dapat di

semprotkan oleh injektor, (5) Kandungan sulfur, karakteristik Sulfuir yang dapat

merusak pemakaian komponen mesin sehingga mempersyaratkan kandungan

sulfur solar harus sekecil mungkin (< 1 %), dan (6) Angka cetane, Yaitu suatu

20

cara untuk mengontrol bahan bakar solar dalam kemampuan untuk mencegah

terjadinya knocking, tingkat yang lebih besar memiliki kemampuan yang lebih

baik.

Ringkasan simpulan.

Berdasar uraian di atas dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Bahan bakar adalah bahan–bahan yang diperlukan untuk pembakaran

2. Bahan bakar yang di pakai di masyarakat beraneka macam, maka harus pandai

memilih bahan bakar yang baik dan tepat untuk proses pembakaran.

3. Bahan bakar yang sering di pakai adalah bensin, solar dan minyak tanah.

Untuk mengetahui bensin yang baik dengan melihat angka octan-nya, sedang

solar yang baik dapat di lihat dari angka cetan-nya.

21

BAB II.

HAKEKAT BAHAN BAKAR Komposisi bahan bakar, hingga saat ini bahan bakar cair merupakan

bahan bakar yang banyak digunakan, mengingat segi keuntungan yang ada untuk keperluan-keperluan pada motor bakar pembakaran dalam (Internal Combustion Engine). Komposisi bahan bakar dapat dikenali dengan Nomenklatur Senyawa Hidrokarbon.

Sifat-sifat bahan bakar, pada setiap bahan bakar mempunyai karateristik dan nilai pembakaran yang berbeda-beda. Bahan bakar minyak mempunyai nilai kalor tinggi, karaterisik ini menentukan sifat-sifat dalam proses pembakaran, dimana sifat yang kurang menguntungkan dapat disempurnakan dengan jalan menambah bahan-bahan kimia kedalam bahan bakar tersebut. Tara kalor mikanik, tujuan pembakaran bahan bakar untuk memperoleh energi yang disebut energi panas (heat energy), yang dapat diubah menjadi bentuk energy mechanich. Sisa-sisa hasil pembakaran bahan bakar harus diperhatikan, karena pembakaran yang kurang sempurna mengandung gas-gas beracun dapat berpengaruh negatip terhadap lingkungan.

DESKRIPSI: Materi dalam bab II. akan dipelajari tentang: (1) Komposisi bahan bakar,

(2) Sifat-sifat dan karakteristik bahan bakar, dan (3) Tara kalor mikanik. TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS

Setelah mempelajari materi pada bab 1I. mahasiswa dapat mengetahui: (1) Komposisi struktur bahan bakar, (2) Sifat-sifat bahan bakar yang digunakan dalam kehidupan, dan (3) Kesetaraan energi dalam tara kalor mekanik.

22

BAB II. HAKEKAT BAHAN BAKAR

Pendahuluan

Bahan bakar adalah bahan-bahan yang digunakan dalam proses

pembakaran. Jika ditinjau menurut asalnya, bahan bakar digolongkan menjadi tiga

golongan, yaitu bahan bakar nabati, bahan bakar mineral dan bahan bakar fosil.

Sedangkan ditinjau menurut bentuknya, maka bahan bakar dapat dibagi menjadi

tiga kelompok yaitu bahan bakar berbentuk padat, cair dan gas.

Hingga saat ini bahan bakar cairlah yang merupakan bahan bakar yang

banyak dipergunakan diseluruh dunia. Hal ini mengingat banyak segi keuntungan

yang ada bahan bakar mineral cair ini sebagian besar dipergunakan untuk

keperluan-keperluan pada motor bakar pembakaran dalam (Internal Combustion

Engine)

Pada setiap bahan bakar mempunyai karateristik dan nilai pembakaran

yang berbeda-beda. Karaterisik inilah yang akan menentukan sifat-sifat dalam

proses pembakaran, dimana sifat yang kurang menguntungkan dapat

disempurnakan dengan jalan menambah bahan-bahan kimia kedalam bahan bakar

tersebut.

Adapun tujuan dari pembakaran bahan bakar adalah untuk memperoleh

energi yang disebut energi panas. Sisa-sisa hasil pembakaran bahan bakar didalam

motor bakar harus diperhatikan. Oleh karena itu sisa dari pembakaran yang

kurang sempurna akan dapat berpengaruh negatip terhadap lingkungannya. Sisa

pembakaran yang kurang sempurna akan mengandung gas-gas beracun, yang

terutama ditimbulkan oleh pembakaran pada motor bensin.

A. Karakteristik Minyak

Penggunaan minyak sebagai bahan bakar memiliki beberapa keuntungan, baik

ditinjau dari segi teknik maupun segi ekonomi. Keuntungan bahan bakar minyak

dibanding dengan bahan bakar yang lain terutama disebabkan karena berbagai

sifat fisika yang ada pada minyak tersebut. Adapun sifat-sifat minyak yang

menguntungkan antara lain :

23

1. Sifat cair bahan bakar minyak

Sifat ini ditinjau dari segi teknik sangat menguntungkan, yaitu cairan

mudah sekali mengalir dan mudah sekali menyesuaikan dengan tempat

penampungan. Cairan mudah sekali ditransportasikan dengan memompakannya

melalui pipa sehingga mengalir sendiri, mudah disimpan dalam bentuk tangki

yang bagaimanapun. Misalnya saja pada pengilangan minyak, transportasi dengan

kapal tangker yang relatif lebih praktis dan tidak memakan tempat. Sifat mengalir

sendiri tidak memerlukann peralatan pembantu yang rumit dan perawatan yang

relatif murah dibanding dengan bahan bakar padat. Jadi dengan sifat cair bahan

bakar minyak cenderung lebih praktis dalam pemakaian.

2. Bahan bakar minyak mempunyai nilai kalor tinggi

Bahan bakar minyak memiliki kalor yang tinggi dibandingkan bahan bakar

yang lain dalam jumlah kg yang sama. Misalnya 1 kg solar akan menghasilkan

kalori yang lebih tinggi dari pada 1 kg batu bara atau kayu.

Tabel 1 Nilai kalor macam-macam bahan bakar (RP. Koesoemadinata : 1980)

Bahan bakar Kalori / gram

Kayu 3.990 – 4.420

Arang kayu 7.260

Batu bara muda / lignit 3.328 – 3.339

Batu bara subbitumina 5.289 – 5.862

Batu bara bitumina 5.650 – 8.200

Lemak hewan 9.500

Minyak nabati 9.300 – 9.500

Alkohol 6.456

Aspal 5.295

Minyak mentah 10.419 – 10.839

Minyak bunker 10.283 – 10.764

Solar 10.667

Minyak tanah 11.006

Bensin 11.528

24

Besarnya nilai kalor yang dihasilkan pada bahan bakar dapat dilihat pada tabel

berikut di atas tersebut.

3. Minyak menghasilkan beberapa macam bahan bakar

Berdasar minyak mentah hasil pengeboran dapat diperoleh berbagai

macam fraksi destilasi yang merupakan bahan bakar untuk keperluan bermacam-

macam mesin pula. Hal ini sangat menguntungkan dalam perancangan model

mesin termasuk sistem bahan bakarnya, sehingga kebutuhan bahan bakar dapat

disesuaikan dengan masing-masing jenis mesin tersebut. Misalnya saja hasil dari

penambangan explorasi yang dipisahkan dengan penyulingan diperoleh sejumlah

fraksi-fraksi yaitu : fraksi 1 Petroleum eter, fraksi ke 2 Gasoline, fraksi ke 3

Kerosine, fraksi ke 4 Parafine cair, Petroleum dan Parafine padat, dan fraksi

terakhir residu.

4. Minyak mineral dapat menghasilkan macam-macam pelumas

Perlu diketahui bahwa hasil dari penambangan minyak mineral dapat juga

diperoleh berbagai minyak pelumas, yang memungkinkan pembuatan macam-

macam jenis pelumas mesin, misalnya : pelumas motor bensin, pelumas motor

diesel, pelumas veresneliing, pelumas gardan, pelumas pesawat dan macam-

macam pelumas sebagai pencampur bahan bakar pada motor bakar.

5. Minyak pelumas dapat berfungsi sebagai bahan baku petrochemicals.

Minyak dapat pula sebagai bahan petrokimia, yaitu bahan sintetis dalam

pembuatan barang seperti bahan plastik, tekstil, dan lainya. Plastik sebagai alat

pembungkus telah memegang peranan dalam kehidupan, praktis penggunaannya

dan relatif lebih murah. Tekstil seperti nylon dan sebagainya dibuat dari bahan

minyak mineral juga. Selain itu juga pipa-pipa dan bejana banyak yang terbuat

dari plastik, bukan lagi dari besi.

B. Sifat Fisika Minyak Mineral

Seperti halnya zat cair, kuantitas bahan bakar minyak diukur berdasarkan

volumenya. Adapun ukuran yang dipakai di Indonesia adalah M3 atau juga Ton,

sedangkan pada perdagangan international digunakan satuan Barrel yang besarnya

kira-kira 159 liter.

25

1. Berat Jenis

Berat jenis merupakan sifat minyak yang penting yang memiliki nilai

dalam perdagangan. Berat jenis disebut juga grafitasi jenis atau specific grafity,

adalah suatu perbandingan berat dari bahan bakar minyak dengan berat dari air

dalam volume yang sama, dengan suhu yang sama pula (600 F). Bahan bakar

minyak pada umumnya mempunyai berat jenis antara 0,82 – 0,96 dengan kata lain

minyak lebih ringan dari pada air.

Dalam perdagangan international, berat jenis dinyatakan dalam API

Grafity atau derajat API (American Petroleum Institute)

5,1315,141060

60

0 −=Fberatjenis

API

Api menunjukan kualitas dari minyak tersebut, makin kecil berat jenis atau

makin tinggi derajat API berarti makin baik pula kualitasnya, karena lebih banyak

mengandung bensin. Sebaliknya jika semakin rendah derajat API maka mutu

minyak tersebut kurang baik karena banyak mengandung lilin/aspal residu. Selain

derajat API dapat juga dipakai derajat Baume.

130140060

60

0 −=Fberatjenis

Baume

Tabel 2 Konversi Berat Jenis, 0API dan 0Baume

Berat jenis 0 Baume 0 API

1,0000 10,0 10,0

0,9655 15,0 15,1

0,9333 20,0 20,1

0,9032 25,0 25,2

0,8750 30,0 30,2

0,8485 35,0 35,3

0,8235 40,0 40,3

0,8000 45,0 45,4

0,7778 50,0 50,4

26

Pada tabel berikut di atas dapat dilihat dengan jelas konversi dari berat jenis, 0API

dan 0Baume pada suhu 600 F.

2. Viskositas

Viskositas adalah suatu ukuran dari besar perlawanan zat cair untuk

mengalir atau ukuran dari besarnya tahanan geser dalam dari suatu bahan cair.

Satuan viskositas adalah centi poise. Pada umumnya makin tinggi derajat API,

makin kecil viskositasnya, begitu pula sebaliknya. Cara mengukur viskositas

dengan jalan menghitung lama waktu mengalirnya suatu minyak yang banyaknya

telah ditentukan melalui lubang viskometer.

Viskositas/kekentalan sangat penting artinya bagi penggunaan bahan bakar

minyak untuk motor bakar maupun mesin industri, karena akan berpengaruh

terhadap bentuk dan tipe mesin yang menggunakan bahan bakar tersebut.

3. Nilai Kalori

Nilai kalori bahan bakar minyak adalah jumlah panas yang ditimbulkan

oleh suatu gram bahan bakar tersebut dengan meningkatkan temperatur 1 gr air

dari 3,50 C – 4,50 C, dengan satuan kalori (RP. Koesoemadinata : 1980). Dengan

kata lain nilai kalor adalah besarnya panas yang diperoleh dari pembakaran suatu

jumlah tertentu bahan bakar di dalam zat asam. Makin tinggi berat jenis minyak

bakar, makin rendah nilai kalori yang diperolehnya. Misalnya bahan bakar minyak

dengan berat jenis 0,75 atau grafitasi API 70,6 mempunyai nilai kalori 11.700

kal/gr.

4. Titik Tuang

Titik tuang suatu minyak adalah suhu terendah minyak yang keadaanya

masih dapat mengalir karena berat sendiri. Titik tuang diperlukan sehubungan

dengan kondisi dari pengilangan dan pemakaian dari minyak tersebut, sehingga

diharapkan minyak masih dapat dipompakan atau mengalir pada suhu yang berada

di bawah titik tuang.

27

5. Titik Didih

Titik didih minyak berbeda-beda sesuai dengan grafitasinya. Untuk

wilayah dengan grafitasi API-nya rendah, maka titik didihnya tinggi karena

mempunyai berat jenis yang tinggi. Sedangkan untuk grafitasi API-nya tinggi

maka titik didihnya rendah.

6. Titik Nyala

Titik nyala adalah suhu terendah dari bahan bakar minyak yang dapat

menimbulkan nyala api dalam sekejap apabila pada permukaan bahan bakar

minyak tersebut dipercikan api. Pada bahan bakar minyak dengan grafitasi API

tinggi maka titik didihnya rendah, sehingga titik nyalanya juga rendah artinya

bahan bakar minyak tersebut akan mudah terbakar, demikian juga sebaliknya.

7. Kadar Abu

Kadar abu adalah sisa-sisa bahan bakar minyak yang ketinggalan setelah

semua bagian yang dapat terbakar dalam proses pembakaran minyak terbakar

habis. Berdasar kadar abu ini dapat diperkirakan banyaknya logam-logam yang

terkandung dalam minyak maupun elemen-elemen yang ada.

8. Air dan Endapan

Air dan endapan yang dipersyaratkan dalam minyak tidak boleh lebih dari

0,5 %. Air yang banyak terkandung pada minyak bakar dapat menyebabkan

pembakaran tidak sempurna, sedangkan endapan pada minyak akan dapat

memperbanyak jumlah gas sisa pembakaran dan abu.

9. Warna

Warna pada bahan bakar minyak berhubungan dengan berat jenisnya.

Untuk berat jenis tinggi, warnanya hijau kehitam-hitaman dan untuk berat jenis

rendah warnanya coklat kehitam-hitaman. Warna ini disebabkan adanya berbagai

kotoran dan endapan, misalnya senyawa Hidrokarbon yang disertai ikatan

berbagai jenis unsur-unsur logam ataupun yang lainnya.

28

10. Bau

Bahan bakar minyak ada yang berbau sedap dan tidak sedap. Hal ini

dipengaruhi oleh molekul aromat. Bahan bakar minyak yang berasal dari

Indonesia biasanya berbau tidak sedap karena mengandung senyawa Nitrogen

atau Belerang dan juga H2S.

C. Komposisi Bahan Bakar Minyak Mineral

Umumnya bahan bakar minyak atau hampir seluruhnya merupakan ikatan

Hidrokarbon, yang terdiri dari unsur Carbon (C), dan Hidrogen(H) yang

tergabung sebagai senyawa hidrokarbon. Jadi hal ini C dan H merupakan unsur

yang pokok didalam bahan bakar minyak mineral. Di samping unsur C dan H

didalamnya terdapat juga unsur-unsur lain seperti Sulfur (S), Nitrogen (N),

Oksigen (O) dan logam - logam dalam jumlah kecil. Komposisi dari pada minyak

yang telah dihilangkan air dan garamnya adalah terdiri dari unsur mayor Carbon

(C) 83–87 % dan impuritis 0-5% Nitrogen (N) 0-1% dan Oksigen (O2) 0-1%.

Adapun senyawa–senyawa Hidrokarbon yang terdapat di dalam minyak

dapat berbentuk:

1. Senyawa Hidro karbon parafinik (Cn H2n+2), yang jenis minyak ini Hidro

karbon mempunyai rumus gabungan berbentuk lurus dan dapat bercabang.

2. Senyawa Hidrokarbon Naftenik atau Naphta (Cn H2n ) minyak jenis ini disebut

juga siklo parafin, yang ikatan Hidrokarbonya yang mempunyai rumus bangun

membentuk suatu rangkaian tertutup atau siklus.

3. Senyawa Hidrokarbon aromatik, jenis ini rumus bangun dari ikatan

Hidrokarbonnya merupakan ikatan tertutup dari benzena bersama dengan

derivatif-derevatifnya.

Selain ketiga bentuk senyawa hidrokarbon tersebut di dalam produk bahan

bakar minyak masih terdapat juga senyawa yang lain yaitu senyawa Hidrokarbon

olifin (Cn H2n ) dan juga senyawa hidrokarbon diolifin (Cn H2n-2 ). Ikatan-ikatan ini

dikenal dengan ikatan hidrokarbon tidak jenuh, dimana secara alamiah tidak ada

pada minyak mentah. Di samping adanya penggolongan jenis bahan bakar

minyak, yaitu minyak mineral dan yang lain, masih memiliki sifat-sifat yang

29

khusus. Sifat-sifat ini bergantung dari lokasi tempat di perolehnya bahan bakar

minyak tersebut. Hal inilah yang kadang-kadang menyulitkan dalam menentukan

sifat fisika maupun sifat-sifat kimianya.

D. Nomenklatur Senyawa Hidrokarbon.

Nomenklatur senyawa hidrokarbon dimulai dari molekul yang paling

sederhana, yaitu senyawa hidrokarbon beratom C (satu) sampai molekul yang

beratom C (empat) adalah memiliki nama yang khusus (CnH2n+2):

Untuk n = 1, dinamakan metana dan rumus molekulnya CH4

n = 2, dinamakan etana dan rumus amolekulnya C2H6

n = 3, dinamakan propana dan rumus molekulnya C3H8

n = 4, dinamakan butana dan rumus molekulnya C6H10

Kemudian selanjutnya, mulai senyawa hidrokarbon yang beratom C (lima)

yaitu disebut alkana sampai dengan berikutnya penamaan dengan menggunakan

bilangan Yunani. Kadang-kadang penamaan untuk hidrokarbon bercabang diberi

nama sebagai derivatif dari metana, dimana hidrogen disubstitusi dengan gugusan

alkali. Adapun rumus strukturnya adalah sebagai berikut:

Nama pentana, n = 5 untuk atom C

H H H H H ! ! ! ! ! H- C – C – C – C – C - H ! ! ! ! ! H H H H H Isomer dengan pentana H H H H H ! ! ! ! H C H H- C - C – C – C – H H ! H ! ! ! ! H C – C – C H H HCH H H H ! H H H C H H

Iso pentana 2 metil butana neo pentana 2, 2 dimetil

Dimetil etil metana propana tetra metil metana

30

Apabila diperhatikan dari anggota deret metana, rumus satu dengan

lainnya, membentuk suatu deret yang masing-masing berbeda dengan CH2, dari

deret tersebut yang masing-masng mempunyai sifat fisika dan kimia sama disebut

deret homolok. Di samping itu dikenal pula adanya: (1) atom C primer, yaitu atom

carbon tersebut hanya mengikat satu carbon lainnya, (2) atom C sekunder, yaitu

atom carbon yang mengikat dua atom carbon lainnya, (3) atom C tertier, yaitu

atom carbon yang mengikat tiga atom carbon lainnya, dan (4) atom C kwartener,

yaitu atom Carbon yang mengikat empat atom carbon lainnya.

Contoh. C C 1 = atom C primer 4 ! ! 2 = atom C sekunder C -C – C - C – C – C 3 = atom C tertier ! 3 2 1 4 = atom C kwartener C

Apabila suatu hidrocarbon (alkana) kehilangan satu atom hidrogen maka

membentuk suatu gugus yang disebut gugus radikal. Gugus radikal yang demikian

biasa dinamakan gugus alkil. Gugus radikal yang lazim adalah:

CH3 – disebut gugus metil

CH3 – CH2 disebut gugus etil

CH3 – CH2 – CH2 disebut gugus n- propil

CH3

CH-

CH3

CH3 – CH2 – CH2 - CH2 adalah gugus n – butil

CH3 – CH2-CH – CH3 adalah gugus sekunder butil CH3 – CH- CH – adalah gugus isbutil ! CH3

CH3 ! CH3- C - adalah gugus tertier butil ! CH3

31

Penulisan dalam senyawa-senyawa organik gugus alkali tersebut biasanya ditulis

dengan lambang huruf R, yang artinya radikal.

