SIMULASI PENGUKURAN NILAI VISKOSITAS OLI MESRAN SAE DENGAN PENAMPIL LCD

(1)

SIMULASI PENGUKURAN NILAI VISKOSITAS

OLI MESRAN SAE 10-40 DENGAN PENAMPIL LCD

Mujiman

Jurusan Teknik Elektro Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta Kampus ISTA Jl. Kalisahak No. 28 Kompleks Balapan Yogyakarta

Telp. 0274-563029, Fax. 0274-563847 e-mail: [email protected]

Abstract

The factor of oil thickness and viscosity is the quantities must be adjusted to engine type. Thus, the type of lubricant oil can be classified according to type, performance, and use. The machine works at high speeds require lower viscosity and vice versa. This study aimed to develop a measurement model to display the value of oil viscosity, included the control system will execute input data timer to convert in viscosity unit (km/ms).

Keywords: microcontroller, oil, viscosity

Abstrak

Faktor kekentalan dan viskositas bahan dasar oli merupakan besaran yang harus disesuaikan dengan klasifikasi mesin. Dengan demikian jenis minyak pelumas yang sesuai digunakan dapat diklasifikasikan menurut tipe, performa, maupun kebutuhan penggunaannya. Mesin yang bekerja pada kecepatan yang tinggi memerlukan nilai viskositas yang rendah dan begitu juga sebaliknya. Penelitian ini ditujukan untuk membuat simulasi alat ukur untuk menampilkan nilai viskositas oli dengan sistem kontrol yang akan mengeksekusi data masukan yang berupa timer untuk dijadikan satuan viskositas (km/ms).

Kata kunci: mikrokontroler, oli, viskositas

1. PENDAHULUAN

Pelumasan terhadap mesin digunakan untuk menghindari terjadinya gesekan langsung antara logam dalam mesin, sehingga tingkat keausan logam dan tingkat kerusakan mesin dapat dikurangi. Dengan perawatan secara berkala umur mesin menjadi lebih lama. Keadaan optimum pelumasan logam dapat dicapai jika permukaan logam yang bersentuhan dilapisi secara sempurna oleh minyak pelumas. Untuk mendapatkan minyak pelumas yang sempurna, karakteristik dan jenis oli yang digunakan harus diperhatikan. Faktor kekentalan dan viskositas, bahan dasar oli merupakan besaran yang harus disesuaikan dengan klasifikasi mesin. Dengan demikian jenis minyak pelumas yang sesuai dapat digunakan menurut tipe, performa, maupun kebutuhan penggunaannya. Mesin yang bekerja pada kecepatan yang tinggi memerlukan nilai viskositas yang rendah dan begitu juga sebaliknya [1-2].

Saat ini masyarakat awam mengenal oli hanya dengan melihat merk dari yang terkenal, tidak melihat kekentalan oli yang karena terbatasnya alat ukur untuk ini. Karenanya pada paper ini akan dihadirkan perancangan model alat ukur yang dapat mengetahui kekentalan oli mesin, yang lebih sederhana dibandingkan [3]. Prinsip kerja dari simullasi ini adalah dengan menjatuhkan bola pejal pada sebuah tabung yang terisi oleh oli yang diukur dan didukung oleh komponen utama yaitu, sensor phototransistor, mikrokontroler AT89S51 dan LCD.

2. METODE PENELITIAN

Dalam hal ini penulis mengambil dasar metode bola jatuh dalam aplikasi pada alat yang dibuat. Bola jatuh atau peluru yang jatuh menggunakan hukum stokes [4-5], yaitu jika sebuah bola jatuh pada pusat sebuah tabung silinder vertikal, gaya apung dan gaya

(2)

hambat pada kecepatan terminal sama dengan gaya grafitasi yang dialami oleh bola.

Untuk metode menggunakan bola jatuh, jika kecepatan jatuh (Us), berat jenis fluida (γf) dan berat jenis bola (γs), dan diameter bola (D) diketahui, maka viskositas fluida (μ) dapat dicari dengan persamaan:

2 2

180 )

(

U

D

γ

_s

λ

_f

μ

=

−

(1)