E. Tara Kalor Mekanik

Tara kalor mekanik adalah suatu panas sejumlah 1 kilo kalori setara

dengan usaha sebesar 427 kgm, artinya untuk mengangkat beban seberat 427 kg

dengan jarak lintasan 1 m, atau 1 kg beban sejauh 427 m diperlukan energy

sebanyak 1 kilo kalori, dapat dikatakan bahwa 1 kkal sama dengan 427 kgm. Hal

ini deapat diketahui bahwa:

Usaha = Gaya x Jarak , dalam hal ini Usaha (Joule), Gaya (Newton atau

kgm /s2 ) dan Jarak (meter).

a. Bahan bakar bensin

Bensin merupakan bahan bakar motor, hasil dari pemurnian minyak kasar,

bensin mempunyai Bj 0,7 dan nilai pembakarannya=10.000 kkal, artinya bila 1 kg

bensin dibakar dengan sempurna menghasilkan kurang lebih 10.000 kilo kalori,

jadi (10.000 x 427) kgm = 4.270.000 kgm. Aplikasi, karena bahan bakar ini

menyala pada suhu yang rendah maka kompresi yang diijinkan pada motor bensin

adalah terbatas yaitu antara (4 -5) atmosfir.

b. Bahan bakar gas

Menurut asalnya bahan bakar gas dapat dibedakan menjadi: (1) Gas dari

sumber minyak. Bahan bakar ini sering disebut pula dengan gas bumi dan

mempunyai nilai pembakaran 6500 kkal. Bahan bakar ini baik sekali digunakan

untuk bahan bakar gas. Maka konversinya (6500 x 427) kgm = 2.775.500 kgm.

(2) Gas air, Gas air adalah campuran dari monoksid arang (CO), dioksid arang

(CO2) dan zat air (H2) untuk membuat gas air ini digunakan uap air yang dialirkan

melalui kokas yang menyala pada suhu 1200o C – 1600o C dan mempunyai nilai

pembakaran 2000 - 2200 kkal. Jadi nilai pembakaran gas air tersebut setara

dengan (2000 x 427) kgm = 954.000 kgm dan atau sama dengan (2200 x 427)

kgm = 939.400 kgm.

32

c. Gas generator.

Gas ini dapat diperoleh dari pembakaran kokas di dalam dapur generator.

Hasil dari gas generator ini adalah sangat panas dan mempunyai nilai pembakaran

700-1000 kkal. Jadi nilai kalori dari pembakarannya, apabila disetarakan menjadi

(700 x 427) kgm = 298.900 kgm, dan atau (1000 x 427) kgm = 427.000 kgm. Gas

generator kebanyakan dipakai untuk pemggerak turbin gas.

Ringkasan/simpulan Penggunaan minyak sebagai bahan bakar memiliki beberapa keuntumgan,

baik ditinjau dari segi teknik maupun dari segi ekonomi. Setiap bahan bakar mempunyai karakteristik dan nilai pembakaran yang berbeda-beda. Karakteristik tersebut mementukan sifat-sifat dalam proses pembakaran, di mana sifat yang kurang menguntungkan dapat disempurnakan dengan jalan menambahkan bahan kimia ke dalam bahan bakar tersebut.

Adapun sifat-sifat yang menguntungkan antara lain adalah: (1) sifat cair sehingga di dalam pemakaian lebih praktis, (2) mempunyai nilai kalor tinggi dibandingkan dengan bahan bakar yang lain dalam jumlah kilogram yang sama, (3) dapat menghasilkan beberapa macam bahan bakar , dan (4) dapat berfungsi sebagai bahan baku petrochemical.

Sifat-sifat fisika bahan bakar minyak antara lain: (1) Berat jenis, bahan bakar minyak umumnya mempunyai berat jenis antara 0,82 sampai 0,96. Dunia perdagangan terutama yang dikuasai oleh perusahaan Amerika, dinyatakan dalam API (American Petroleum Institute), (2) Viskositas, adalah ukuran dari besar perlawanan zat cair untuk mengalir, atau ukuran dari besarnya tahanan geser dalam dari suatu bahan cair, (3) Nilai kalori, yang dimaksud dengan niali kalori adalah jumlah panas yang ditimbulkan oleh pembakaran satu gram bahan bakar minyak tersebut untuk meningkatkan temperatur (3,50 s/d 4,50) Celcius pada satu gram air dan satuannya adalah kalori, (4) Titik tuang, titik tuang adalah suhu terendah minyak yang kadarnya masih dapat mengalir karena berat sendiri, (5) Titik didih, minyak dengan gravitas API rendah maka titik didihnya tinggi, sedang untuk gravitas tinggi maka titik didihnya rendah, (6) Titik nyala, flash point adalah suhu terendah dari bahan bakar minyak yang dapat menimbulkan nyala api dalam sekejap apabila pada permukaan bahan bakar minyak tersebut

33

dipercikan api, (7) Kadar abu, adalah sisa-sisa pembakaran yang ditinggalkan setelah semua bagian yang dapat terbakar dalam minyak terbakar habis, kadar abu tidak boleh lebih (0,05 %) dari beratnya, (8) Air dan endapan yang terdapat dalam bahan bakar minyak adalah sangat sedikit yang dipersyaratkan tidak boleh lebih (0,5 %) dari beratnya, (9) Warna, bahan bakar minyak mempunyai macam-macam warna yaitu hitam dan ada kalanya justru tidak berwarna atau netral, (10) Bau, ada yang berbau sedap dan tak sedap (Indonesia) karena mengandung senyawa nitrogen ataupun belerang (sulphur), dan juga disebabkan adanya H2S. Pada umumnya bahan bakar minyak merupakan ikatan hidrokarbon yang terdiri dari unsur karbon dan hidrogen. Di samping unsur C dan H juga terdapat unsur–unsur lain seperti sulfur (S), nitrogen (N2), oksigen (O2) dan logam-logam lain dalam jumlah yang kecil. Adapun senyawa-senyawa hidrokarbon dalam minyak dapat berbentuk: (1) senyawa hidrokarbon parafinik (Cn H2n +2 ), (2) senyawa hidrokarbon naftenik atau naphta ( Cn H2n ), (3) senyawa hidrokarbon aromatik. Memiliki tara kalor mekanik, yaitu bahwa dalam 1 kilo kalori mempuyai kesetaraan 427 kgm (bahwa usaha sama dengan gaya kali jarak).

34

BAB III.

ENERGI DAN PEMBAKARAN

Pembakaran adalah persenyawaan secara kimia dari unsur-unsur bahan bakar dengan zat asam yang kemudian menghasilkan panas (heat energy). Oleh karena itu pada setiap pembakaran diperlukan bahan bakar, zat asam dan suhu yang cukup tinggi untuk awal mulanya pembakaran. Pembakaran dapat berlangsung secara sempurna namun dapat juga berlangsung secara tidak sempurna. Hal ini tergantung dari unsur-unsur yang terkandung pada bahan bakar tersebut dan proses pembakarannya. Untuk memahami energi dan pembakaran harus diketahui pengertian pembakaran beserta unsur yang terkandung dalam bahan bakar dan kebutuhan udara dalam pembakaran dengan proses pembakaran dengan analisa massa dan analisa volume.

DESKRIPSI:

Materi dalam bab III. akan dipelajari tentang peri hal: (1) Pengertian Pembakaran, (2) Unsur yang terkandung dalam bahan bakar, (3) Udara, (4) Kebutuhan udara dalam pembakaran, dan (5) Proses pembakaran dengan analisa massa dan analisa volume.

TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS

Tujuan instruksional khusus, setelah mempelajari materi pada bab 1I. mahasiswa dapat: (1) Menyebutkan dasar pengertian tentang pembakaran, (2) Mengetahui unsur-unsur yang terkandung dalam bahan bakar, (3) Mengetahui tentang Udara pembakar, (4) Menghitung Kebutuhan udara dalam pembakaran, dan (5) Menganalisa proses pembakaran dengan analisa massa dan analisa volume.

35

BAB III. ENERGI DAN PEMBAKARAN

Pengertian Pembakaran

Pembakaran adalah persenyawaan secara kimia dari unsur-unsur bahan

bakar dengan zat asam yang kemudian menghasilkan panas dan disebut heat

energy. Oleh karena itu pada setiap pembakaran diperlukan bahan bakar, zat asam

dan suhu yang cukup tinggi untuk awal mulanya pembakaran.

Pembakaran dapat berlangsung secara sempurna namun dapat juga

berlangsung secara tidak sempurna. Hal ini tergantung dari unsur-unsur yang

terkandung pada bahan bakar tersebut dan proses pembakarannya. Apabila pada

bahan bakar tidak mengandung unsur-unsur yang tidak dapat terbakar maka

pembakaran akan berlangsung sempurna, sehingga hasil pembakaran berupa gas

bekas pembakaran yang tidak berbahaya bagi kehidupan dan lingkungannya.

Akan tetapi apabila pada bahan bakar tersebut mengandung unsur-unsur yang

tidak terbakar, maka akan tersisa yang berakibat sisa-sisa pembakaran tersebut

dapat menimbulkan gas yang berbahaya (beracun) bagi kesehatan dan lingkungan.

Untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna dilakukan usaha-usaha sebagai

berikut: (1) Diusahakan dengan membuat ruang pembakaran sedemikian rupa

sehingga tidak terdapat ruangan atau sudut-sudut mati yang disebut ruang rugi, (2)

Pemasukan bahan bakar dalam silinder (untuk pembakaran dalam) diusahakan

dalam bentuk kabut yang sangat halus sehingga bahan bakar dapat kontak lebih

sempurna dengan udara pembakaran, (3) Diusahakan pencampuran yang baik

(homogen) antara bahan bakar dengan udara sehingga pembakaran dapat ber-

langsung dengan cepat, dan (4) Memberikan jumlah udara lebih dari jumlah

kebutuhan minimal sehingga setiap bagian bahan bakar mendapat cukup udara

36

untuk dapat membakar dalam waktu yang cepat, dan (5) Mempertinggi kecepatan

pembakaran yaitu memperpendek waktu pembakaran. Misalnya, untuk motor

diesel kurang dari 0,1 detik dan untuk motor bensin kurang dari 0,005detik, dan

untuk pembakaran pada ketel uap (external combustion) dengan cara memberikan

hembusan-hembusan udara pembakar melalui pemancar-pemancarnya.

Unsur yang terkandung dalam bahan bakar.

Kebanyakan bahan bakar terdiri atas hidrogen (H2) dan karbon (C) baik

bahan bakar tersebut berbentuk padat (misalnya arang, batu bara), cair (misalnya

minyak tanah, premium, solar) atau gas (misal gas bumi, bio gas). Bahan bakar

berbentuk padat adalah sisa-sisa endapan tanaman dari zaman geologi yang silam.

Komponen-komponennya yang dapat terbakar terutama adalah karbon (C),

hidrogen (H2) dan sebagian kecil zat belerang (S). Akan tetapi kadang kala

terdapat komponen yang tidak dapat terbakar berupa nitrogen (N), air (H2O) dan

abu (As).

Bahan bakar cair merupakan campuran yang komplit dari sejumlah

hidrokarbon, yang terdiri dari unsur karbon (C), dan hidrogen (H2). Kebanyakan

bahan bakar cair adalah campuran hidrokarbon yang diperoleh dari minyak

mentah melalui proses destilasi (penyulingan), dan pemecahan (cracking). Hasil

yang diperoleh dapat berupa bensin, premium, kerosin, solar, minyak diesel, dan

bahan bakar lain. Perbedaan antara jenis-jenis bahan bakar ini dapat dilihat dari

kurva destikasi. Kurva destilasi diperoleh dengan memanaskan perlahan-lahan

sejumlah bahan bakar hingga menguap, kemudian mengembangkannya dan

memisahkan uap yang tertinggal. Penyulingan yang dilakukan pada minyak

mentah dapat menghasilkan berbagai kualitas minyak terhadap pembakaran

maupun energi yang dihasilkan oleh pembakaran minyak tersebut. Hal ini

37

dilakukan agar dalam pemakaian disesuaikan terhadap karakteristik peralatan

yang digunakan dengan kepentingan yang diharapkan.

Gambar 1: kurva destilasi untuk bahan bakar hidrokarbon

38

Gambar 2: Skema eksplorasi minyak dan alat penyulingan.

Tabel 3. Fraksi hidrokarbon hasil penyulinagn minyak bumi

Fraksi Ukuran Molekul Titik Didih (0C) Kegunaa

n

Gas

Eter petroleum

Bensin

(gasoline)

Kerosin,

minyak

diesel/solar

Minyak

pelumas

Parafin

Aspal

C1-C5

C5-C7

C5-C12

C12-C18

C16 ke atas

C20 ke atas

C25 ke atas

-160-30

30-90

30-200

180-400

350 ke atas

merupakan zat padat

dengan titik cair

rendah

residu

Bahan bakar (LPG)

Sumber hidrogen

Pelarut, binatu

kimia (dry cleaning)

Bahan bakar motor

Bahan bakar mesin

diesel

Bahan bakar

industri untuk

cracking

Pelumas

Membuat lilin dan

lain-lain

Bahan bakar dan

untuk pelapis jalan

raya.

Bahan bakar yang berbentuk gas, dapat diperoleh dari sumber-sumber gas

alam dan proses pengolahan. Beberapa jenis hidrokarbon dalam endapan minyak

39

tanah terdapat dalam bentuk gas pada tekanan atmosfer. Contoh yang umum

dijumpai adalah metana (CH4) yang dikenal sebagai gas rawa. Tetapi bahan bakar

gas yang paling banyak digunakan adalah yang diperoleh dari pemanasan batu

bara dan proses pembuatan berupa gas bio.

Proses pembakaran bahan bakar selalu menghasilkan heat energi atau

energi panas dan gas bekas yang dalam hal ini merupakan faktor/unsur-unsur

tambahan yang ada pada setiap bahan bakar. Adanya unsur yang demikian sangat

mempengaruhi panas yang dihasilkan beserta kadar abu sisa pembakaran. Panas

tersebut biasa dihitung dalam satuan kalori atau kilo kalori, yang apabila diubah

menjadi suatu bentuk usaha disebut tara kalor mekanik. Besaran kesetaraannya

adalah bahwa untuk setiap kilo kalori dapat menghasilkan usaha kilogram meter

sebesar 427 kgm, disingkat 1kkal = 427 kgm.

Adapun unsur-unsur lain yang terkandung dalam bahan bakar di dapati

sangat kecil bila dibandingkan dengan dua unsur di atas. Namun demikian dapat

menentukan proses pembakaran yang sedang berlangsung. Hal ini disebabkan

unsur-unsur tadi ada yang menguntungkan (memperbesar nilai-nilai pembakaran)

dan ada yang tidak menguntungkan (terjadi reduksi panas). Unsur-unsur yang

dimaksud adalah: (1) Sulphur (S), (2) Oksigen (O2), (3) Hydrogen (H2), dan (4)

Air (H2o). Dengan demikian setiap 1 kg bahan bakar mengandung unsur-unsur

Karbon (zat arang), Hydrogen (zat air), Sulphur (belerang), Oksigen (zat asam),

Nitrogen (zat lemas) dan air.

Table 4. Unsur-unsur yang terkandung dalam bahan bakar.

Unsur-unsur dalam bahan bakar Simbol Berat atom Berat

Molekul

Carbon (zat arang)

Hydrogen (zat air)

C

H2

12

1

-

2

40

Sulphur (belerang)

Oksigen (zat asam)

Nitrogen (zat lemas)

Water (air)

Sebab

O2

N2

H2O

32

16

14

-

-

32

28

18

Udara.

Udara sangat dibutuhkan dalam proses pembakaran karena dalam udara

terdapat zat pembakar. Udara tidak hanya terdiri dari zat pembakar (zat asam) saja

tetapi juga gas lain. Prosentase menurut volume gas-gas yang terkandung pada

udara:

a. zat pembakar (zat asam) ± 21 %

b. zat lemas (nitrogen) ± 79 %

c. gas + kotoran ± 1 %

Prosentase menurut beratnya gas-gas yang terkandung dalam udara:

a. zat pembakar (zat asam) ± 23,2 %

b. zat lemas (nitrogen) ± 76,8 %

c. gas lain + kotoran ± 1 %.

Udara yang dimasukkan untuk proses pembakaran harus sesuia dengan

kebutuhan agar didapat campuran yang baik antara bahan bakar dan udara. Oleh

karena itu mengetahui kebutuhan udara dalam proses pembakaran merupakan hal

yang sangat penting.

Kebutuhan Udara dalam Bahan Bakar.

Kebutuhan udara tergantung dari unsur-unsur yang ada dalam bahan

bakar. Apabila 1 kg bahan bakar mengandung unsur C %, H %, dan S %, maka:

Untuk pembakaran 1 kg C dibutuhkan 322 kg O2 atau 11,5 kg udara

Reaksi pembakaran : C(s) + O2 (g) → CO2 (g) + panas

41

Untuk pembakaran 1 kg H dibutuhkan 8 kg O2 atau 34,5 kg udara

Reaksi pembakaran : 2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O(l)

Untuk pembakaran 1 kg S dibutuhkan 1 kg O2 atau 4,3 kg udara

Reaksi Pembakaran : S(s) + O2 (g) → SO2 (g)

Jadi kebutuhan O2 untuk pembakaran bahan bakar yang mengandung C %,

H2 %, dan S % adalah = 2 ⅔ C + 8 H2 + S kg, kebutuhan O2 sebenarnya adalah

kebutuhan O2 teoritis dikurangi O2 yang terkandung dalam bahan bakar.

Kebutuhan O2 sebenarnya untuk setiap kg udara adalah:

25,5 % {(2 ⅔ C + 8 H2 + S)} – O2} kg.

Kebutuhan udara untuk pembakaran adalah:

Gu = 233,01 {(2 ⅔ C + 8 H2 + S)} – O2} kg.

Atau

Gu = {(11,5 C + 3,4 H2 + 4,3 S)} – 4,3 O2} kg.

Proses Pembakaran dengan Analisa Massa dan Analisa Volume.

1. Pembakaran Hidrogen

Reaksi Pembakaran : 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2 O

Analisa massa:

Berat atom Hidrogen (H) = 1, Massa Hidrogen dalam proses 2 x 2 = 4

Berat atom Oksigen (O) = 16, Massa Oksigen dalam proses 2 x 16 =32

Massa air adalah 2 x (2 + 16) = 36, Dengan demikian dapat ditulis:

4 massa H2 direaksikan dengan 32 massa O2 menghasilkan 36 massa H2O

atau 1 massa H2 direaksikan dengan 8 massa O2 menghasilkan 9 massa H2O

Untuk perbandingan 1 kg H2 menjadi:

1 kg H2 + 8 kg O2 → 9 kg H2O

Kebutuhan udara untuk pembakaran 1 kg H2 adalah:

Oksigen 23,3 % untuk pembakaran 8 kg O2

42

= 233,08

= 34,5 kg Udara.

Dari 34,5 kg udara terdapat 8 kg O2 maka besarnya nitrogen adalah

= 34,5 kg – 8 = 26,5 kg N2

Dengan demikian untuk pembakaran 1 kg H2 dibutuhkan 34,5 kg

udara akan menghasilkan 9 kg H2O dengan 26,5 kg zat lemas (nitrogen)

Analisa volume:

Reaksi pembakaran : 2 H2 + O2 → 2 H2 O

Menurut Avogadro perbandingan besarnya molekul sama dengan

perbandingan volume, maka reaksi pembakaran dapat ditulis:

1 m3 H2 + 0,5 m3 O2 → 1 m3 H2 O

Udara terdapat 21 % dari volume maka kebutuhan 0,5 O2 dibutuhkan udara

= 21,05,0

= 2,38 m3

Dengan demikian nitrogen yang dihasilkan

= 2,38 m3– 0,5 m3

= 1,88 m3 N2

Untuk pembakaran 1 m3 H2 akan menghasilkan 1 m3 H2 O, dan 1,88 m3 N2 .