Persamaan ini menghasilkan metode yang mudah untuk pengukuran viskositas. Jika fluida terdapat dalam jumlah yang terbatas, dalam hal ini berada di dalam sebuah tabung. Pengaruh dinding-dinding tabung tersebut sedemikian sehingga koefisien hambatan yang dihasilkan lebih tinggi daripada bila fluida tidak terbatas. Misalnya, bola pejal dengan diameter (D) jatuh pada pusat sebuah tabung silinder vertikal berdiameter (Dc), kecepatan relatif fluida yang bersebelahan dengan bola meningkat, hambatan juga meningkat, dan bola akan jatuh dengan kecepatan yang lebih rendah dibanding di lingkungan fluida yang banyaknya tidak terbatas. Kecepatan bola jatuh bola di dalam fluida yang terkoreksi (Us) dapat dicari dengan menggunakan persamaan: m c s

U

D

U

_⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

+

=

1

2 ,

4

(2)

Gambar 1. Metode bola jatuh

Jika diketahui tinggi fluida di dalam tabung (L), dan waktu yang ditempuh di dalam fluida (t) maka besarnya Um yang merupakan persamaan kecepatan standar (V) dalam menempuh jarak dengan waktu tertentu dapat dicari dengan menggunakan persamaan:

t

L

U

_m

=

(3)

Dengan memasukkan persamaan 1 sampai 3 diatas, maka besarnya viskositas fluida di dalam tabung dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

(3)

t

L

D

y

D

s f s

)

4 ,

2

1 (

180 )

(

2

+

−

=

μ

(4) keterangan: μ : Viskositas Fluida (Kg/m s) D : Diameter Bola Pejal (m) Dc : Diameter Tabung (m) Γf : Berat Jenis Fluida (kg/m2s2)

γs : Berat Jenis Bola (kg/m2s2) L : Jarak/tinggi Fluida (m) t : Waktu (s)

2.1. Perancangan Alat

Prinsip kerja alat dirancang agar jika pertama kali sistem dinyalakan, mikrokontroler akan menjalankan program dari awal, yaitu mikrokontroler akan mendeteksi port yang digunakan dan alamat-alamat RAM yang dipakai pada sistem ini. Setelah penginisialisasian alamat dilakukan, mikrokontroler akan menginisialisasi alamat RAM pada LCD untuk pengaktifasian LCD. Program diteruskan dengan pengaktifasian timer interupsi untuk menjalankan cacahan waktu tempuh. Saat sensor telah siap digunakan, bola laker dijatuhkan kedalam tabung yang telah berisikan fluida berupa oli. Saat bola laker memotong sinar infra merah sensor start (atas) akan mengindra bola pejal pada awal yang yang berlogika 1 saat benda melewatinya lalu waktu tempuh mulai dihitung.

Pada saat bola laker memotong sinar infra merah sensor stop (bawah) mengindra benda pada akhir yang berlogika 1 saat benda melewatinya maka cacahan timer akan berhenti. Dengan berhentinya cacahan timer tersebut, sistem kontrol akan mengeksekusi data masukan yang berupa timer untuk dijadikan satuan viskositas (Kg/m s). Kemudian LCD yang berfungsi sebagai penampil informasi akan menampilkan hasil kalkulasi dan juga menampilkan waktu tempuh. Komponen meliputi sensor, mikrokontroller, tombol push button dan penampil. Diagram blok yang menunjukkan interaksi masing- masing komponen ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Diagram blok bagian elektronik sistem pengendali

2.2. Validasi alat

Pada validasi sistem dilakukan pengecekan operasional kerja alat secara keseluruhan. Validasi ini dilakukan untuk membuktikan bahwa semua komponen dan fungsi-fungsi program telah sesuai dengan yang diharapkan. Hasil validasi pengukuran kekentalan oli Mesran dapat dilihat pada Tabel 1.

2.3. Implementasi alat

Implementasi alat dilakukan didalam ruangan yang suhu serta kemiringan bidang tanah yang tetap dan tidak berubah agar mendapatkan hasil yang di inginkan. Pengamatan viskositas oli dilakukan dengan beberapa parameter, yaitu hasil pengamatan waktu tempuh, hasil validasi viskositas oli Mesran. Untuk mengantisipasi adanya nilai yang lebih rendah maka alat ini diambil beberapa sampling. Tombol Push boton LCD Unit pengendali Berbasis mikrokontroler AT89S51 Phototransistor

(4)

Tabel 1. Hasil validasi terhadap fungsi bagian-bagian sistem

No Kerja Alat Kondisi Deskripsi Kerja Status

Tidak ditekan Alat bekerja normal. OK

1 Saklar reset _Ditekan Mereset mikrokontroler dan mengulangi

pelaksanaan program dari awal. OK

Sensor start Mengindra bola pejal pada awal yang berlogika _{1 saat benda melewatinya.} OK 2 Sensor

Sensor stop Mengindra benda pada akhir yang berlogika 1 _{saat benda melewatinya.} OK Mode tampilan

awal Menampilkan frame utama. OK

3

LCD sebagai penampil informasi

dan hasil kalkulasi Mode RUN ♦ Menampilkan hasil kalkulasi dalam bentuk validasi. ♦ Menampilkan waktu tempuh.