2. Pembakaran Carbon

Analisa massa :

Reaksi Pembakaran : C + O2 → CO2

Berdasarkan massa: {12} + {(2 x 16)} →{12 + (2 x 16)}

Atau 1 + 2 ⅔ kg = 3 ⅔ kg CO2

Untuk 2 ⅔ kg O2 membutuhkan udara sebesar

43

= 233.0322

kg

= 11,5 kg

Besarnya nitrogen yang dihasilkan

= 11,5 – 2 ⅔

= 11,5 – 2,66

= 8,84 kg

Dengan demikian untuk pembakaran 1 kg C dibutuhkan 11,5 kg udara akan

menghasilkan 3,66 kg CO2 dengan 8,84 kg zat lemas (nitrogen)

Analisa volume :

Reaksi pembakaran : C + O2 → CO2

Berdasarkan volume 1 m3 C + 1 m3 O2 → 1 m3 CO2

1 m3 O2 dibutuhkan udara sebesar 1 / 0,21 = 4,76 m3

Nitrogen yang dihasilkan → 4,476 – 1 = 3,76 m3

Dengan demikian untuk membakar 1 m3 C dibutuhkan 4,76 m3 udara

menghasilkan 1 m3 CO2 dan 3,76 m3 N2

3. Pembakaran Sulphur

Analisa massa

Reaksi Pembakaran : S + O2 → SO2

Berdasarkan massa {32} + {2 x 16} → {(32) + (2 x 16)}

32 + 32 → 64

1 + 1 → 2

44

Jadi 1 kg S + 1 kg O2 → 2 kg SO2

Untuk 1 kg O2 dibutuhkan udara sebanyak:

1 / 0,233 = 4,3 kg

Besarnya nitrogen = 4,3 – 1 = 3,3 kg

Dengan demikian 1 kg S + 4,3 kg udara → 2 kg SO2 + 3,3 kg N2

Dengan demikian untuk pembakaran 1 kg S dibutuhkan 4,3 kg udara akan

menghasilkan 2 kg SO2 dengan 3,3 kg zat lemas (nitrogen)

Analisa volume

Reaksi pembakaran : S + O2 → SO2

Berdasarkan volume 1 m3 S + 1 m3 O2 → 2 m3 SO2

1 m3 O2 dibutuhkan udara sebesar

1 / 0,21 = 4,76 m3

Jumlah nitrogen yang terdapat dalam udara pembakar : 4,76 – 1 = 3,76 m3

Dengan demikian 4,76 m3 udara untuk membakar 1 m3 sulphur akan

menghasilkan 2 m3 SO2 ditambah hasil 3,76 m3 nitrogen (N2)

Ringkasan/simpulan

Pembakaran adalah persenyawaan secara kimia dari unsur-unsur bahan

bakar dengan zat asam yang menghasilkan panas dan disebut heat energy. Oleh

karena itu pada setiap pembakaran diperlukan bahan bakar, zat asam dan suhu

yang cukup tinggi untuk awal mulanya pembakaran.

Unsur-unsur yang ada dalam bahan bakar adalah: (1) Sulphur (S), (2)

Oksigen (O2), (3) Hydrogen (H2), dan (4) Air (H2o). Dengan demikian setiap 1

kg bahan bakar mengandung unsur-unsur Karbon (zat arang), Hydrogen (zat air),

Sulphur (belerang), Oksigen (zat asam), Nitrogen (zat lemas) dan air.

45

Udara sangat dibutuhkan dalam proses pembakaran karena dalam udara

terdapat zat pembakar. Udara tidak hanya terdiri dari zat pembakar (zat asam) saja

tetapi juga gas lain.

46

BAB IV.

ANALISA PEMBAKARAN Nomenklatur atau penamaan senyawa hidrokarbon berdasar konggres di

Geneva Switzerland pada tahun 1892, disebut dengan penamaan sistim Geneva. Nomenklatur senyawa hidrokarbon dimulai dari molekul yang paling sederhana, yaitu senyawa hidrokarbon beratom C satu sampai molekul yang beratom C empat atau lebih, adalah memiliki nama yang khusus. Suatu reaksi kimia adalah proses dimana ikatan atom di dalam molekul zat-zat yang bereaksi dipecahkan diikuti oleh penyusunan kembali atom-atom tersebut dalam kombinasi molekul baru.

Pembakaran stoikiometrik adalah pembakaran dimana semua atom-atom hidrogen diubah menjadi H2O dan semua atom zat arang diubah menjadi CO2. Gas hasil pembakaran ditentukan oleh reaksi pembakaran unsur-unsurnya. Kandungan unsur-unsur pada senyawa pembakaran tergantung pada persamaan rumus kimia yang ada pada bahan yang bereakasi.

Polusi adalah terjadinya pencemaran yang menyebabkan rusaknya ekologi lingkungan dan kelestarian alam, karena adanya suatu bahan dalam konsentrasi ambang batas. Ada tiga komponen pokok dapat disebut sebagai pencemaran, yaitu: (1) lingkungan yang terkena adalah lingkungan hidup manusia, (2) yang terkena dampak negatif secara langsung adalah manusianya, dan (3) di dalam lingkungan tersebut terdapat bahan yang berbahaya akibat dari aktivitas manusia.

DESKRIPSI:

Materi dalam bab IV. akan dipelajari tentang: (1) Nomenklatur senyawa hidrokarbon, (2) Persamaan reaksi pembakaran, (3) Emisi gas buang, dan (4) Pengaruh emisi gas buang bagi lingkungan.

TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS

Setelah mempelajari materi pada bab 1V. ini maka mahasiswa dapat: (1) mengetahui komposisi struktur bahan bakar dengan nomenklatur senyawa hidrokarbon, (2) memahami persamaan reaksi pembakaran, (3) menyebutkan emisi gas buang, dan (4) mengetahui pengaruh emisi gas buang bagi lingkungan.

47

BAB IV. ANALISA PEMBAKARAN

Nomenklatur Senyawa Hidrokarbon

Nomenklatur atau penamaan senyawa hidrokarbon yang biasa dipakai

dalam komposisi kimia berdasar pada hasil kongres di Geneva Switzerland pada

tahun 1892, sehingga hal ini terkenal disebut dengan penamaan sistim Geneva.

Nomenklatur senyawa hidrokarbon dimulai dari molekul yang paling sederhana,

yaitu senyawa hidrokarbon beratom C satu sampai molekul yang beratom C empat

adalah memiliki nama yang khusus:

Untuk n = 1, dinamakan metana dan rumus molekulnya CH4

n = 2, dinamakan etana dan rumus molekulnya C2H6

n = 3, dinamakan propana dan rumus molekulnya C3H8

n = 4, dinamakan butana dan rumus molekulnya C4H10

Kemudian selanjutnya, mulai senyawa hidrokarbon yang beratom C lima,

yaitu disebut alkana sampai dengan berikutnya penamaan menggunakan bilangan

yunani (bilangan latin) dengan menambahkan akhiran “ana” misalnya yang

beratom C enam disebut heksana (C6H14) dan seterusnya. Kadang-kadang

penamaan untuk hidrokarbon bercabang diberinama sebagai derivatif dari metana,

dimana hidrogen disubtitusi dengan gugusan alkil. Sebagai contoh dapat dilihat

pada rumus senyawa hidrokarbon dengan atom C adalah lima (pentana ) dengan

rumus: C5H12. Adapun rumus strukturnya adalah sebagai berikut:

Nama pentana, n = 5 untuk atom C.

H H H H H

I I I I I

H---- C ----- C ----- C ------ C ----- C ----- H

I I I I

I

H H H H H

Isomer dengan pentana

48

H H H H

H

I I I I

H C H

H --- C ------ C ------C ----- C ----- H H I H

I I I I

H C --- C --- C H

H HCH H H

H I H H

H C H

H

Iso pentana Neo

pentana

2 metil butana 2, 2

dimetil propana

dimetil etil metana tetra metil

metana

Apabila diperhatikan dari anggota deret metana, rumus satu dengan

lainnya, membentuk suatu deret yang masing-masing berbeda dengan CH2, dari

deret tersebut masing-masing mempunyai sifat fisika dan kimia yang sama disebut

deret homolok. Di samping itu dikenal pula adanya: (1) Atom C primer, yaitu

atom karbon tersebut hanya mengikat satu atom karbon lainnya, (2) Atom C

sekunder, yaitu atom karbon yang mengikat dua atom kartbon lainnya, (3) Atom

C tertyier, yaitu atom karbon yang mengikat tiga atom karbon lainnya, dan (4)

Atom C kwartener, yaitu atom karbon yang mengikat empat atom karbon lainnya.

Contoh:

49

C C

1 = atom C primer

4 I I

2 = atom C sekunder

C ----- C ----- C ------ C ----- C ----- C 3 = atom C

tertier

I 3 2

1 4 = atom C kwartener

C

Apabila suatu hidro karbon (alkana) kehilangan satu atom hidrogen, maka

membentuk suatu gugus yang disebut gugus radikal. Gugus radikal yang demikian

dinamakan gugus alkil. Gugus radikal yang lazim adalah:

CH3 – lazim disebut gugus

metil.

CH3 – CH 2 disebut gugus etil.

CH3 – CH 2 – CH 2 disebut gugus n – profil .

CH3 CH - adalah gugus isopropil

CH3

CH3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 adalah gugus n – butil.

CH3 – CH 2 – CH – CH 3 adalah gugus sekunder butil.

CH3 – CH – CH adalah gugus isobutil.

I

CH3

CH3

I

CH 3 --- C --- adalah gugus tertier butil.

I

50

CH3

Penulisan dalam senyawa-senyawa organik gugus alkil tersebut biasanya ditulis

dengan lambang huruf R, yang artinya radikal.

CH

C H2

HC C -- CH2 -- CH2 -- CH2 -- HC

CH -- CH2 -- CH2 – CH3

HC CH C H2

CH2

CH

C H2

Ikatan aromatik Ikatan

naftanik

Rumus bangun suatu molekul hidrokarbon kompleks.

1-(3 fenil propil ) –3 – propil siklo eksana yang meliputi satu ikatan aromatik

satu ikatan naftenik dan rantai panjang parafin.

B. Pembakaran

Analisis proksimat dari zat arang menghasilkan prosentase air,zat-zat yang

dapat menguap, karbon yang tetap (tak dapat bereaksi). Analisis ultimat dapat

memberikan jumlah prosentase zat arang, hidrogen, oksigen, belerang, nitrogen

51

yang dapat dinyatakan dengan dasar “basah” (as received) atau “kering”, yaitu

dengan uap yang ditentukan dalam analisis proksimat tidak disertakan.

Persamaan Stoikiometrik

Suatu reaksi kimia adalah proses dimana ikatan atom didalam molekul-

molekul zat-zat yang bereaksi dipecahkan,diikuti oleh penyusunan kembali atom-

atom tersebut dalam kombinasi molekul yang baru. Pembakaran stoikiometrik

adalah pembakaran dimana semua atom-atom hidrogen diubah menjadi H2O dan

semua atom zat arang diubah menjadi CO2.

Jadi untuk metana , CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

Persamaan diatas menyatakan bahwa satu mol metana bereaksi

dengan dua mol oksigen dan membentuk satu mol karbondioksida dan air.

Proses pembakaran oksigen diasalurkan sebagai udara dan bukan dalam

bentuk murni.Berdasarkan volume udara mengandung 21% oksigen dan

79% nitrogen yaitu untuk tiap mol oksigen terdapat 79 / 21 = (3.76 mol

nitrogen), sehigga reaksinya ditulis :

CH4 + {2 O2 + 2 (3.76) N2 } CO2 + 2 H2O + 7.52 N2

Berdasarkan dari persamaan diatas atom karbon diubah menjadi CO2 dan semua

atom hidrogen menjadi H2O dengan bersenyawa dengan oksigen dari udara.

Jumlah udara minimum yang memberikan oksigen yang cukup

untuk dioksidasi lengkap dari semua karbon,hidrogen,dan elemen-elemen

yanh dapat terbakar didalam bahan bakar yang sering disebut udara

teoretis. Secara teoretis pembakaran adalah perbandingan udara terhadap

bahan bakar (air fuel ratio) yaitu perbandingan antara massa udara dengan

massa bahan bakar. Sebagai salah satu contoh dalam persamaan

stoikiometrik adalah sebagai berikut :

1. Tentukan perbandingan udara / bahan bakar stoikiometrik dan produk-

produk pembakaran oktana,C8H18.

2. Bandingkan analisis molar dari produk pembakarannya dengan produk

yang diperileh bila C8H18 dibakar dengan 200% udara teoretis.

Penyelesaian :

52

1. Perbandingan udara bahan bakar stoikiometrik diperoleh dari persamaan ;

C8H18 + 12.5 O2 + {12.5 (3.76)N2 } 8CO2 + 9 H2O + 47 H2

Jumlah udara persatuan massa bahan bakar :

11428x47 325,12 +x =15 lbm udara / lbm bahan bakar.

Analisis molar dari produk pembakaran untuk pembakaran stoikiometrik :

Jumlah mol Prosetase volume CO2 8 12.5 H2O 9 14 N2 47 73.5

2. Persamaan pembakaran dengan 200% udara teoretis ;

C8H18 + 2 (12,5)O2 + 2 (12,5 + 3,76)N2 8 CO2 + 9H2 + 12,5 O2 + 94 N2

Analisis volumetrik dari produk pembakaran :

N X1 CO2 8 6,5 H2O 9 7,3 O2 12,5 10,1

Contoh ;

Analisis volumetrik dari suatu gas adalah 26% CO ,12% H2, 72% dan 55%

N2, udara sejumlah 1,3 ft3 digunakan untuk pembakaran tiap ft3 gas.

Berapa besar temperatur minimum yang diperbolehkan pada tiap

permukaan yang berhubunga dangan gas produk pembakaran supaya tidak

terjadi konbdensasi?

Penyelesaian ;

Reaksi ;

0.26 mol CO + 0,13 mol O2 = 0,26 mol CO2

0,12 mol H2 + 0,06 mol O2 = 0,12 mol NO

produk pembakaran ;

CO2 = 0,26 mol (dari pembakaran CO) + 0,07 mol (bersama-sama bahan

bakar) = 0,33 mol.

H2O = 0,12 mol ( dari pembakaran H2 )

53

O2 = 1,2 x 0,21 mol (dari udara ) – 0,19 mol (digunakan oksidasi CO

dan H2 )

N2 = 1,2 x 0,79 mol (dari udara) + 0,55 mol (dari bahan bakar)

= 1,449 mol.

Jumlah mol produk = 0,33 + 0,12 + 0,062 + 1,494 = 2,011 mol.

Tekanan persial uap H2O ;

011,212,0 =14,7 =0,876 psia.

3. Pembakaran Hidrogen

Pembakaran dari hidrogen dengan oksigen menghasilkan air. Proses

pembakaran ini dapat ditulis:

2 H2 + O2 = 2 H2O.

a. Analisa Massa.

Berat atom hidrogen (H) = 1, analisa massa hidrogen dalam proses = 2

x 2 = 4

Barat atom oksigen (O) = 16; maka massa oksigen dalam proses = 2 x

16 = 32.

Masa air adalah: = 2 x ( 2+16 ) = 36

Dengan demikian dapat ditulis:

4 massa H2 dicampur dengan 32 massa O2 = 36 massa H2O

atau:

1 massa H2 ditambah 8 massa O2 = 9 massa H2 O.

Untuk perbandingan 1 kg H2 menjadi:

1 kg H2 + 8 kg O2 = 9 kg H2 O

oksigen terdapat dalam udara sebesar 23,2% dari massa, sedang dalam

pembakaran 1kg H2 dibutuhkan 8kg O2..

Kebutuhan udara untuk pembakaran 1kg H2 adalah = 8/0,232 =

34,5kg.

Dari 34,5 kg udara terdapat 8kg O2 , maka besarnya nitrogen adalah:

= 34,5 – 8 = 26,5kg.

54

Dengan demikian untuk pembakaran 1kg H2 dibutuhkan 34,5kg udara

akan menghasilkan 9kg air dengan 26,5kg zat lemas (nitrogen ).

b. Analisa Volume

Pembakaran hidrogen dengan oksigen adalah:

2 H 2 + O2 = 2 H2 O

Dari 2 H2 adalah 2 molekul H2 .

O2 adalah 1 molekul O2 .

2 H2O adalah 2 molekul H2 O .

Menurut Avogadro perbandingan besarnya molekul sama dengan

perbandingan volume, maka pada pembakaran ini dapat ditulis

1 m2 H2 + 0,5 m3 O2 = 1 m3 H2 O .

artinya pembakaran 1 m3 H2 dibutuhkan 0,5 m3 O2 akan menghasilkan

1,5 m3 gas dan 1 m3 air.

Udara terdapat 21 % O2 dari volume, maka kebutuhan 0,5 O2

dibutuhkan udara.

= 0,5 / 0,21 = 2,38 m3.

Dengan demikian Nitrogen yang dihasilkan

= 2,38 – 0,5 = 1,88 m3 N2 .

Jadi dari analisa volume, untuk pembakaran 1 m3 H2 akan

menghasilkan 1 m3 H2 O dan 1,88 m3 N2.

F. C. Emisi Gas Buang

Gas hasil pembakaran bahan bakar dapat ditentukan oleh reaksi

pembakaran unsur-unsurnya. Kandungan unsur-unsur pada senyawa pembakaran

tergantung pada persamaan rumus kimia yang ada pada bahan yang bereakasi.

Pembakaran 1 kg C menghasilkan 3,66 kg CO2 dan 8,64 kg N2.

Pembakaran 1 kg H2 menghasilkan 9 kg H2O dan 26, 5 kg N2.

Pembakaran 1 kg S menghasilkan 2 kg SO2 dan 3,3 kg N2.

55

Apabila bahan-bahan mengandung O2, maka juga mengandung N2 sebesar

232,1768,0 = x massa O2.

Atau = 3,3 x massa O2.

Untuk mudahnya diambil contoh seperti dibawah ini.

Contoh 1 :

1 kg bahan bakar mengandung 82 % C, 12 % H2.

2 % O2 , 1 % S dan 3 % N2.

Tentukan gas-gas hasil pembakaran dan prosentasenya.

Jawab :

Untuk unsur C mendapat CO2 = 0,82. (3,66)= 3,01 kg.

N2 = 0,82. (8,64)= 7,25 kg.

Untuk unsur H2 mendapat H2O = 0,12 . (9) = 1,08 kg

N2 = 0,12 (26,5) = 3,18 kg

Untuk unsur S mendapat SO2 = 0,01 . (2) = 0,02 kg

N2 = 0,01 . (3,3) = 0,033

kg

Untuk unsur O2 terdapat N2 = 0,02 . (3,3) = 0,066 kg

Jadi gas N2 = 7,25 + 43,18 + 0,033 = 0,066 + 0,03

=

10,427 kg

Gas hasil pembakaran 1 kg bahan bakar adalah :

3,01 kg CO2; 1,08 kg H2O; 0,02 kg SO2; 10,47 kg N2.

Jadi gas hasil pembakaran = 3,01 + 1,08 + 0,02 + 10,427 = 14,5437 kg

Gas hasil pembakaran 1 kg bahan bakar dalam prosen.

56

71,43% 100% x 14,53710,427 N

0,14% 100% x 14,537

0,02 OS

7,43% 100% x 14,537

1,08 OH

20,7% 100% x 14,537

3,01 OC

2

2

2

2

==

==

==

==

Menghitung hasil pembakaran berdasarkan volume dapat dijelaskan dengan

contoh : 5.

Contoh 5. 1 kg bahan bakar mengandung 14,2% CH4

5,9% CO2; 436% CO; 40,5% H2; 0,5% O2; 2,9% N2 dari volumenya.

Tentukan hasil-hasil gas pembakaran dari 1 m3 bahan bakar.

Jawab : Untuk pembakaran CH4 (0,142 m3 CH4)

mendapat :

0,142 x 1 = 0,142 m3 CO2

0,142 x 2 = 0,284 m3 H2O

0,142 x 7,52 = 1,608 m3 N2

Untuk pembakaran CO (0,36 m3 CO)

mendapat :

0,36 x 1 = 0,36 m3 CO2

0,36 x 1,88 = 0,676 m3 N2

Untuk pembakaran H2 (0,405 m3 H2)

mendapat :

0,405 x 1 = 0,405 m3 H2O

0,405 x 1,88 = 0,762 m3 N2

Dari O2 (0,005 m3 O2) mengandung juga.

23 N m 0,019

0,210,79 x 0,005 =

CO2 dari bahan bakar = 0,059 m3 CO2

N2 dari bahan bakar = 0,029 m3 N2

57

Jadi hasil pembakaran dari 1 m3 bahan bakar adalah :

gas N2 = 1,068 + 0,676 + 0,762 + 0,029 – 0,019

= 2,5435 – 0,019

= 2,526 m3/ m3 bahan bakar

gas CO2 = 0,142 + 0,436 + 0,059

= 0,561 m3/ m3 bahan bakar

gas H2O = 0,284 + 0,405

= 0,689 m3/ m3 bahan bakar

Jumlah total gas pembakaran :

= 2,516 + 0,561 + 0,689

= 43,766 m3/ m3 bahan bakar

Perhitungan dalam prosen.

66,8% 100% x 3,7662,561 N

18,28% 100% x 3,7660,689 OH

14,9% 100% x 3,7660,561 CO

2

2

2

==

==

==

D. Pengaruh Emisi Gas Buang Bagi Lingkungan Polusi adalah terjadinya pencemaran yang menyebabkan rusaknya

ekologi lingkungan dan kelestarian alam. Ada tiga komponen pokok untuk

dapat disebut sebagai pencemaran, yaitu : (1) lingkungan yang terkena

adalah lingkungan hidup manusia, (2) yang terkena dampak negatif secara

langsung adalah manusianya, dan (3) di dalam lingkungan tersebut

terdapat bahan yang berbahaya akibat dari aktivitas manusia.

Berdasar dari ketiga komponen pokok tersebut, maka konsep

pencemaran lingkungan hidup berbunyi : Pencemaran akan terjadi apabila

dalam lingkungan hidup manusia, baik lingkungan fisik, biologi maupun

lingkungan sosialnya tedapat suatu bahan dalam konsentrasi sedemikian

besar, yang dihasilkan oleh proses aktivitas kehidupan sendiri, yang

akhirnya merugikan kehidupan manusia (Abdurrahman, 1989).

58

Pencemaran alam ini secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi :

pencemaran udara, pencemaran air, pencemaran tanah, pencemaran karena

penggunaan bahan-bahan sintetis, dan pencemaran akibat zat tambahan pada

makanan. Adapun sumber-sumber polusi yang utama adalah di lapangan sumur

minyak yang terjadi pertumpahan sejak dari pengeboran wel (sumur minyak),

sampai pada proses pengilangan, bahkan kadang-kadang pada langkah

transportasi terjadi bencana yang berakibat polusi atau pencemaran. Di samping

itu, gas buang dari kendaraan bermotor dan limbah industri adalah sangat

mencemari udara kota. Hal ini disebabkan partikel-partikel karbon gas buang

menyebabkan perubahan keseimbangan unsur-unsur alamiah udara, dan

menyebabkan tumbuh-tumbuhan kuang mampu berfotosinthesa, akibat penetrasi

cahaya matahari terhalang oleh bertambahnya partikel-partikel penyebab polusi

udara.

Gas buang hasil pembakaran dari motor bakar baik itu motor bensin

maupun motor diesel, kedua-duanya merupakan sumber penyebab pencemaran

udara. Hasil pembakaran bahan bakar (hidrokarbon) dengan udara (O2) yang

menghasilkan kalori sebagai daya untuk mesin itu sendiri, juga menghasilkan

sisa-sisa dari proses pembakaran yang berupa asap yang terdiri dari gas : CO2,

CO, H2O, N2, OH, NO, dan CH4 yang dampaknya dapat kita rasakan. Kalau kita

amati berdasar pada unsur-unsur yang terkandung pada gas asap, dapat diklasi-

fikasikan sebagai berikut : (1) Gas CO2 dan C akan menunjukkan warna asap yang

hitam, karena terlalu banyak karbon sebagai kemungkinan bahan bakar terbakar

tidak sempurna yang terjadi pada saat penambahan kecepatan dan daya pada

mesin kendaraan, ini disebut acselerasi, (2) Untuk gas H2O dan H2 akan

menyebabkan warna asap yang keputih-putihan, karena pada bahan bakar

mengandung air, dan (3) Gas asap yang banyak mengandung campuran H2O, H2,

dan CH4 yang cukup besar dengan CO2 dan C akan menunjukkan warna abu-abu,

hal ini terbukti adanya oli yang ikut terbakar.

59

BAB V.

UDARA PEMBAKARAN Udara dibutuhkan dalam proses pembakaran karena mengandung zat pembakar dan juga terdapat bermacam gas lain. Prosentase menurut volume gas-gas yang terkandung pada udara adalah: (1) Zat pembakar (zat asam) ± 21%, (2) Zat lemas (nitrogen) ± 79%, dan (3) Gas + kotoran ± 1%. Unsur-unsur kandungan udara berdasar prosentase beratnya: (1) Zat pembakar (zat asam) ± 23,2%, (2) Zat lemas (nitrogen) ± 76,8%, dan (3) Gas + kotoran ± 1%. Dengan demikian di dalam proses pembakaran dipelajari tentang udara pembakaran, Pengaruh pencemaran lingkungan, persyaratan kesehatan, dan adanya uji Coba dari Eropa.

DESKRIPSI: Materi yang akan dipelajari dalam bab V. Ini meliputi tentang: (1) Udara

pembakaran, (2) Pengaruh pencemaran lingkungan, (3) Persyaratan kesehatan, dan (4) Uji Coba dari Eropa tentang kelayakan pembakaran. TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS.

Setelah mempelajari materi pada bab V. mahasiswa dapat mengetahui tentang: (1) menyebutkan komposisi dan kebutuhan udara dalam pembakaran, (2) mengetahui adanya pengaruh pencemaran lingkungan oleh pembakaran, dan (3) mengetahui persyaratan pembakaran.

60

BAB V. UDARA PEMBAKARAN

A. Udara.

Udara sangat dibutuhkan dalam proses pembakaran karena dalam udara

terdapat zat pembakar. Di dalam udara luar tidak hanya terdiri dari zat

pembakar (zat asam) saja, tetapi juga terdapat bermacam gas lain.

Prosentase menurut volume gas-gas yang terkandung pada udara adalah:

(1) Zat pembakar (zat asam) ± 21%, (2) Zat lemas (nitrogen) ± 79%, dan

(3) Gas + kotoran ± 1%. Adapun unsur-unsur kandungan yang ada pada

udara dalam prosentase menurut beratnya atau gas-gas yang terkandung

dalam udara adalah: (1) Zat pembakar (zat asam) ± 23,2%, (2) Zat lemas

(nitrogen) ± 76,8%, dan (3) Gas + kotoran ± 1%

Untuk prosentase menurut beratnya, secara teoritis udara yang dipakai

dalam pembakaran biasa terdiri atas 23% zat asam dan 77% zat lemas. Udara

yang dimasukkan untuk proses pembakaran harus sesuai dengan kebutuhan, agar

di dapat campuran yang baik antara bahan bakar minyak dan udara, serta

membantu proses perambatan pembakaran yang menghasilkan energi panas. Jika

perbandingan antara bahan bakar minyak dan udara tidak benar, maka akan

menimbulkan gangguan pada proses pembakaran yang tidak sempurna. Akibatnya

mempengaruhi daya yang dihasilkan, oleh karena itu mengetahui kebutuhan udara

dalam proses pembakaran merupakan hal yang sangat penting.

1. Suhu

Suhu, yang dimaksud adalah merupakan temperatur awal pada proses

pembakaran terjadi, apabila yang diisap udara bertemperatur terlalu panas akan

terjadi detonasi karena campuran bahan bakar dengan udara akan terbakar

sebelum saat yang ditentukan. Suhu awal dari pembakaran dapat mempengaruhi

proses perambatan panas, sehingga sebaran panas yang diberikan dapat terjadi

seketika berupa ledakan yang mampu memberikan energi spontan yang cukup

besar. Di bagian lain kepadatan udara panas akan memuai, sehingga campuran

bahan bakar dengan udara di dalam pengisian silinder menjadi tinggi kerapatan

61

gasnya yang mempermudah proses pembakaran spontan. Walau demikian pada

titik suhu tertentu yang tinggi memungkinkan terjadi gejala pukulan atau knoking.

Kesulitan semacam ini akan timbul juga bila alat notspot pada motor yang sudah

panas masih bekerja seperti gambar di bawah ini. Kemungkinan dapat terjadi

bahwa campurannya sudah berubah seluruhnya menjadi gas pada waktu

memasuki lubang isian, sehingga pengisian silinder menurun dan disebabkan oleh

suhu batas flash point dapat memperbesar kemungkinan terbakar sendiri. Bila

motor sudah panas, alat hotspot jangan bekerja lagi

Gambar 5.1. Alat hotspot

2. Tekanan dari Udara

Besarnya tekanan udara tergantung dari letaknya terhadap permukaan laut.

Makin tinggi kita berada makin dinginlah udaranya, dengan perkataan lain,

mungkin berkuranglah kepadatannya.

62

Kebutuhan oktan dari motor pada bermacam-macam ketinggian di atas permukaan laut.

Akibatnya adalah bahwa pengisian udara ke dalam silinder berkurang

sehingga campurannya menjadi lebih kaya. Dengan demikian nilai kritis untuk

terbakar sendiri kurang dapat tercapai. Kelemahan dalam hal ini adalah bahwa

pengisian silinder berkurang yang menyebabkan tenaga motor makin menurun

pada putaran tinggi. Pengisian di bawah tekanan dengan kompresor, sehingga

kepadatan udara meningkat, memperbesar kemungkinan terbakar sendiri. Gambar

di atas menunjukkan sebuah grafik untuk kebutuhan oktan sebuah motor pada

bermacam-macam ketinggian, bila sebuah motor pada ketinggian permukaan laut

memerlukan bahan bakar dengan angka oktan 90, maka pada ketinggian 2000 m

hanya menjadi 75.

3. Kelembaban dari Udara

Pada peningkatan derajat kelemahan udara berkurang kemungkinan untuk

terbakar sendiri. Ini disebabkan oleh butir-butir air yang ikut terisap, dengan udara

mempunyai sifat mendinginkan campuran gas. Sebaliknya campuran tadi akan

menjadi lebih miskin, karena uap air menempati tempat bahan bakar. Ketetapan

pukulan yang menjadi lemah dapat diperbaiki oleh pendinginan butir-butir air

tersebut. Pada umumnya derajat kelembaban yang besar meningkatkan pengisian

silinder. Hal ini dapat dirasakan dengan jelas sewaktu motor berjalan.

4. Perbandingan Bahan Bakar Udara

Perbandingan antara bahan bakar dengan udara, terlepas dari kecepatan

pembakarannya ternyata bahwa kemungkinan besar untuk terbakar sendiri itu

menurut teori adalah 1 : 12 s/d 14,8. Apabila campurannya lebih kaya atau lebih

miskin, berkuranglah nilainya untuk dapat terbakar sendiri. Hal ini dapat dilihat

pada grafik, bahwa pemiskinan campuran meningkatkan daya terbakar sendiri

yang diakibatkan lebih lamanya waktu pembakaran dari gas yang miskin sehingga

bagian motor tertentu menjadi sangat panas. Dengan demikian akan terdapat

dampak sama seperti pada pengapian lambat. Demikian juga sebaliknya untuk

63

campuran yang gemuk, membuat tingkat kepekatan yang berat dengan masa gas

yang tinggi, sehingga memungkinkan ada sebagian gas yang belum terbakar ikut

terbuang bersama gas bekas. Pembakaran menjadi tidak sempurna dan gas bekas

banyak mengandung unsur-unsur bahan bakar yang terbuang tersebut.

5. Angka Kelebihan Udara

Yang dimaksud dengan angka kelebihan udara ialah perbandingan antara

banyaknya udara yang sesungguhnya dalam silinder dan banyaknya udara yang

dibutuhkan menurut teori untuk satu kali pembakaran.

orimenurut te udaraBanyak yasesungguhn udaraBanyak

LthLw ==λ

Untuk menentukan Lth harus diketahui banyaknya bahan bakar yang ada.

Untuk motor-motor bensin, angka kelebihan udara tersebut terletak antara 1 dan

1,1 yang dapat diselenggarakan oleh karburator dengan konstan. Karena itu yang

kita persoalkan selanjutnya hanyalah motor-motor diesel saja.

Misalkan pencapaian bahan bakar per TPKH = 6 gram

Jumlah pemakaiannya per jam menjadi : Ni . 6 gram

Pemakaian per silinder per menit =60.Z6 . Ni

Pemakaian per silinder tiap putara = 60n.Z

6 . Ni

Penyemprotan bahan bakar pada motor 2 tak terjadi sekali tiap putaran,

sedang pada motor 4 tak sekali tiap dua putaran. Karena itulah banyaknya bahan

bakar tiap semprotan (yaitu yang satu kali disemprotkan) menjadi :

gram 60n . Z

6 . Ni tak - B2 =

gram 30n . Z

6 . Ni tak - B4 =

Ilmu kimia telah mengetahui bahwa untuk pembakaran yang sempurna dari 1 kg

zat arang dibutuhakn 8/3 kg zat asam dan 1 kg zat air dibutuhkan 8 kg zat asam.

Bahan bakar minyak biasanya terdiri atas : 87% zat arang dan 13% zat air. Jadi

untuk pembakaran 1 kg minyak diperlukan (0,87 . 8/3 + 0,13 . 8) kg zat asam.

64

Karena udara itu umumnya mengandung 23% (prosentase berat) zat asam, maka

untuk 1 kg minyak dibutuhkan :

( )kg 8 . 0,13 38 . 0,87

23100

+

Lw dapat ditentukan dari ukuran zat silinder dimana harus diketahui : S, D, isi

ruang kompresi, zat mulai kompresi, tekanan awal dari kompresi, dan banyaknya

sisa-sisa gas pembakaran dari proses usaha yang lalu.

6. Pengaruh Faktor Kelebihan Udara

Pengaruh dari faktor-faktor tersebut yaitu apabila jumlah bahan bakar yang

disemprotkan ke dalam silinder bertambah banyak, atau apabila factor kelebihan

udaranya dikurangi. Terlebih dahulu, dapat dipertumbangkan pengaruh kenaikan

jumlah kalor yang disebabkan oleh penurunan-penurunan terhadap siklus udara

volume konstan.

Pada gambar di atas, titik 3 dan titik A berada pada posisi yang lebih

tinggi sementara titik 2 dan titik 1 dipertahankan pada posisi semula. Akibatnya,

kerja yang dihasilkan dan tekanan efektif rata-rata dari siklus tersebut akan

bertambhan besar, tapi efisien termalnya berubah. Jadi, pada siklus sebenarnya

kenaikan kalor spesifik, kerugian kalor dan kalor disosiasi dari gas itulah yang

menghambat kenaikan titik 3, sehingga luas diagram indicator dari siklus

sebenarnya lebih kecil dari pada siklus idealnya. Demikian pula, makin rendah

harga X makin tinggi temperatur gas dan makin banyak pula molekul CO2 dan

H2O, yaitu gas yang mempunyai kalor spesifik yang lebih besar. Factor-faktor

65

tersebut terakhir ini memperkuat argumentasi tentang posisi titik 3 dan luas

diagram indicator dalam keadaan sebenarnya. Dengan kata lain, perbandingan

campuran yang lebih kaya menyebabkan turunnya efisiensi thermal dan tekanan

efektif rata-rata.

Kebutuhan udara tergantung dari unsur-unsur yang ada dalam bahan

bakar. Apabila 1 kg bahan bakar mengandung unsur C%, H%, dan S% maka :

Untuk pembakaran 1 kg C dibutuhkan 2O 322 atau 11,5 kg udara.

Untuk pembakaran 1 kg H dibutuhkan 8 kg O2 atau 34,5 kg udara.

Untuk pembakaran 1 kg S dibutuhkan 1 kg O2 atau 4,3 kg udara.

Jadi kebutuhan O2 untuk pembakaran bahan bakar yang mengandung C%,

H%, dan S% adalah :

= 322 . C + 8 . H2 + S . kg

Harga ini merupakan kebutuhan teoritis. Sedang kebutuhan O2 sebenarnya adalah

kebutuhan O2 teoritis dikurangi O2 yang terkandung dalam bahan bakar.

Kebutuhan O2 sebenarnya untuk setiap kg udara :

..(1).................... kg O - S H 8 C 322 .

0,2321 G 22u

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ++=

Atau

Gu = {11,5 C + 34,5 H2 + 4,3 . S – 4,3 O2} kg

B. Pengaruh pencemaran lingkungan.

Polusi adalah terjadinya pencemaran yang menyebabkan rusaknya ekologi

lingkungan dan kelestarian alam. Ada tiga komponen pokok untuk dapat disebut

sebagai pencemaran, yaitu masuknya unsur-unsur atau gas-gas yang berbahaya

bagi lingkungan yang terkena adalah lingkungan hidup manusia, yang terkena

dampak negatif secara langsung adalah manusianya dan di dalam lingkungan

tersebut terdapat bahan yang berbahaya akibat dari aktivitas manusia.

kg O - S H 8 C 322 . 23,3% 22

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ++

66

Berdasar dari ketiga komponen pokok tersebut, maka konsep pencemaran

lingkungan hidup berbunyi : Pencemaran akan terjadi apabila dalam

lingkungan hidup manusia, baik lingkungan fisik, biologi maupun

lingkungan sosialnya terdapat suatu bahan dalam konsentrasi sedemikian

besar, yang dihasilkan oleh proses aktivitas kehidupan manusia sendiri,

yang akhirnya merugikan kehidupan manusia. Pencemaran alam ini secara

garis besar dapat diklasifikasikan menjadi : pencemaran udara,

pencemaran air, pencemaran tanah, pencemaran karena penggunaan

bahan-bahan sintetis, dan pencemaran akibat zat tambahan pada makanan.

Adapun sumber-sumber polusi yang utama adalah di lapangan sumur

minyak yang terjadi pertumpahan sejak dari pengeboran wel (sumur minyak),

sampai pada proses pengilangan, bahkan kadang-kadang pada langkah

transportasi terjadi bencana yang berakibat polusi atau pencemaran. Disamping

itu, gas buang dari kendaraan bermotor dan limbah industri adalah sangat

mencemari udara kota. Hal ini disebabkan partikel-partikel karbon gas buang

menyebabkan perubahan keseimbangan unsur-unsur alami udara, dan

menyebabkan tumbuhan-tumbuhan kurang mampu berfotosintesa, akibat penetrasi

cahaya matahari terhalang oleh bertambahnya partikel-partikel penyebab polusi

udara.

Gas buang hasil pembakaran dari motor bakar baik itu motor bensin maupun

motor diesel, kedua-duanya merupakan sumber penyebab pencemaran udara.

Hasil pembakaran bahan bakar (hidrokarbon) dengan udara (C2) yang

menghasilkan kalori sebagai daya untuk mesin itu sendiri, juga menghasilkan

sisa-sisa dari proses pembakaran yang berupa asap yang terdiri dari gas : CO2,

CO, H2O, N2, OH, NO, NOx, dan CH4, yang dampaknya dapat kita rasakan. Gas

CO2 dan C akan menunjukkan warna asap yang hitam, karena terlalu banyak

karbon sebagai kemungkinan bahan bakar terbakar tidak sempurna yang terjadi

pada saat penambahan kecepatan dan daya pada mesin kendaraan, ini disebut

acselerasi. Untuk gas H2O dan N2 akan menyebabkan warna asap yang keputih-

putihan, karena pada bahan bakar mengandung air. Gas asap yang banyak

67

mengandung campuran H2O, H2, dan CH4 yang cukup besar dengan CO2 dan C

akan menunjukkan warna abu-abu, hal ini terbukti adanya oli yang ikut terbakar.

Perlu dijelaskan di sini, bahwa pencemaran udara yang berasal dari gas

asap kedua jenis kendaraan bermotor tersebut disebabkan oleh gas CO yang

sangat berbahaya bagi kesehatan, diperoleh dari hasil pembakaran yang tidak

sempurna yang terjadi pada motor bensin. CO2 yang berupa asap hitam yang akan

mengotori udara berasal dari pembakaran motr diesel. CO dan CH4 dan

sebagainya keluar dari tanki bahan bakar yang terlalu kosong, karena panas

matahari terjadi penguapan. Dari segi kesehatan makluk, CO adalah lebih

berbahaya daripada CO2, atau dengan perkataan lain pencemaran motor bensin

adalah lebih berbahaya daripada pencemaran motor diesel.

Pencemaran tersebut dapat dikurangi dengan jalan pemeliharaan

mesin yang baik, pemakaian bahan bakar yang tepat, penyetelan

karburator dan injection pump yang tepat, serta operasi motor yang tidak

mendadak-dadak sehingga menghambur-hamburkan bahan bakar. Di

samping itu tindakan prefentif adalah lebih bijaksana daripada kuratifnya.

Untuk pencemaran air, dapat dilakukan dengan jalan mensirkulasikan

kembali air buangan yang mengandung minyak, atau dengan cara

pencucian.

C. Persyaratan kesehatan.

1. Gas Buang

Akhir-akhir ini gas buang dari mobil sangat menarik perhatian

karena ia dapat mengotori udara. Lebih-lebih gas buang dari motor bensin

ini sangat menganggu kesehatan. Dengan sendirinya kita tidak akan

memperdalam dampak medisnya tetapi hanya mengenai campuran gas

buang dan mempelajari pengontrolnya. Bagian-bagian gas buang yang

sangat menganggu kesehatan adalah :

a. Karbonmonoksida (CO)

68

Banyaknya CO dari gas buang itu tergantung dari perbandingan bahan

bakar dan udara hanya pada pembakaran yang sempurna dari bahan bakarnya

maka nilai CO-nya dapat nihil. Hal ini dapat dicapai pada perbandingan secara

teoritis 14,8 : 1. Perbandingan sebesar ini selama motor berjalan jarang dapat

dipertahankan, karena kualitas campuran selalu berubah dengan frekuensi putar

dan pembebanan motor. Pada table di bawah ini dapat dilihat dengan jelas. Dari

tabel tadi ternyata bahwa presentase karbonmonoksida pada motor. Diesel itu bila

disbanding dengan yang dari motor Otto, praktis dapat diabaikan. Ini disebabkan

karena motor Diesel selalu bekerja dengan udara lebih, yang dapat mengakibatkan

pembakaran sempurna dari bahan bakarnya.

Motor otto Motor diesel Bagian-bagian gas buang

Jalan di-tempat

Beban setengah

Beban penuh

Jalan di-tempat

Beban setengah

Beban penuh

Air dalam bentuk uap H2O Karbondioksida (CO2)

7-10% 6,5-8%

10-11% 9-11%

10-11% 12-13%

4% 4,13%

3,9% 4,12%

6% 7%

Karbondioksida (CO)

2-6% 3-5,5% 0,2-1,4%

0,2% 0,1% 0,1%

Zat asam (O2) Zat air (H2) Zat nitrogen (N)

1-1,5% 0,5-4% kira-71%

0,5-1% 0,2% kira-74%

0,1-0,4% 0,1-0,2% kira-76%

14% - kira-77%

14% 0,1% kira-77%

10% - kira-77%

Karbonmonoksida yang banyaknya 0,03% sudah merupakan racun yang

berbahaya untuk udara yang diisap oleh manusia. Jumlah sebanyak 0,3% selama

setengah jam adalah mematikan. Yang dapat dilihat dengan jelas dalam table

adalah tingginya kadar karbonmonoksida pada jalan stasioner untuk motor bensin.

Ini disebabkan karena perbandingan campurannya kira-kira 13 : 1. Disebabkan

pula oleh frekuensi putar rendah, derajat isian tidak sempurna dan tekanan

69

kompresi yang rendah, mengakibatkan waktu pembakaran sama maka

pembakarannya menjadi tidak sempurna. Tingginya persentase zat asam dalam

gas buang motor Diesel juga mencolok sekali. Ini juga disebabkan oleh

pemakaian udara lebih yang besar selama pembakaran. Pada grafik di bawah ini

terlihat bahwa kadar karbonmonoksida dibakar. Pada perbandingan 14,8 : 1 maka

persentase ini adalah nihil. Makin miskin campurannya makin meningkat

persentase zat asamnya. Pada perbandingan campur 14,8 : 1 maka persentase

koolmonoksida di dalam gas buang adalah kecil.

b. Timah

Untuk mempertinggi ketetapan pukulan dari bensin, perlu ditambah

dengan campuran timah. Ini dapat menyebabkan timbulnya bagian-bagian abu

dari timah dengan ukuran kira-kira 1 mikron. Lebih-lebih pada lalu lintas kota

yang padat. Oleh sebab dan penambahannya terikat pada persyaratan hokum.

Penggunaan bensin sebagai bahan pembersih dapat juga merusak kesehatan.

c.Zat Karbon Hidrogen

Di dalam gas buang terdapat pula zat karbon hydrogen yang belum

terbakar. Banyaknya tergantung dari keadaan waktu berjalan seperti tampak pada

table berikut ini :

Berputar ditempat 17% kecepatan normal

13% Akselerasi 7% mengerem motor

63%

Berdasar tabel ini dapat dilihat bahwa pada keadaan hampa dalam silinder

dan katup gas tertutup disebabkan oleh nilai harga dari campuran jumlah karbon

hydrogen yang tidak terbakar banyak sekali. Pada waktu motor direm, akan

mencapai persentase tinggi sekali karena kehampaan di bawah katup gas lebih

tinggi dari berputar stationer. Pada karburator “milien” dengan sistem berputar

stasioner yang sudah disetel oleh perusahaannya, pada waktu mengerem motor

jumlah karbon hidrogennya di dalam gas buang dapat direduksi.

70

d. Sistem Berputar Stationer yang Disetel

Karburator itu sekarang dibuat sedemikian rupa, sehingga yang dapat

menyeret berputar stationer hanyalah seorang. Dengan demikian dapat dihindari

adanya terlalu banyak zat-zat berbahaya yang ikut di dalam gas buangnya. Bahan

bakar untuk putaran stationer yang disalurkan melalui pembagi induk 4 dicampur

dengan udara, yang masuk melalui saluran 7 pada gambar di bawah ini. Pada

saluran ini terdapat pembagi juga, yang mengatur banyaknya pemasukan setelah

melalui pembagi putara ditempat maka campuran (emulsi) sampai pada sekerup

pengatur campuran setinggi katup gas tertutup.

Sistem berputar ditempat dimana kualitas campuran dengan kemungkinan penyetelan yang ada dalam batas-batas yang sangat sempit

Sekrup pengatur campuran ini mempunyai bagian tirus dan bagian

berbentuk silinder, sehingga pula dikombinasikan dengan suatu lubang dapat

mengatur jumlah aliran maksimalnya. Campuran dapat mengalir terus ke sekrup

pengatur campuran kedua, yang letaknya agak lebih rendah, yang menentukan

aliran minimalnya tanpa tergantung dari batas maksimal ini. Pembagi yang

dilayani secara elektromagnetis ditutup dengan jalan mematikan pengapian,

supaya motor tidak jalan terus.

Sekrup pengatur campuran kedua dengan sekrup pengatur udara yang

ditempatkan tinggi ini sudah merupakan pengetelan tetap sehingga penyetelan

lanjut dilakukan pada sekrup pengatur campuran paling atas dengan menyetel

pegas kecil. Sekrup paling atas dari kedua sekrup pengatur campuran ini

membentuk semacam by-pass dimana disamping sekrup pengatur paling bawah

dalam batas tertentu dapat ditambahkan campuran menurut keperluan. Dengan

jalan memutar keluar timbul pengkayaan campuran dan dengan memutar masuk

timbul pemiskinan campuran.

Pengubahan campuran ini dapat dilaksanakan dalam batas yang kecil

sekali, sehingga penyetelan sekehendak dari sekrup pengatur campuran dengan

pegas, pada motor dalam keadaan baik serta disetel secara sempurna, tidak

mempunyai alas an, untuk melanggar norma-norma yang telah ditentukan untuk

71

gas-gas buang. Sistem berputar stationer menggunakan lubang-lubang ini

campuran dapat masuk, setelah katup gas yang tertutup. Melalui lubang-lubang

ini, campuran dapat masuk, setelah katup gas dibakar sebagian. Dengan demikian

jalannya pengambil-alihan dari berputar stationer oleh pembagi induk dapat

teratur tanpa gangguan seperti terlihat dalam gambar di bawah ini. Penyetelan

bagian berputar stationer harus dilaksanakan paad motor panas serta pada

frekuensi putar yang telah ditetapkan oleh perusahaan. Meteran frekuensi dan alat

penguji gas buang harus tersedia sewaktu mengadakan penyetelan.

Lubang-lubang progresi yang berada di atas katup gas memberikan campuran sewaktu katup gas dibuka.

e. Injeksi Udara

Cara lain untuk membatasi pengaruh merugikan dari gas buang

dilaksanakan oleh berbagai perusahaan motor Amerika. Di sini menyangkut suatu

sistem di mana udara secara langsung ditiupkan ke dalam lubang buang. Katub

penambahan udara dilakukan dengan sebuah ruang hampa terlihat pada gambar

Pompa udara untuk pembakaran larut, yang mencampurkan udara langsung

dibelakang katup buang dimana terdapat suhu setinggi 975 K dengan bahan bakar

yang belum terbakar. Proses ini terjadi apa yang dinamakan pembakaran lanjut

sehingga persentase karbon monoksida dan karbon hydrogen yang tidak terbakar

dikurangi dengan setengahnya. Jumlah udara yang diperlukan untuk ini besarnya

kira-kira setengah dari udara yang digunakan oleh motor. Mengingat jumlah ini

merupakan jumlah besar, maka untuk menjalankan pompanya diperlukan tenaga

sebesar 4% dari tenaga motor. Gambar di bawah ini memperlihatkan instalasi

tersebut. Kelemahan dari sistem ini adalah meningkatnya zat nitrogen dioksida

dalam gas buangnya.

72

Sistem injeksi udara lengkap (secara bagan)

f. Injeksi Bensin

Dengan menggunakan sistem injeksi bensin, secara nyata dapat juga

mengurangi jumlah bagian-bagiannya yang menganggu kesehatan dalam gas

buang. Dalam hal ini jumlah bensin secara teliti dapat ditambahkan pada

kebutuhan motor. Dalam buku ini kelak kita akan kembali lagi secara khusus

untuk membicarakan cara kerja dan prinsip yang digunakan.

D. Uji Coba dari Eropa

Walaupun karbon oksida dan karbon hydrogen yang belum terbakar secara

langsung membahayakan kesehatan, tetapi jumlah persentase dioksida nitrogen

juga penting, karena ini juga mempunyai dampak, yang tidak menyenangkan,

seperti terlihat dalam penjumlahan di bawah ini :

dioksida belerang dioksida belerang

kabut

menganggu tanaman

Sinar matahari menganggu mata

bau tak sedap Dioksida nitrogen merusak karet

Zat asam atonier Zat asam reaktif Ozon

Hasil-hasil oksi-dasi dari zat karbon hidrogen

73

Guna perizinan tipe maka kendaraan bermotor yang dibalikan memasuki

negara-negara EEG, harus memenuhi apa yang disebut uji coba Eropa. Ini

merupakan perjanjian kota dalam bayangan dimana mobil dijalankan di atas

bangku berputar. Siklusnya berhubungan erat sekali dengan kecepatan, waktu dan

perseneling yang dimasukkan (lihat gambar di bawah ini). Ini memberikan

beberapa periode berputar stationer, percepatan, perlambatan serta berjalan

dengan kecepatan konstan.

Tes Eropa, mempersyaratkan bahwa Gas buang yang keluar dianalisis

dimasukkan ke dalam kantor dan sesuai percobaan lalu jumlah karbon monoksida

dan karbon hydrogen harus lebih kecil dari nilai yang terdapat dalam table,

tergantung dari berat kendaraan. Uji coba ini dilakukan empat kali, dimana uji

coba pertama yang dilakukan mulai motor dalam keadaan dingin, diberi tanda. Di

Amerika (Uji coba California) uji coba semacam ini juga dilakukan, begitu pula di

Jepang maksimal itu pada motor yang sedang berputar tidak lebih tinggi dari 4%.

Dengan jalan ini dimaksudkan agar persentase volume maksimal ini nantinya

harus selalu diturunkan.

Berat referensi Pr Kg

Jumlah bahan karbon hydrogen

g/percobaan

Jumlah karbon monoksida

g/percobaan Pr 750

750 < Pr 850 850 < Pr ≤ 1.020

1.020 < Pr ≤ 1.250 1.250 < Pr ≤ 1.470 1.470 < Pr ≤ 1.700 1.700 < Pr ≤ 1.930 1.930 < Pr ≤ 2.150

2.150 < Pr

100 109 117 134 152 169 186 203 220

8,0 8,4 8,7 9,4 10,1 10,8 11,4 12,1 12,8

74

BAB VI.

BAHAN PELUMAS

Pengertian bahan pelumas adalah bahan–bahan yang digunakan di dalam proses pelumasan terutama pada elemen mesin, karakteristik dan peri hal bahan pelumas meliputi: Kekentalan Minyak Pelumas (Viscosity Indeks), Jenis–jenis Oli Pelumas, Kegunaan Bahan Pelumas, dan Akibat pelumasan yang tak sempurna dan cara mengatasinya

DESKRIPSI:

Materi dalam bab VI. akan dipelajari tentang peri hal: (1) Pengertian bahan pelumas, (2) Kekentalan Minyak Pelumas (Viscosity Indeks), (3) Jenis – Jenis Oli (Pelumas), (4) Kegunaan Bahan Pelumas, dan (5) Akibat pelumasan yang tak sempurna dan cara mengatasinya

TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS

Setelah mempelajari materi pada bab VI. mahasiswa dapat : (1) Mengetahui konsep dasar pelumasan, (2) menyebutkan peranan kekentalan minyak pelumas, (3) mengetahui fungsi dan guna bahan pelumas, dan (4) Aplikasi dan implikasi pelumasan

BAB VI. BAHAN PELUMAS

75

A. Pengertian Bahan Pelumas

Bahan pelumas adalah bahan–bahan yang digunakan dalam proses

pelumasan terutama pada elemen mesin yang bergerak. Dalam kehidupan

sehari–hari bahan pelumas yang banyak di jumpai adalah oli jenis minyak

pelumas. Bahan pelumas terutama minyak pelumas oli diperoleh dari

penambangan minyak mineral. Adanya pelumas tersebut akan sangat

membantu dalam proses kerja permesinan, misalnya pelumas motor

bensin, pelumas motor diesel, pelumas versnelling, pelumas gardan,

pelumas dalam pesawat terbang dan berbagai macam pelumas sebagai

campuran bahan bakar dalam motor bakar.

B. Kekentalan Minyak Pelumas (Viscosity Indeks)

Viscosity Indeks adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan angka

perubahan kepekatan minyak pelumas pada temperatur tertentu. Viscosity

adalah istilah keengganan mengalir dalam temperatur tertentu (Resistance

To Flow Under Temperature Conditions). Minyak pelumas yang kental

mempunyai indeks viscosity yang tinggi dan sebaliknya minyak pelumas

yang encer mempunyai indeks viscosity yang rendah. Angka tingkat

kekentalan ini biasanya dinyatakan dengan SAE (Socrety of Automotive

Enginers), suatu grup olie saat mobil baru mulai ditemukan. Olie sebagai

bahan pelumas mesin ditentukan kekentalannya oleh besar kecilnya angka

SAE olie tersebut. Biasanya angka tersebut berkisar antara 5 sampai 50,

yang menunjukkan daya resistance untuk mengalirnya pelumas dalam

bejana pengukuran pada suhu kamar. Angka SAE dalam penggunaan tiap

mesin perlu diperhatikan, misalnya untuk pelumas mesin sepeda motor

biasanya digunakan SAE 30, baik jenis 2 tak maupun 4 tak. Apabila pada

mesin sepeda motor digunakan olie yang SAE-nya tidak sesuai menurut

standar maka akan ada pertimbangan–pertimbangan lain. Persyaratan

kualifikasi minyak pelumas menentukan kemampuan kerja mesin dan usia

kerja mesin itu sendiri.

C. Jenis–Jenis Oli (Pelumas)

76

Jenis olie menurut kekentalanya dapat dibedakan menjadi dua, yaitu Single Grade Oil

dan Multiple Grade Oil, dimana keduanya mempunyai karakteristik yang berbeda satu sama lain,

misalnya :

1. Olie yang berderajad kekentalan tunggal (Single Grade Oil)

Yaitu oli yang mempunyai satu sifat kekentalan saja, misalnya SAE 10,

SAE 20, SAE 30 dan masih banyak lagi. Single Grade Oil adalah penentuan

kekentalan pada suhu udara normal yaitu 20°C mempunyai tingkat kekentalan

tertentu, maka apabila pada suhu yang lebih rendah akan menjadi lebih pekat dan

pada suhu yang lebih tinggi akan menjadi lebih encer tingkat kekentalannya.

2. Oli yang berderajat kekentalan ganda (Multiple Grade Oil)

Yaitu oli yang mempunyai sifat kekentalan ganda, biasa disebut oli

spesial. Contoh, oli spesial adalah SAE 10W / 30, SAE 10W /40, SAE 20W /50

dan masih banyak lagi. Kode huruf W di atas adalah kependekan dari winter

(musim dingin), berarti oli tersebut telah mengalami uji test pada musim dingin

dan memiliki sifat kekentalan SAE 10 dan SAE 20, sehingga dalam keadaan

dingin oli tesebut tidak terlalu pekat. Selain itu oli ini akan berubah menjadi lebih

encer setelah temperatur menjadi lebih panas. Dengan adanya sifat yang ganda

tersebut, maka harga oli jenis ini akan menjadi lebih mahal dari oli bisa (Single

Grade Oil). Oli yang mempunyai tanda SE (Station Engine) dibelakangnya

menunjukkan oli tersebut telah mengalami pengujian pada perusahaan

perminyakan di Amerika Serikat, badan penguji yang sudah terkenal, yaitu API

(American Petrolium Industry).

D. Kegunaan Bahan Pelumas.

Sistem pelumasan pada mesin-mesin pada umumnya berguna untuk hal-

hal sebagai berikut : (1) Mencegah atau mengurangi keausan pada alat

yang bergesekan, (2) Memberi sedikit jarak pada alat yang bergesekan, (3)

Melancarkan alat yang bergerak / berputar, (4) Mencegah terjadinya suara

77

berisik karena pergesekan alat, (5) Mengurangi panas yang timbul karena

pergesekan, dan (6) Meminimalkan tenaga mesin yang terbuang untuk

melawan gaya gesek.

Ditinjau dari fungsinya sistem pelumasan di atas maka dapat disimpulkan

bahwa semua oli memiliki 4 fungsi yang sama, yaitu :

1. Sebagai fungsi pelumasan

Oli berfungsi mengurangi adanya gesekan antara metal dan komponen–

komponen mesin lainya dengan membentuk lapisan film yang tipis pada

permukaan metal/komponen mesin, sehingga resiko kerusakan dapat

diminimalkan, cairan oli yang membatasi metal-metal tersebut bergeser

atau terdorong sewaktu mesin bergerak misalnya, seperti piston. Pada

waktu torak bergerak naik ke posisi titik mati (Top Dead Centre), cincin

torak mendorong cairan oli ke atas, setelah torak mencapai puncaknya

karena adanya tekanan oli dari poros engkol memencar menggantikanoli

yang lama guna melumasi dinding silinder waktu torak turun kembali.

Apabila persediaan oli masih cukup dan pompa oli dapat bekerja dengan

baik, serta saluran tempat oli mengalir masih bersih maka besar gesekan

dan tingkat keausan komponen mesin dapat diminimalkan.

2. Sebagai fungsi bahan perekat.

Oli berguna untuk menutup kebocoran yaitu cacat-cacat kecil, lubang

berpori-pori ketidaksempurnaan pada cincin torak dapat tertutup oleh oli sehingga

tekanan dalam ruang pembakaran dapat dipertahankan, dan tetap berfungsi

dengan baik.

3. Sebagai fungsi alat pembersih.

Oli juga memegang peranan yang penting dalam menjaga kebersihan

mesin.jika oli dipompakan dengan tekanan dalam mesin dan mengalir

kembali ke dalam Crank Case 1A, akan membawa partikel-partikel kecil

dari metal yang telah aus, dan apabila terbawa peredaran oli, maka partikel

kecil logam tersebut akan merusakan mesin, sehingga oli harus disaring

78

dimana kotoran tersebut akan tertinggal disaringan tersebut sampai saat

penggantian oli. Pada waktu bahan bakar dibakar, akan membentuk

komponen-komponen zat kimia, diantaranya air dan macam-macam acid.

Selama masih terselimuti oli, air dan acid tersebut tidak akan

menyebabkan oksidasi (karat) pada bagian-bagian dalam mesin tersebut,

sehingga permukaan dalam mesin tetap bersih.

4. Sebagai fungsi pendingin

Minyak pelumas oli dapat berfungsi sebagai alat pendingin pada mesin

yang membantu prinsip kerja utama alat pendingin yang biasanya

menggunakan radiator, namun air dalam radiator tersebut hanya bekerja di

silinder kop dan dibagian blok mesin, yang apabila dijumlahkan hanya

meliputi setengah dari sistem pendingin yang dibutuhkan, sisanya

dilakukan oleh peredaran minyak pelumas oli di dalam mesin. Peredaran

minyak pelumas tersebut dengan membawa panas yang bersirkulasi ke

segala arah, sehingga pendinginan dapat terjadi.

G. E. Akibat Pelumasan Yang Tidak Sempurna Dan Cara Mengatasinya

Pelumasan yang tidak sempurna karena suatu sebab dan kurangnya

perhatian terhadap pelumasan akan dapat berakibat fatal terhadap mesin.

Akibat yang ditimbul- kan antara lain: (1) tenaga mesin/motor akan

berkurang karena energinya banyak terbuang untuk melawan gaya gesek

yang ada, (2) motor akan cepat panas dan berisik, (3) komponen-

komponen mesin menjadi cepat rusak/aus, (4) kerja mesin tidak stabil

karena berputar tidak lancar, dan (5) mesin sering mati mendadak karena

terjadi kemacetan dengan tiba-tiba.

Untuk mencegah kemungkinan-kemungkinan diatas maka pelumasan pada

mesin harus diperhatikan, terutama mengenai : (1) Kekentalan minyak

pelumas / oli yang digunakan, (2) Waktu penggantian dan pengontrolan

minyak pelumas yang tepat (tidak terlambat dari yang ditentukan), dan (3)

79

Apabila terjadi pelumasan yang tidak sempurna maka harus segera diatasi

dengan mengadakan pengecekan peralatan.

H. F. Macam-Macam Sistim Pelumasan

Prinsip kerja pada dunia permesinan banyak dijumpai berbagai type sistem

pelumasan. Namun dalam prakteknya tidak semua sistem tersebut dapat

diterapkan pada semua mesin, karena harus disesuaikan dengan dengan

kondisi mesin. Di sini akan dijelaskan beberapa sistem pelumasan

terutama pada kendaraan (sepeda motor) :

1. Pelumasan sistem percikan

Sistem ini menggunakan alat percik/sendok pemercik yang terpasang pada

Big End Stang Zuiger. Tetapi pelumasan ini sekarang tidak digunakan

lagi karena kurang memenuhi kebutuhan pelumasan terutama pada motor

yang memiliki putaran tinggi.

Gambar 6.1. Pelumas sistem percikan

Keterangan :

1. Oli dalam carter

1. Sendok pemercik pada Big End Stang Zuiger

80

2. Oli yang dipercikkan saat mesin menyala

2. Pelumasan sistem paksa.

Pelumasan dialirkan oleh pompa oli untuk memaksa oli tersebut beredar

waktu mesin hidup (bekerja), sistem ini banyak digunakan untuk mesin

motor karena dapat menyesuaikan atau mampu mencukupi kebutuhan

pelumas untuk mesin putaran tinggi. Jenis pompa oli ada 2 macam yaitu :

a. Pompa oli roda gigi (type lama) atau pompa oli rotor untuk type baru. Type ini

banyak digunakan pada motor satu silinder.

b. Pompa oli plunger/zuiger adalah pompa oli yang digunakan pada motor dua

silinder atau disebut twin.

Gambar 6.2. Pompa plunger

Keterangan :

(1) Gigi primor kopling dengan nok pompa oli, (2) Batang / tuas plunger, (3)

Plunger Zuiger/piston, (4) Silinder, (5) Oli yang dipompa keluar, (6) Klep pompa

, (7) Saringan oli, dan (8) Oli masuk pompa.

81

3. Sistem pelumasan rendam atau basah

Sistem ini menggunakan metode dimana komponen-komponen yang akan

dilumasi selalu terendam, misalnya pelumasan pada kopling dan

versnelling. Posisi perendaman akan selalu mengkondisi komponen dalam

keadaan terlumasi minyak pelumas. Minyak pelumas selalu siap untuk

melumasi bagian mesin yang terendam tersebut.

4. Sistem pelumas campuran langsung.

Oli langsung dicampur dengan bensin/bahan bakar yang ada di dalam

tanki. Perbandingan campuranya adalah 2% sampai dengan 5%, dari banyaknya

bensin yang akan dicampur. Apabila campuran oli tidak tepat atau kualitas oli

kurang baik maka akan langsung berpengaruh pada kelancaran dan tenaga yang

dihasilkan mesin. Beberapa kemungkinan yang akan terjadi bila terjadi

ketidakseuaian pelumasan, antara lain: (1) Campuran terlalu pekat, (2) Mesin sulit

dihidupkan, (3) Tarikan motor berat dan pada knalpot timbul banyak asap

berwarna putih, (4) Busi cepat kotor dan cepat mati, dan (5) Mesin cepat panas,

tenaga kurang, dan knalpot berkerak atau mampat.

Gambar 6.3. Sistem pelumas campuran langsung

Keterangan :

1. Tangki bensin tempat mencampur

82

………………. = oli

------------------- = bensin

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, = udara

Bila campuran oli kurang dari 2% dapat menyebabkan: (1) Mesin cepat

panas dan suara berisik, (2) Rpm tinggi sering timbul suara menggelitik, (3)

Mesin tidak bertenaga waktu putaran tinggi, (4) Sering mati mendadak waktu

panas karena piston macet atau kompressi bocor, dan (5) Knalpot tidak berasap.

5. Sistem pelumasan injeksi (semprot)

Pada motor jenis tertentu pelumasanya menggunakan sistem injektolud

dan superlub. Sistem injektolub oli disemprotkan ke lager-lager kruk as

dan ke dalam inlet. Sistem superlub oli langsung disemprotkan ke dalam

inlet/saluran udara. Gangguan pelumasan sistem injeksi: (1) Asap knalpot

putih tebal, (2) Busi cepat kotor/cepat mati, (3) Knalpot berkerak, (4) Oli

samping boros/cepat habis, dan (5) Ruang pembakaran cepat kotor dan

mesin panas.

G. Ringkasan/simpulan.

Bahan pelumas adalah bahan–bahan yang digunakan dalam proses

pelumasan elemen mesin yang bergerak.Viscosity Indeks adalah istilah yang

digunakan untuk menyatakan angka perubahan kepekatan minyak pelumas pada

temperatur tertentu berupa keengganan mengalir padatemperatur tertentu

(Resistance To Flow Under Temperature Conditions). Jenis olie menurut

kekentalanya dapat dibedakan menjadi dua, yaitu Single Grade Oil dan Multiple

Grade Oil. Sistem pelumasan umumnya berguna untuk (1) Mencegah/mengurangi

keausan, (2) Melapisi film pada alat yang bergesekan, (3) Melancarkan alat yang

bergerak/berputar, (4) Mencegah terjadinya suara berisik, (5) Mengurangi panas

yang timbul karena pergesekan, dan (6) Memini-malkan tenaga mesin yang

terbuang untuk melawan gaya gesekan.

83

BAB VII.

KARAKTERISTIK PELUMAS Bahan pelumas yang digunakan hendknya mengetahui proses pembuatan,

atau susunan/komposisi dan daerah penggunaannya. Pengetahuan tentang sifat minyak pelumas diperlukan dapat menentukan pemilihan jenis pelumas sesuai dengan penggunnaannya. Beberapa jenis pelumas yang dipakai dalam dunia tekhnik adalah : (1) Minyak standar, yaitu minyak mesin, minyak poros, minyak silinder dan lain-lain, (2) Minyak campuran, dan (3) Minyak pelumas sintetis. Hal-hal yang diperhatikan tentang minyak pelumas adalah (1) sifat-sifat fisika dan kimia bahan pelumas, (2) aditif, fungsi dan kegunaannya, (3) karakteristik bahan pelumasan, dan (4) fungsi unsur-unsur yang terkandung di dalamnya.

DESKRIPSI: Materi yang dipelajari dalam bab VII ini adalah: (1) Sifat

fisika dan kimia bahan pelumas, (2) Sifat–Sifat Fisika Bahan Pelumas, (3) Sifat Kimia Bahan Pelumas, (4) Aditif, fungsi dan kegunaannya, (5) Karakteristik bahan pelumas, dan (6) Karakteristik Sifat Tugas/Fungsi Bahan Pelumas.

TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS:

Setelah mempelajari materi pada bab V1I. mahasiswa dapat mengetahui: (1) sifat-sifat fisika dan kimia dari berbagai macam minyak pelumas, (2) menyebutkan karakteristik pelumas dan pelumasan, dan (3) memahami fungsi dan guna aditif dalam pelumasan.

BAB VII. KARAKTERISTIK PELUMAS

84

A. Sifat fisika dan kimia bahan pelumas.

Kegiatan perancangan dan pelaksanaan suatu instalasi hidraulik adalah

sangat penting untuk mengetahui persyaratan-persyaratan yang harus dikenakan

terhadap zat hidrulik yang digunakan. Sifat-sifat yang dimiliki berupa sifat fisika

maupun kimia hendaknya diketahui untuk menjamin hal-hal yang berhubungan

dengan fungsi instalasi hidraulik tersebut. Sejumlah besar bahan pelumas yang

digunakan, dapat diperoleh dengan mengetahui pembuatan atau susunannya dan

juga daerah penggunaannya. Suatu pengetahuan yang luas tentang sifat-sifat

minyak pelumas yang perlu sekali untuk dimiliki adalah agar dapat menentukan

pemilihan jenis pelumas sesuai dengan penggunnaannya. Ada beberapa jenis

pelumas yang dipakai dalam dunia tekhnik diantaranya, adalah : (1) Minyak

standar, yaitu minyak mesin, minyak poros, minyak silinder dan lain-lain, (2)

Minyak campuran dan cairan berair, dan (3) Zat cair yang tidak mengandung air

(sintetis). Berdasar asalnya minyak pelumas tergolong pelumas hewani, pelumas

nabati, dan pelumas mineral. Berdasar cara perolehan tergolong pelumas alam dan

buatan yang disebut juga minyak pelumas sintetis. Sifat–sifat yang biasa dimiliki

bahan pelumas antara lain berupa massa volume pelumas, sifat mampu tekan

untuk pesawat hidraulik, viskositas, titik nyala, titik beku, serta sifat-sifat zat cair

yang baru bakan terlihat secara khusus untuk melewati masa kerja yang panjang.

B. Sifat – Sifat Fisika Bahan Pelumas

1. Kerapatan atau massa volume bahan pelumas.

Kerapatan minyak pelumas pada umumnya dinyatakan sebagai ð. pada 200

C. Untuk perhitungan yang sederhana dapat diambil nilai rata-rata ð = 0,9

kg/dm3 atau 900kg/m3. Kerapatan bahan pelumas pada penggerak–pengggerak

hidrostatis harus serendah mungkin karena untuk menghindarkan kerugian dalam

instalasi, dan untuk menghindarkan suatu reaksi terhadap bagian yang melakukan

suatu pengendalian. Untuk minyak pelumas yang mengandung aromatik, unsur C

lebih banyak dari pada unsur H, dan sebaliknya untuk minyak hidro karbon yang

mempunyai parafin adalah lebih rendah yaitu sekitar : 0,85 kg/ m3. Kerapatan

85

minyak pelumas tergantung pada tekanan dan temperatur, setiap ada perubahan

tekanan (sifat mampu tekan yang baik) dan temperatur maka akan berubah pula

kerapatan bahan pelumas tersebut.

2. Kecepatan rambat bahan pelumas

Kecepatan rambat bahan pelumas adalah kemampuan perambatan zat cair

pada asas kapiler suatu besaran penting dari gelombang tekanan dalam zat cair

suatu hidrolik. Hal ini akan berpengaruh terhadap waktu kecepatan pengalihan

beserta kelambatan pengalihan zat pelumas melalui suatu media. Adapun

besarnya cepat rambatminyak kira-kira 1000 m/s.

3. Viskositas bahan pelumas.

Sesuai dengan penggunaan, suatu minyak hidrolik harus memiliki nilai

viskositas yang besarnya berkisar 0,165 cm2/s hingga 0,37cm2/s pada suhu 500C.

Besar viskositas minyak berhubungan dengan tegangan geser yang terjadi pada

saat pengukuran dan berat jenis bahan yang ada. Beberapa perhitungan-

perhitungan dalam perencanaan pemakaian banyak menggunakan viskositas

kinematik dari pada viskovitas absolut.

4. Titik beku.

Titik beku adalah titik dimana bahan pelumas membeku pada suatu

temperatur yang tertentu dan berhenti mengalir. Titik beku digunakan

untuk mengetahui sifat kemampuan cair pada bahan sehingga daya operasi

tidak terganggu karena persyaratan ini, sekalipun demikian titik beku

bukanlah satu-satunya ciri bagi kesesuaian nuinyak terhadap daerah

pemakaian, namun demikian dapat digunakan untuk mengetahui daya

operasional pada temperatur terrendah.

5. Titik nyala.

Titik nyala (lash point) minyak adalah temperatur terendah dimana suatu

campuran uap minyak dan udara akan menyala dengan adanya percikan

86

nyala api. Dengan demikian totik nyala adalah suatu temperatur dimana

bahan pelumas banyak mengalami penguapan, sehingga campuran

minyak-udara akan menyala karena nyala api. Dalam keadaan tertentu

bahan pelumas ini memang dapat terbakar, tetapi kebakaran pelumas oleh

penyalaan setempat tidak akan menjalar kepada zat cair yang berbatasan

dengan minyak tersebut.

6. Titik bakar.

Pada kenaikan temperatur semua zat akan mengalami pemuaian volume

oleh kalor. Pemuaian oleh kalor pada bahan pelumas adalah sangat besar dan

tergantung dari tipe minyak pelumas tersebut, koefisien muai yang ada besarnya

kira-kira adalah 6,3 .10-4 sampai7,0.10-4 /1oC , untuk perhitungan sederhana dapat

kita ambil suatu γ : 0,0007/oC.

7. Kalor jenis bahan pelumas

Adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk massa minyak (1kg)

untuk menaikkan temperatur sebesar 1oC. kalor jenis ini tergantung kerapatan dan

temperatur minyak pelumas. Untuk mengolah banyaknya kalor yang terjadi dalam

sebuah instalasi hidrolik, diperlukan suatu kalor jenis yang besar. Minyak hidrolik

dapat mengadakan kontak sejenak dengan bagian-bagian yang bertemperatur lebih

dari 100oC apabila persyaratan untuk ini terpenuhi.

8. Hantaran kalor

Hantaran kalor atau koefisien hantaran kalor dari pelumas adalah sangat

penting untuk penyerapan kalor dalam reservoar atau alat pendingin. Koefisien

hantaran kalor bahan pelumas 1/5 dari nilai untuk air (γ minyak : 0,483kJmJo C).

C. Sifat – Sifat Kimia Bahan Pelumas

Sifat-sifat bahan pelumas dinyatakan dengan kekuatan pembentukan

lapisan film tipis pada kekentalan minyak, hal ini disebut dengan istilah oillines

yang bergantung pada kohesi dan adhesi dari bahan, serta viskositas bahan

87

pelumas. Sifat- sifat ini sangat menentukan sifat mampu beban, artinya sifat dapat

dibebani yang dimiliki oleh pelumasan bantalan, gesekan mekanis, dan ketahanan

terhadap keausan.

1. Pembentukan buih (aero emulsi)

Terbentuknya sedikit buih yang timbul pada permukaan minyak dalam

reservoar, hendaknya dapat dihilangkan. Udara yang terdapat dalam buih

seberapapun besarnya dan dengan cara bagaimanapun tidak boleh terisap oleh

pompa instalasi hidrolik, hal ini akan mengurangi kemampuan daya kerja dengan

adanya udara palsu tersebut pada minyak, tertahannya buih yang mengandung

udara akan semakin kuat namun perubahan penguapan menjadikan banyak

kerugian yang ditimbulkan karena adanya peristiwa tersebut.

2. Kecenderungan terbentuknya emulsi

Minyak dan air tidak akan mengalami persenyawaan kimiawi, namun

terbentuknya suatu emulsi (suatu dietribusi yang halus antara zat cair satu ke zat

cair lainnya) adalah selalu mungkin. Prestasi-prestasi dalam mekanis dari minyak

tidak boleh terpengaruh oleh beberapa persen air. Secara ringkas hal ini dapat

diartikan dengan adanya kelembaman dalam udara, hendaknya selalu diingat

bahwa akan ada air yang masuk kedalam mimyak melalui reservoir, sifat-sifat dari

minyak menjadi lebih jelek karenanya, dan harus dicoba untuk memilih jenis

minyak yang mampu menyerap dan memisahkan air.

3. Ketahanan terhadap penuaan

Ketahanan terhadap penuaan adalah hambatan yang dilakukan minyak

terhadap pencemaran kimiawi, oleh udara, air, berbagai jenis logam, dan

temperatur tinggi. Yang dimaksud penuaan disini adalah : (1) Oksidasi,

beroksidasinya minyak akan mengakibatkan suatu pengasaman dan perubahan

susunan kimia. Oksidasi ini muncul karena persenyawaan hidrokarbon dan

oksigen dengan udara, oksidasi ini bisa terjadi karena beberapa sebab, antara lain

:temperatur yang tinggi dan kemungkinan terserapnya oksigen dalam minyak

88

yang menjadi larut karenanya, (2) Polimerisasi, adalah berangkainya molekul-

molekul kecil menjadi molekul-molekul besar. Molekul kecil dan halus ini timbul

karena hasil penuaan yang ditimbulkan oleh produk-produk halus polimerisasi,

yang dapat larut seperti aspal keras dan damar pada mimyak bumi. Polerisasi

berbentuk pengendapan yang lengket dan dapat mengganggu suatu proses

pengerjaan instalasi hidrolik/disfungsi pelumasan.

4. Korosi

Korosi adalah pencemaran yang bersifat kimiawi dan elektro kimiawi

terhadap logam. Pembetukan korosi dapat terjadi karena adanya: oksidasi,

gesekan, dan kelembaban, akibat kondensasi dan mengalir bersama minyak

ketempat–tempat yang mudah korosi. Untuk minyak pelumas yang digunakan

dalam waktu yang lama biasanya mengandung bahan tambahan untuk mencegah

korosi. Inhibitor oksidasi dan inhibitor korosi, berupa persenyawaan unsur fosfor

dan belerang yang dapat memberikan perlindungan terhadap oksidasi.

5. Pencemaran terhadap perapat-perapat

Minyak hidrolik/pelumas mempersyaratkan untuk tidak melakukan

kerusakan terhadap perapat yang dipakai. Mengembang dan menyusutnya

material perapat adalah bergantung pada tipe dan susunan minyak yang

bersangkutan, ditentukan oleh karaketer minyak berupa kadar komponen yang

mengandung aroma. Untuk menilai suatu perapat dalam minyak pelumas yang

mempunyai temperatur campuran dari 50% minyak dan 50% anilin murni mulai

menjadi keruh, pengeruhan merupakan sifat yang khas dari setiap minyak

pelumas.

D. Aditif, fungsi dan kegunaannya.

Selain pelumas, terdapat pula bahan tambahan yang disebut oil treatment

dan engine treatment. Oil treeatmeant atau aditif adalah suatu bahan tambahan

yang berfungsi sebagai “vitamin” bagi oli. Kegunaanya bermacam-macam, antara

lain sebagai pembersih (detergent dispersent), anti beku (anti freeze), anti busa

89

(anti foam), mempertahankan kekentalan oli (viscosity index improver), dan

penguat lapisan film.

Aditif sebagai pembersih mengandung semacam larutan pembersih

kotoran pada logam dan di dalam pelumas itu sendiri. Kotoran-kotoran itu akan

larut dan mengalir bersama pelumas yang akhirnya terbawa melewati saringan

dan tertahan. Aditif anti beku kurang populer di Indonesia karena memang tidak

diperlukan di daerah tropis. Tetapi dinegara-negara beriklim sedang dan dingin,

aditif ini angat membantu saat mesin di start di pagi hari.

Aditif anti busa dibutuhkan untuk mencegah munculnya buih pada oli

akibat putaran mesin tinggi. Adanya gelembung udara akan mengganggu proses

pelumasan jika gelembung tersebut menempel pada logam mesin. Logam yang

berada tepat dibawah gelembung sama sekali tidak terlapisi pelumas, sehingga

pada saat gelembung pecah, logam dengan logam akan saling bergesekan,

sehingga mempercepat keausan. Aditif untuk mempertahankan kekentalan oli

mesin diperlukan untuk mencegah pelumas mengencer, pada suhu mesin yang

terlalu tinggi akibat mesin bekerja dalam waktu lama pada suhu udara panas,

misalnya pada saat macet, pelumas akan mengencer. Pelumas encer tentu saja

kurang efektif menjalankan tugasnya. Karena itulah diciptakan aditif yang dapat

mempertahankan kekentalan oli.

Selain itu, ada juga bahan aditif yang berfungsi memperkuat lapisan film

oli. Dengan adanya aditif jenis ini, lapisan film oli menjadi semakin kuat

mengikat pelumas pada permukaan logam yang dilapisinya. Bila aditif

ditambahkan ke dalam pelumas, sebaiknyaa dicampur dan diaduk dengan oli

mesin terlebih dahulu sebelum oli mesin dituangkan kedalam mesin.

Dengan cara ini pencampuran aditif dengan oli lebih sempurna. Namun,

sebelum itu dilakukan, spesifikasi pelumasnya perlu dicek terlebih dahulu. Sebab,

beberapa merek oli mesin sudah dilengkapi dengan aditif, sehingga tidak

diperlukan aditif lagi. Pembacaan petunjuk pemakaian pelumas pada kemasanya

akan membantu ketepatan dalam pemilihan penggunaannya. Perlu diingat juga,

aditif-aditif tadi bukan untuk memperpanjang usia kerja pelumas. Jadi

penggantian pelumas tetap seperti jadwal yang telah dipersyaratkan.

90

Selain oil treatment ada bahan tambahan lain yang disebut engine

treatment. Bahan ini mengandung PTFE, zat atau cairan semacam teflon yang

sangat licin. Bahan ini melindungi permukaan logam dalam waktu lebih lama.

Untuk dapat menggunakannya, bahan ini dicampur dengan oli mesin biasa. Bahan

ini akan melekat dengan sempurna ketika jarak tempuh melampaui 5.000 Km.

Setelah itu, oli dapat diganti seperti biasa. Pada saat oli lama dibuang PTFE akan

tetap melekat pada permukaan logam dan dapat bertahan sampai kira-kira 25.000

Km.Tetapi ingat, meski ada PTFE oli mesin diganti seperti biasa. Engine

treatment ini ada yang dijual dalam kemasan.

Ada juga suatu produk yang disebut engine flush, atau pembersih nesin.

Cairan ini berfungsi untuk membersihkan permukaan logam mesin dari pelumas

maupun kerak-kerak yang menempel. Cara penggunaannya cukup sederhana,

Tuangkan cairan tersebut ke dalam mesin sebelum oli dikeluarkan (ditap).

Hidupkan mesin selama 10-15 menit agar bahan pembersih tersebut bersirkulasi

bersama pelumas, melarutkan semua kotoran yang dilewatinya termasuk

melepaskan pelumas dari logam mesin. Setelah itu, keluarkan pelumas yang sudah

tercampur bahan pembersih itu. Kotoran yang terbawa akan tersangkut di saringan

pelumas, sehingga saringan pelumas harus diganti bersamaan dengan penggantian

pelumas merek lain. Maka penggantian merek pelumas tidak bisa dilakukan

sembarangan. Sebaiknya mesin dikuras dulu dengan engine flush, sehinga mesin

benar-benar bersih dari pelumas lama. Pelumas mesin yang terdiri atas lebih dari

satu macam (merek) daya lumasnya berkurang.

E. Karakteristik bahan pelumas.

Minyak pelumas (oli) merupakan salah satu bagian yang terpenting dalam

mesin piston (motor bakar), atau mesin-mesin dimana terdapat komponen

yang bergerak, seperti shaft, bearing dan gear. Hal ini karena oli berfungsi

sebagai pelumas pada permukaan komponen yang saling bersentuhan.

Dengan adanya pelumas, energi yang terbuang karena gesekan menjadi

minimal dan dengan demikian usia pakai komponen menjadi bertambah.

Fungsi oli yang lain adalah sebagai pendingin dari efek panas yang

91

dihasilkan pembakaran bahan bakar dan dari gesekan antara komponen

dengan jalan adanya sirkulasi pelumas itu sendiri.

Bahan dasar minyak pelumas baik minyak pelumas otomotif ataupun

industri pada umumnya berupa minyak mineral yang merupakan campuran

dari beberapa jenis hidrokarbon minyak bumi. Pada era industrialisasi ini,

kebutuhan akan minyak bumi meningkat dengan tajam. Sebaliknya

persediaan minyak bumi di dunia makin menipis. Keadaan ini memacu

produksi minyak sintetis sebagai bahan dasar alternatif dalam pembuatan

minyak pelumas. Meskipun harga minyak sintetik ini relatif lebih mahal

daripada minyak mineral, namun pada umumnya minyak ini mempunyai

sifat yang lebih unggul terutama dalam hal stabilitas termalnya, sifat alir,

indek viskositas dan stabilitas penguapannya. Oleh karena itu minyak

pelumas yang diformulasikan dengan minyak sintetis akan memberikan

unjuk kerja yang lebih baik dibandingkan dengan formulasi dengan

minyak mineral. Ada dua jenis pelumas yaitu pelumas mineral dan sintetis. Pelumas mineral

adalah campuran antara minyak bumi yang ditambah zat aditif, sedangkan yang sintetis adalah

minyak bumi yang melalui proses kimiawi diubah menjadi bahan sintetis dengan menganulir sifat

yang tidak menguntungkan dalam pemkaian. Bahan sintetis daya tahannya terhadap panas lebih

tinggi sehingga oli tidak mudah rusak dan tahan lebih lama terhadap oksidasi. Sebab itu, harga oli

sintetis lebih mahal daripada oli mineral.

Ada beberapa karakteristik pelumas atau oli, yaitu : (1) mendinginkan dan

membersihkan mesin, sebagai pelumas oli melumasi (lubricating) seluruh

komponen yang bergerak di dalam mesin untuk mencegah terjadinya kontak

langsung antar komponen yang terbuat dari logam, dalam hal ini unsur kekentalan

(viskositas) sangat penting, (2) sebagai pelumas, yaitu mengurangi keausan

bagian-bagian yang bergerak, (3) mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap

pembentukan lapisan film minyak yang dapat melindungi logam dari penyebab

keausan, (4) dapat mendingin-kan mesin dengan menyerap kalor, artinya pelumas

oli harus mampu mengurangi panas yang ditimbulkan oleh gesekan antar logam

92

pada mesin yang bergerak, seperti klep (katup) atau bearing (laher), dan (5) dapat

membersihkan bagian–bagian mesin dari oksidasi sehingga dapat mencegah

terjadinya korosi. Proses pembakaran di dalam ruang bakar dapat memacu

menimbulkan oksidasi sehingga menghadirkan kerak dan korosi pada logam.

Dengan demikian pelumas oli berfungsi untuk membersihkan bagian-bagian

mesin dari oksidasi dan mencegah terjadinya karat di dalam mesin.

Pelumas memiliki dua karakteristik , yakni SAE dan API. SAE adalah

untuk menandai tingkat kekentalan (viskositas). Misalnya, SAE 20W-50. Huruf W

berarti winter (musim dingin). Itu berarti dalam suhu dingin (pada musim dingin),

kekentalan pelumas atau oli berada pada angka viskositas SAE 20. Sementara

angka 50 berarti pada udara panas tingkat kekentalan pelumas atau oli akan

berubah menjadi 50. Inilah yang disebut pelumas atau oli multigrade yang

memiliki beberapa tingkat (grade) kekentalan. Sedangkan karakteristik pelumas

atau oli monograde hanya memiliki satu tingkat kekentalan, misalnya SAE 40 dan

SAE 50.

F. Karakteristik Sifat Tugas / Fungsi Bahan Pelumas.

1. Viskositas (Viscosity) dan Index viskositas (viscosity index).

Secara fisik minyak pelumas mempunyai sifat kental/kekentalan yang

menahan laju alirannya dalam suatu bejana uji, makin kental minyak laju aliran

dekat permukaan akan makin lambat atau gaya geser/gesek antara minyak dan

permukaan makin besar. Dalam prakteknya pemilihan Viskositas minyak

pelumas untuk mesin harus disesuaikan untuk mencapai sirkulasi pelumas

yang lancar (tenaga luar yang diperlukan ringan) dan kedua permukaan yang

dilumasi bergerak bebas. Ukuran kekentalan minyak pelumas digunakan

satuan Redwood seconds, derajat Engler, Saybolt Universal Seconds, centi Stokes

(cSt ). Klasifikasi Viskositas dibagi dalam 2 sistem yaitu untuk industri dengan

istilah oil viscosity grade dan untuk automotive dengan istilah SAE. Indek

viskositas atau Viscosity Index adalah angka yang menunjukan kemampuan

minyak mempertahankan kekentalannya terhadap perubahan temperatur yang

diderita minyak. Makin tinggi (V I) minyak, makin stabil tingkat

93

kekentalannya terhadap perubahan temperatur dan sebaliknya. Minyak dasar

parafinik mempunyai indek viskositas medium, minyak dasar naphtenik

mempunyai index viskositas rendah. Untuk memperbaiki index viskositas oleh

pembuat minyak pelumas ditambahkan Additive Viscosity Index Improver.

Dalam menentukan angka kekentalan atau viskositas serta index viskositas

untuk operasi pembangkitan harus sesuai dengan yang diperlukan karena

mempengaruhi kemampuan minyak mendukung beban lewat oil fim pressure.

Dengan angka index viskositas rendah maka kekuatan oil film akan sangat

tergantung temperatur operasi. Viskositas diukur dengan satuan cSt pada

temperatur 40 der. C dan 100 der.C. Pemeriksaan test laboratorium terkait

dengan viskositas minyak pelumas, apabila viskositas minyak turun lebih

dari 20 % dan atau naik lebih dari 20 %, maka minyak pelumas itu harus

diganti. Hal di atas dapat disebabkan oleh tercampurnya minyak pelumas dengan

bahan bakar HSD (viskositas turun) atau penguapan minyak berlebihan

(viskositas naik). Khusus untuk tercampurnya minyak dengan HSD disebut juga

fuel dilution, effek fuel dilution pada minyak pelumas adalah menurunkan

titik flash point serta menurunkan viskositas atau kemampuan membentuk oil

film.

2. Berat jenis (Specific gravity) minyak pelumas.

Diukur pada temperatur 15 der.C dengan satuan kg/l, makin kental

minyak pelumas makin tinggi berat jenisnya, besarnya < 1.0 kg/l. Berat

Jenis minyak pelumas akan berpengaruh pada pemakaian jenis unjuk kerja bagian

mesin yang tertentu.

3. Flash point dan pour point.

Diukur dalam der. C, flash point (titik siap terbakar) rata-rata di atas 200

der.C, pour point untuk kondisi rata-rata Indonesia kurang diperhatikan karena

temperatur udara cukup tinggi. Apabila flash point terlalu rendah dapat jadi

masalah dengan banyaknya pelumas yang ikut terbakar (terbuang) dan adanya

94

bahaya kebakaran. Batasan nilai flash point minyak pelumas pada pemeriksaan

laboratorium test dibawah 180 der.C, maka minyak disarankan untuk diganti.

4. Total base number / TBN.

Merupakan angka kadar basa yang dinyatakan dalam mg.KOH/gram.

Tingkat angka TBN merupakan ukuran kemampuan minyak pelumas untuk

menetralisir asam kuat (sulfat) yang terjadi dari proses pembakaran dalam

silinder, selanjutnya dalam proses pendinginan gas hasil pembakaran tidak

menyebabkan korosi didinding dan permukaan silinder, piston ring dan lainnya.

Bahan aditif yang biasa digunakan untuk memperbaiki TBN antara lain senyawa

Calsium, Barium atau Magnesium. Secara praktis untuk operasi diesel nilai TBN

ditentukan dengan rumus :

6 % berat kandungan Sulfur dalam bahan bakar

(Sulfurcontent). Dengan perkembangan teknologi rumus :

min. TBN : 5 + 6 x % Sulfur content.

PLN mengoperasikan diesel menggunakan bahan bakar HSD dengan

kandungan Sulfur < 1 %, sehingga pemakaian minyak pelumas (baru) oleh

PLN mayoritas dengan angka TBN diatas 11, misalnya Medripal 411 atau Shell

Gadinia 40. Untuk diesel dengan bahan bakar MFO/minyak bakar, pemakaian

pelumas dengan nilai TBN 30, mis. Medripal 430 atau Shell Argina T.

Penggunaan minyak pelumas dengan angka TBN terlalu tinggi akan berakibat

timbulnya kerak hitam di dinding sebelah dalam frame/crank case, karena

senyawa Calsium/ barium/ magnesium akan menempel di dinding dimaksud.

Penggantian minyak pelumas berkaitan dengan turunnya angka TBN yaltu bila

dalam hasil pemeriksaan/test laboratorium minyak angka TBN sudah turun

mencapai di bawah 60 % angka awalnya.

5. Pencegah karat / korosi.

Minyak pelumas harus mampu mencegah atau mengurangi proses

timbulnya karat sebagai proses korosi atau melindungi permukaan yang dilumasi

95

dari terbentuknya karat. Untuk meningkatkan kemampuan pencegahan

timbulnya karat ditambahkan bahan aditif “anti karat”.

6. Mencegah keausan.

Untuk pembebanan kontak antara bidang yang dilumasi yang relatif tinggi,

kemampuan minyak untuk mencegah keausan secara pasif dengan membentuk

lapisan film yang kuat di permukaan yang dilumasi, sehingga mampu mengurangi

permukaan sentuh logam yang dilumasi (anti wear) dan secara aktif bereaksi

dengan permukaan logam untuk mencegah terjadinya proses pengelasan setempat

(Extreme Pressure) akibat beban yang tinggi.

7. Detergency dan dispersansi/dispersancy.

Detergency dimaksud adalah kemampuan minyak pelumas untuk

membersih-kan dinding/surface dari kotoran yang timbul hasil pembakaran (high

temperature detergency) pada silinder liner, piston serta pembersihan dalam crank

case (misalnya counter weight, crank shaft, connecting rod dll. ) atau disebut juga

low temperature detergency. Dispersansi adalah kemampuan minyak pelumas

untuk mengurai atau memisahkan kotoran hasil pembakaran menjadi butiran

bebas, dengan maksud agar tidak terjadi penggumpalan zat (soot/jelaga atau

sludge) yang dapat merusak mesin, selanjutnya kotoran dalam bentuk butiran

bebas dapat dikeluarkan dari sistem pelumasan lewat LO Filter atau LO

Centrifugal Separator. Minyak pelumas yang mempunyai kemampuan

dimaksud di atas dalam operasinya biasanya berwarna kehitam-hitaman atau

lebih cepat hitam. Bahan aditif yang dicampurkan pada minyak dasar adalah

detergent dan dispersant additive.

8. Sifat minyak untuk memisahkan air / Water Separation.

Adanya kandungan air dalam minyak pelumas mempengaruhi viskositas

dan menyebabkan kegagalan pelumas dalam membentuk lapisan film minyak

pada permukaan yang bersinggungan/ bergesekan. Dengan adanya air dalam

minyak, maka jika ada hasil pembakaran dari bahan bakar yang mengandung

96

Sulfur, terutama akan mempercepat terbentuknya asam sulfat yang sangat

korosif, selain itu bahan yang tidak terlarut dalam minyak akan membentuk

kelompok butiran (njendel) yang selanjutnya akan mengurangi kemampuan

minyak pelumas. Kadar air dalam pelumas dapat disebabkan oleh pengembunan

uap air diudara (dalam sump tank), kebocoran dari oil cooler (mengandung

garam ), cylinder cooling jacket dan lainnya. Untuk itu minyak harus

mempunyai sifat untuk memisahkan diri dari air dan batasan kandungan air

dalam minyak pelumas adalah 0.2 % volume. Jika nilai batas terlampaui

maka operasi centrifugal separator harus efektif dalam partisipasinya untuk

mengendalikan pemisahan air dari minyak pelumas. Pada pemeriksaan minyak

pelumas, pemeriksaan kadar air harus ada, dan jika diketahui berlebih maka harus

segera diteliti lebih lanjut untuk kepastian penyebabnya. Hubungannya dengan

pemeriksaan flash point adalah jika kandungan air lebih dari 0.5% dalam contoh/

sample minyak maka hasil test flash point tidak menunjukkan yang

sebenarnya.

9. Ketahanan terhadap oxidasi/Oxidation Stability.

Proses oksidasi pelumas menyebabkan kerusakan (deteorisasi atau

degradasi/ penurunan kualitas) pelumas. Adanya oksigen dalam udara (dalam

crank case) diaduk/diagitasi aliran pelumas dari sisi atas/dari piston yang

bergerak naik turun pada suhu tinggi (terutama pada bidang kontak piston-liner)

akan berakibat terjadi reaksi kimia antara oksigen dengan komponen minyak.

Hal ini menyebabkan timbulnya kotoran/sludge dan asam yang dapat

menimbulkan masalah selanjutnya. Untuk itu minyak pelumas harus mempunyai

sifat/kemampuan anti oksidasi guna melindungi diri dari proses kerusakannya

serta mengemban tugasnya untuk menetralisir asam-asam (dengan nilai TBN)

yang terjadi dari hasil pembakaran di ruang bakar.

10. Ketahanan struktur terhadap panas/Thermal Stability.

Kegiatan operasional dalam penggunaan minyak pelumas dalam jangka

panjang dengan temperatur tinggi, komposisi kimia minyak pelumas tetap/ stabil

97

atau tidak berubah menjadi sludge, atau polimer yang dapat mengurangi

kemampuan minyak itu sendiri. Sifat alami penguapan minyak pelumas, secara

alami bahwa jika minyak dipanaskan akan terjadi penguapan, hal ini menjadi

kontribusi pemakaian konsumsi minyak pelumas dapat diperhitungkan lebih

seksama.

11. Kemampuan minyak pelumas untuk tidak berbusa (anti foaming).

Sirkulasi jumlah aliran minyak pelumas dalam mesin cukup tinggi, sampai

lebih dari 10 x volume minyak dalam sump tank per jam. Selama sirkulasi,

minyak diaduk secara intensif dengan udara yang terdapat di crank case,

sehingga terjadi gelembung udara atau busa (foaming). Dengan timbulnya busa

dalam minyak sangat mempengaruhi kualitas pelumasan, terjadi penurunan

kualitas pelumasnya dan dapat membahayakan bagian mesin khususnya bearing.

Untuk itu minyak pelumas harus mempunyai kemampuan untuk tidak membentuk

busa dan sekaligus dapat memisahkan diri dari udara/oksigen, atau mengurangi

tingkat oksidasi minyak. Ketidak larutan partikel minyak pelumas dalam cairan

pentane (normal pentane insoluble matter) dan cairan toluena. Minyak pelumas

dapat larut dalam normal pentane, tetapi partikel yang padat (solid contaminant)

tidak larut didalamnya. Contaminant dimaksud di atas terdiri dari hasil oksidasi

bahan bakar dan atau pelumas, hasil proses netralisasi calsium compound (effek

proses base number), debu kikisan karat dan atau keausan (debris) dan jelaga

(shoot). Beberapa kontaminan yang larut dalam minyak pelumas dapat

meningkatkan viskositas minyak dan dapat membentuk deposit/kotoran pada

piston serta di oil cooler (sisi minyak) sehingga mengurangi kemampuan

perpindahan panas dari minyak ke pipa cooler. Deposit yang ada di piston dapat

mengeras akibat temperatur tinggi dalam waktu yang relatif lama, sehingga untuk

membersihkannya harus secara mekanikal/digosok. Untuk

menghindarkan/mengurangi resiko terbentuknya deposit keras di piston maka

harus dilakukan peningkatan.

98

G. Upaya perlindungan bahan pelumas yang berhubungan dengan sifat

fisika dan kimia bahan pelumas.

Ketahanan terhadap penuaan harus bisa mencapai suatu masa pakai yang

lamadan untuk menghindarkan pendamaran. Ketahanan terhadap penuaan barulah

akan memadai njika ada penggunaan yang normal minyak hanya stui kali dalam

setahun harus diperbarui kira-kira 2500 jam pengerjaan. Minyak hidrolik yang

kurang tahan terhadap penuaan pada penggunaan yang lama akan menimbulkan

pemisahan secara kimia dan mengendapakan ter dan zat-zat yang mengandung

damar. Proses yang dapat meningkatkan temperatur lebih cepat di atas 70o C

diharuskan mendapatkan pendinginan dalam instalasi hidrolik hendaknya diingat

bahwa penekanan udara yang terdapat dalam minyak dalam keadaan tidak larut

dapat menyebabkan terjadinya tempertur setempat yang sangat tinggi.

Perlindungan yang dapat diberikan oleh minyak uji pada temperatur sampai

dengan 130 C. logam– logam seperti baja paduan , nikel dan tembaga diuji

berdasarkan DIN 51759 (ASTM) D665.

DAFTAR PUSTAKA

Krist Dr. Ing, HIDRAULIKA, ERLANGGA, JAKARTA, 1999.

www. Indomedia.com/intisari/1998/maret/b_oil.htm

www. Motor plus-online.com/artikel/2/edisi106/info-teknik 1.asp

www. Pertamina.com

99

BAB VIII

PELUMAS MESIN Prinsip pelumasan adalah bertujuan untuk mencegah kontak langsung dua

bagian komponen mesin yang bergeser. Pencegahan dilakukan dengan memberikan lapisan minyak. Lapisan ini berfungsi untuk memberi jarak sehingga dapat mrngurangi gesekan antara kedua logam tersebut. Karakteristik pelumasan diperhitungkan pada pengaruh proses pembakaran terhadap minyak pelumas, aditif pada minyak pelumas yang digunakan, tingkat kekentalan minyak pelumas, klasifikasi pelumas, dan macam sistem pelumasan. Pengaruh minyak lumas terhadap logam adalah melapisi permukaan sehingga kontak langsung antar logam tidak terjadi. Keadaan karena adanya pelumasan hidrodinamis dan hydroststis. Efek pelumasan terhadap poros dan bantalan yaitu akan mengurangi koefisien geseknya.

DESKRIPSI:

Materi dalam bab VIII. akan dipelajari tentang: (1) Prinsip pelumasan, (2) Pengaruh proses pembakaran terhadap minyak pelumas, (3) Aditif pada minyak pelumas, (4) Tingkat kekentalan, (5) Klasifikasi pelumas, dan (6) Macam sistem pelumasan

TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS.

Setelah mempelajari materi pada bab V1I mahasiswa dapat: mengetahui: (1) mengetahui prinsip pelumasan pada pemakaian, (2) mengetahui pengaruh proses pembakaran terhadap minyak pelumas, (3) Memahami fungsi dan guna aditif pada minyak pelumas, (4) mengetahui hubungan tingkat kekentalan dengan operasi pelumasan, (5) mengetahui standar klasifikasi pelumas, dan (6) menjelaskan prinsip kerja dari macam sistem pelumasan.

100

BAB VIII. PELUMAS MESIN

A. Prinsip pelumasan

Tujuan utama dari pelumasan adalah untuk mencegah kontak langsung dua

bagian yang bergeser. Dengan terjadinya gesekan muka/tonjolan halus pada muka

logam akan patah dan membuat tonjolan yang baru. Hal ini dapat dicegah dengan

memberikan lapisan minyak. Lapisan ini berfungsi untuk memberi jarak sehingga

dapat mrngurangi gesekan antara kedua logam tersebut. Dengan demikian dapat

mengeliminir luas bidang gesek, sehingga koefisien gesek juga menjadi lebih

kecil. Pemanfaatan yang ada menjadikan komponen logam mempunyai masa

operasi yang lebih panjang dengan menghindari terjadinya keausan. Pengaruh

minyak lumas terhadap logam adalah apabila logam diluncurkan diatas minyak

maka logam akan cencerung bergerak mengambang, sehingga kontak langsung

antara logam dengan landasan tidak akan terjadi. Keadaan ini terjadi karena

adanya pelumasan hidrodinamis dan hydrostatis. Efek pelumasannya terhadap

poros dan bantalan yaitu akan memperkecil koefisien geseknya.

Pvzf .

Κ=

dimana :

f = koefisien gesek

K = konsanta

Z = viskositas

V = kecepatan gerak

P = gaya yang diterima oleh pelumas

Apabila viskositasnya nol, maka akan terjadi koefisien gesek yang cukup

besar, demikian juga halnya apabila viskositasnya terlampau besar akan

mengurangi tenaga untuk menggerakkan komponen. Jadi untuk sistem pelumas

tertentu diperlukan juga viskositas tertentu pula. Kecepatan gerak juga

mempunyai pengaruh yang sama seperti halnya viskositas tersebut.

101

B. Pengaruh proses pembakaran terhadap minyak pelumas.

Proses pembakaran adalah proses persenyawaan antara senyawa

hidrokarbon yang terkandung dalam bahan bakar dengan oksigen yang terkandung

dalam udara yang disertai pelepasan energi panas. Dalam proses pembakaran

tidak semua H2O keluar terbawa gas bekas, namun ada yang terbawa ke oli dan

hasilnya adalah sludge yang bersifat memfasilitasi karat. Apabila terjadi

pembakaran tidak sempurna, carbon akan bercampur dengan minyak dan

mengendap membentuk kerak yang keras. Adanya di dalam bahan bakar

terkandung belerang ± 0,1% jika belerang mempunyai kesempatan bereaksi

dangan oksigen dan dilanjutkan bereaksi dengan air maka akan terbentuk zat yang

bersifat asam yang sangat korosif. Untuk menjalankan fungsinya dalam mengatasi

masalah-masalah yang ditimbulkan oleh proses pembakaran ini, maka minyak

lumas harus mempunyai syarat-syarat tertentu.

C. Aditif pada minyak pelumas.

Agar dapat digunakan pada kendaraan dan mencegah kerusakan pada

bagian yang bergesekan maka minyak lumas perlu dicampur suatu aditif. Aditif

yang sering digunakan adalah: (1) Ditergens yaitu untuk mencegah terjadinya

endapan pada suhu tinggi, (2) Dispersant untuk mendepres lumpur yang terjadi,

dan (3) Corrosion inhibitors melindungi logam-logam dalam mesin dari pengaruh

korosi.

D. Tingkat kekentalan.

Kekentalan adalah besarnya tahanan dalam suatu pengaliran minyak

lumas, dan derajat kekentalan adalah menunjukkan besarnya kekentalan. Derajat

kekentalan minyak lumas dinyatakan dalam SAE, dan untuk menentukan derajat

kekentalan mana yang dipakai harus berpedoman oleh faktor-faktor berikut: (1)

Besar clearance yang akan ditempati minyak, (2) Besar beban yang harus

didukung minyak, (3) Temperatur operasi, (4) Luas bidang gesek, dan (5)

Kecepatan gerakan.

102

Berdasarkan faktor-faktor di atas, maka ada 2 jenis minyak pelumas yaitu

single grade dan multi grade oil. Single oil grade adalah pengukuran viskositas

minyak lumas pada temperatur 98,9 0C yaitu pada temperatur kerja mesin. Multi

grade oil adalah minyak lumas yang karena perubahan derajat kekentalannya

tidak terpengaruh oleh temperatur pemakaian, maka cocok untuk semua mesin

atau disebut minyak untuk semua mesin (all season oil), dan biasanya dalam

pasaran oli ini memakai kode W di belakang viskositas indek. Kode W di

belakang angka indek kekentalan menunjukkan Winter yang artinya penyebutan

musim, di mana musim yang dimaksud mempunyai persyaratan untuk tingkat

kekentalan minyak pelumas. Dengan demikian pelumas dengan menggunakan

kode demikian berarti mampu pakai dalam cuaca ganda.

Viskositas indek

Viskositas indek adalah menunjukkan kemampuan suatu jenis minyak

lumas terhadap suatu perubahan temperatur. Setiap minyak pelumas mempunyai

batas kemampuan di mana batas kemampuan tersebut, mesin yang dilumasi dapat

distart dalam keadaan dingin dan dapat bekerja optimum pada temperatur

kerjanya. Batas kemampuan ini disebut Viskositas indek ( VI )

E. Klasifikasi pelumas.

Klasifikasi A.P.I. service pada mesin bensin

Kode Bahan

SA Straight mineral oil (S.M.O )

SB S M O + anti rust + anti oksidasi

SC S M O − anti rust + anti oksidasi + detergensi + despersansi

SD Sama dengan SC + detergensi + depersency yang kuat

SE Sama dengan SC + detergensi + depersency yang kuat

Catatan :

SE untuk mobil-mobil produksi tahun 1973 keatas

SD untuk mobil-mobil produksi tahun 1968 −1972

103

SC untuk mobil-mobil produksi tahun 1964 − 1967

Klasifikasi A.P.I. service pada mesin disel

Kode Penggunaan

CA Mesin disel, model tua, kerja ringan

CB Mesin disel,operasi menengah

CC Mesin disel,turbo charde, operasi menengah

CD Mesin disel,turbo charde, operasi berat

Penggunaan minyak lumas mesin bensin dan disel dibedakan karena pada

Disel mempunyai tekanan kompresi yang lebih tinggi, suhu kompresi tinggi

sehingga akan memudahkan oksidasi. Di samping itu kadar sulfur pada bahan

bakar lebih tinggi, dapat terjadi pembentukan asam yang lebih kuat sehingga total

base number harus besar diatas 60.

F. Macam sistem pelumasan

Sistem pelumasan yang biasa dikenal ada 2 macam yaitu sistem pelumasan

kering (dry pump system) dan sistem pelumasan basah (wet pump system). Pada

mesin-mesin mobil kedua sistem ini dipakai dengan jumlah pemakaian yang

berbeda dimana sistem basah yang banyak dipergunakan. Sistem pelumasan

kering adalah sistem pelumasan dimana tangki oli ditempatkan diluar mesin

sehingga ruangan bak engkol selalu kering. Sedang sistem pelumasan basah yaitu

sistem pelumasan yang mempergunakan tangki oli pada bak engkol.

Macam-macam sistem pelumasan basah:

Sistem percikan (splash system)

Pada sistem ini oli dipercikkan oleh batang penggerak piston yang

mempunyai sendok. Oli ditempatkan pada cawan yang kemudian disendok oleh

sendok yang terdapat pada batang penggerak piston tersebut untuk kemudian

melumasi bearing poros engkol dan dipercikkan ke dinding silinder yang

memerlukan pelumasan, dan oli yang dipercikkan selanjutnya akan melumasi

poros bubungan beserta komponen mesin yang lainnya. Tetapi untuk melumasi

poros engkol dan bearingnya oli ini tidak dapat melumas dengan sempurna.

104

Sistem penyaluran dengan tekanan (pressure feed system).

Pada sistem ini oli disalurkan dengan cara ditekan oleh pompa oli yang

digerakkan bersamaan perputaran poros engkol. Bagian-bagian yang dilumasi

seperti bearing poros engkol, bearing poros bubungan, poros rocker arm dilakukan

dengan cara ditekan langsung oleh pompa oli ke seluruh bagian yang

memerlukan, sedangkan untuk pelumasan dinding silinder dan roda gigi timing

dengan cara disemprotkan melalui nosel, untuk pelumasan bubungan, pengangkat

katup, push rod dan batang katup dengan cara memanfaatkan tetesan oli yang

akan kembali ke oil pan setelah melumasi rocker arm maupun komponen yang

lain.

Sistem kombinasi tekanan dan percikan.

Pada sistem ini pelumasan untuk poros engkol, poros rocker arm

dilakukan dengan cara ditekan menggunakan pompa oli, sedangkan pelumasan

untuk dinding silinder dengan cara percikkan. Adapun komponen-komponen yang

digunakan adalah:

1. Pompa oli

Pompa oli berfungsi untuk mengalirkan oli dari oil pan ke sistem

pelumasan dengan cara membuat perbedaan tekanan antara saluran dari oil pan

dengan saluran sistem pelumasan yang lain.

Cara kerja dari pompa oli ini adalah sebagai berikut:

Bila roda gigi A berputar dengan arah seperti terlihat pada gambar, maka

roda gigi B juga akan berputar dengan arah yang berlawanan dengan roda gigi A.

Pada keadaan ini ruangan 1 yang dihubungkan dengan oil pan akan terjadi

kevakuman, sehingga oli mengalir dari oil pan keruangan 1. Oli ini akan berputar

bersama-sama roda gigi A dan B.

Oli ini oleh roda gigi A dan B kemudian dibawa sampai ruangan 2 di mana

selanjutnya roda gigi A dan B akan saling berkaitan. Hal ini menyebabkan

terjadinya kenaikan tekanan yang disebabkan berkumpulnya oli dari roda gigi A

dan B. Ruangan 2 dihubungkan dengan sistem pelumasan bila terdapat oli yang

bertekanan pada ruangan ini, oli akan segera mengalir ke sistem pelumasan untuk

melumasi bagian-bagian yang perlu mendapat pelumasan.

105

Apabila pompa berputar dengan kecepatan yang tinggi, tekanan dan

jumlah pengaliran oli akan membesar. Untuk membatasi tekanan oli ini, agar tidak

menyebabkan kebocoran oli pada sistem pelumasan, pada pompa oli dipasangkan

pembatas tekanan atau pengatur tekanan oli yang disebut dengan relief valve atau

pressure regulator valve.

Macam-macam pompa oli:

Pompa oli yang dipakai pada mesin-mesin kendaraan, biasanya terdiri dari

jenis roda gigi, bila dilihat dari perkaitan roda gigin, macam pompa oli ada 2 yaitu

(1) gear type oil pump yang menggunakan roda gigi dengan perkaitan luar, biasa

dikenal dengan nama pompa oli roda gigi, dan (2) rotor type oil pump yang

menggunakan roda gigi dengan perkaitan dalam, dikenal dengan nama pompa oli

rotor. Ciri-ciri dari pompa oli ini dapat dilihat dari perbedaan jumlah gigi,

biasanya jumlah gigi penggerak terdapat 4 atau 6 gigi dan jumlah gigi yang

digerakkan lebih banyak satu gigi yaitu 5 atau 7 gigi.

Untuk pompa oli dengan menggunakan jumlah gigi yang banyak, lebih

dikenal dengan sebutan inscribed type oil pump, yang biasanya dipasang

disebelah depan dari poros engkol. Pompa oli model roda gigi dan rotor

mempunyai kecepatan putar dari roda gigi penggerak sama denga kecepatan putar

dari poros bubungan. Dengan demikian kebanyakan poros roda gigi penggerak

dihubungkan dengan poros bubungan pompa oli model inscribed tersebut, maka

kecepatan putar roda penggerak sama dengan kecepatan putar poros engkol.

2. Saringan oli

Fungsi saringan oli adalah untuk menyaring kotoran-kotoran yang terdapat

di dalam oli sebelum oli tersebut melumasi bagian-bagian mesin.

Cara penyaringan oli adalah sebagai berikut:

Oli yang masih kotor mengalir dari oil pan melalui pompa oli ke bagian

luar dari elemen saringan. Laluan oli tersebut mengalir ke bagian tengah dari

saringan setelah melewati elemen penyaring yang biasanya terbuat dari kertas atau

plat-plat alumunium. Oli yang mengalir keluar dari bagian tengah penyaringan

106

sudah dalam keadaan bersih karena kotoran-kotoran sudah tersaring oleh elemen

saringan. Hal ini saringan selalu dalam posisi bersih, karena apabila elemen

saringan sudah penuh dengan kotoran, berarti saringan akan tersumbat. Keadaan

ini oli akan mengalir melalui katup pembebas (bypassvalve) kesistem pelumasan

sehingga pelumasan dalam sistem masih dapat bekerja.

Cara kerja saringan oli sentifugal adalah seperti berikut:

Oli mengalir dari oil pan melalui pompa oli keporos rotor yang

sebelumnya harus menekan cut-off valve, selanjutnya dari poros oli keluar dan

memasuki bagian dalam rotor. Pada posisi bagian dalam rotor penuh dengan oli

yang bertekanan, oli akan keluar melalui nosel yang terdapat dibawah rotor, yang

nosel ini berjumlah 2 dengan arah penyemprotan yang sama, yaitu arah tangensial

dengan sumbu rotor. Apabila oli keluar dari nosel ini maka akan menyebabkan

rotor berputar dengan kecepatan putar 3000 s/d 5000 rpm. Perputaran rotor

tersebut menyebabkan kotoran-kotoran yang terdapat pada oli akan terlempar ke

bagian dalam dinding rotor, sehingga oli yang keluar dari nosel akan benar-benar

bersih. Oli yang sudah bersih ini selanjutnya dialirkan ke olipan kembali. Sistem

pelumasan ini ada 3 penyaringan oli, yaitu (1) penyaringan secara langsung/full

flow filtering, oli yang mengalir ke bagian mesin yang akan dilumasi melewati

saringan secara langsung, sehingga bersih karena kotoran yang ada pada oli sudah

sepenuhnnya tersaring, (2) Penyaringan sebagian/partial flow filtering, Oli yang

mengalir melalui pompa oli diteruskan ke sebagian sistem pelumasan untuk

melumasi bagian-bagian mesin yang perlu dilumasi dan sebagian lagi diteruskan

ke saringan oli untuk disaring. Jadi oli yang mengalir ke bagian mesin yang akan

dilumasi masih belum bersih karena oli mengalir langsung dari pompa oli ke

sistem tanpa disaring terlebih dahulu, hal ini berdampak bahwa hasil penyaringan

baru dapat digunakan setelah oli disaring berkali-kali, (3) Kombinasi penyaringan

langsung dengan sebagian, Oli yang dipompa sebagian disalurkan ke bagian yang

akan dilumasi melalui saringan oli dan sebagian lagi dialairkan ke saringan oli,

yang selanjutnya diteruskan ke oil pan. Jadi pada sistem ini menggunakan dua

saringan oli dimana saringan oli yang satu untuk menyaring oli yang digunakan

untuk melumas dan yang satu lagi untuk menyaring oli yang ada di oil pan.

107

////////////////////////////////////

Pendingin oli/oil cooler.

Dalam sirkulasinya oli juga menyerap sebagian panas mesin dan

membawanya bersama-sama ke olipan. Akibatnya oli akan menjadi panas yang

akan mengurangi kemampuan oli untuk melumasi. Agar kemampuan oli tidak

menurun, maka temperatur oli harus tidak boleh tinggi. Untuk itu pada sistem

pelumasan harus dipasangkan pendingin oli (oil cooler) yang berfungsi untuk

menurunkan temperatur oli. Pendingin oli ini biasanya dipasang setelah oli

tersebut bersih yaitu setelah saringan oli seperti pada gambar. Jadi oli setelah

disaring selanjutnya didinginkan oleh pendingin oli kemudian digunakan untuk

melumasi bagian mesin yang harus dilumasi. Penempatan pendingin oli ini ada 2

cara yaitu penempatan pada blok mesinnya sendiri dan penempatan diluar blok

mesin yang berbentuk seperti radiator.

Penyebab pemakaian oli menjadi boros

Untuk melumasi komponen mesin yang berputar dan bergesekan agar

tidak terjadi keausan dan kebocoran maka dilengkapi dengan sistem pelumas.

Adanya pembakaran didalam mesin pelumas juga mengambil bagian yaitu sebagai

pendingin dengan jalan mengambil sebagian panas yang dihasilkan mesin.

Akibatnya pelumas cenderung menguap dalam kurun waktu tertentu setelah

dipakai pada mesin.

Berkurangnya pelumas dalam mesin harus masih dalam batas-batas

normal suatu mesin dan biasanya tergantung dari besar kecilnya mesin atau

volume langkah dari mesin tersebut. Contoh batasan yang normal untuk mesin

dengan jumlah volume langkah 2000 cc menurut hasil penyelidikan adalah kurang

dari 100 cc untuk 100 km sedangkan batas maksimumnya adalah 300 cc untuk

100 km jadi jika pengurangan pelumas melebihi 300 cc per 100 km, berarti

pemakaian pelumas terlalu boros.

I. Penyebab pemakaian pelumas yang boros adalah

Pelumas terbakar saat pembakaran, terbakarnya pelumas akibat pelumas

masuk dalam ruang pembakaran. Hal ini terjadi karena kurang sempurnanya kerja

dari komponen mesin seperti : (1) Silinder, akibat gesekan antara piston, ring dan

108

silinder diperlukan minyak pelumas. Terbakarnya lapisan pelumas ini adalah

sebagai akibat dari tebalnya lapisan yang terdapatr pada bagian dalam

silinder.Lapisan pelumas yang tebal ini disebabkan oleh celah oli yang besar

antara piston dengan silinder. Dan terdaptnya alur yang besar pada dinding

silinder, (2) Katup dan pengantar katup, pasangan katup dan pengantar katup juga

harus dapat pelumasan jika pelumasan yang terjadi berlebih sebagian pelumas

akan terhisap masuk keruang bakar dan terbakar. Pelumasan yang berlebih ini

akibat dari celah oli batang katup dengan pengantar katuo sudah terlalu besar

melampaui unit yang diperbolehkan. Meskipun sudah dilengkapi oleh oil seal

pada pengantar katup, akibat gerakan katup dan reaksi pegas katup tetap tidak

dapat mencegah terjadinya kebocoran pelumas keruang bakar, (3) Piston,

terbakarnya pelumas sebagai akibat dari kebocoran yang terjadi antar piston

dengan silinder. Kebocoran tersebut terjadi karena celah oli antar piston dengan

silinder terlalu besar, celah ring piston besar, ring oli terlalu lemah, piston retak,

ring piston aus, (4) Ventilasi mesin mampet, saat mesin berputar ada sebagian gas

yang bocor dari silinder ke crankcase saat langkah kompresi dan usaha. Aliran

udara dari ventilasi selain berfungsi menyamakan tekanan antara diluar crankcase

dengan didalamnya juga berfungsi untuk menurunkan temperatur sehingga jauh

kemungkinan terjadinya penguapan pelumas. Jika lubang ventilasi ini tersumbat

temperatur akan naik dan penguapan pelumas akan terjadi sehingga pelumas akan

ikut terbakar dalam silinder.

Pelumas bocor keluar mesin, hal ini terjadi saat mesin berputar, pelumas juga mengalami sirkulasi. Jumlah pelumas yang diambil dari oilpan harus sama dengan jumlah pelumas yang kembali keoilpan.jika yang kembali lebih kecil ada kemungkinan pelumas tersebut bocor keluar mesin akibat ketidak sempurnaan kerja beberapa komponen yaitu: (1) Oil seal dan gasket bocor, kebocoran disebabkan rusaknya beberapa oil seal seperti crankshaft oilseal,chamshat oilseal dan rusaknya beberapa gasket seperti oilpan gasket,silinder head gasket, oil filter gasket, oilfilter bracket gasket dan valve cover gasket, (2) Pompa oli, Pompa oli yang buruk karena tekanan regulator macet dan debit pelumas yang besar