OK

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pengamatan oli dari pengujian yang telah dilakukan sebanyak 10 kali percobaan, dapat dilihat pada Tabel 2-6 dan Gambar 2-6, dimana dalam table-tabel tersebut ditunjukkan beberapa hasil pengujian seperti waktu (T), suhu (t) dan juga nilai viskositas dari oli Mesran SAE 10, SAE 20, SAE 30, dan SAE 40, dilakukan sebanyak 10 kali percobaan.

Tabel 2. Hasil pengukuran viskositas oli Mesran SAE 10

No Percobaan Waktu ( T ) ( detik ) Viskositas ( V ) ( kg/ms ) Suhu ruangan ( t ) ( 0 C ) 1 1 42 54 27 2 2 44 57 27 3 3 43 55 27 4 4 44 57 27 5 5 43 55 27 6 6 45 58 27 7 7 44 57 27 8 8 45 58 27 9 9 43 55 27 10 10 44 57 27 11 Rata-rata 43.7 56.3 27 0 10 20 30 40 50 60 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ₁₀ ra ta-rata

Viskositas Waktu suhu ruang

(5)

No Percobaan Waktu ( T ) _{( detik )} Viskositas ( V ) _{( kg/ms )} Suhu ruangan ( t ) ₍0 _{C )}

1 1 30 39 29 2 2 29 37 29 3 3 29 37 29 4 4 28 36 29 5 5 31 40 29 6 6 30 39 29 7 7 29 37 29 8 8 32 41 29 9 9 29 37 29 10 10 31 40 29 11 Rata-rata 29.8 38.3 29 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ₁₀ ₁₁ rata-ra ta

viskositas waktu suhu ruang

Gambar 3. Grafik hasil pengukuran viskositas oli Mesran SAE 20

1 1 57 74 28 2 2 55 71 29 3 3 55 71 28 4 4 57 74 28 5 5 57 74 28 6 6 58 75 28 7 7 57 74 28 8 8 59 76 28 9 9 56 72 28 10 10 58 75 28 11 Rata-rata 56.9 73.6 28

(6)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 viskositas

waktu

suhu ruang

Gambar 4. Grafik hasil pengukuran viskositas oli Mesran SAE 30

1 1 88 114 30 2 2 86 111 30 3 3 86 111 30 4 4 85 110 30 5 5 83 107 30 6 6 85 110 30 7 7 83 107 30 8 8 80 104 30 9 9 81 105 30 10 10 81 105 30 11 Rata-rata 83.8 108.4 30 0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

viskosits waktu suhu ruang

(7)

Tabel 6. Data hasil pengujian Oli Mesran SAE 10, 20, 30 dan 40

0

100

200

300

400

500

600

700 SAE 10

SAE 20

SAE 30

SAE.40

C.600

C.300 Viskositas

Gambar 6. Grafik hasil pengukuran viskositas oli Mesran SAE10 - SAE 40 menggunakan Rheometer (Fann VG)

Berdasarkan pada pembacaan grafik hasil perbandingan antara pengujian terhadap alat yang dibuat dengan hasil penelitian dari Laboratorium Teknik Perminyakan UPN, dan data dari Pertamina dapat diketahui bahwa nilai viskositas antara alat yang dibuat dengan data dari Pertamina tidak dapat dijadikan acuan mendasar karena yang mendekati hanya nilai viskositas dari oli Mesran SAE30 dan SAE40, sedangkan dengan data dari UPN, sedikit banyak dapat dijadikan acuan karena nilainya hampir mendekat.

4. SIMPULAN

Dari pembahasan yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1) Rangkaian unit sensor sebagai sensor cukup sensitif dengan media oli Mesran baru SAE 10 – SAE 40.

2) Kinerja dari alat ini sangat dipengaruhi oleh kemiringan tempat pengukuran dan suhu di sekitarnya, serta diameter tabung dan bola pejal yang digunakan.

3) Untuk pengembangan selanjutnya, dalam mengukur kekentalan oli kita dapat dengan langsung mengetahui perbedaan nilai viskositas dari alat yang dibuat dengan hasil penelitian dari laboratorium Perminyakan UPN, dan data dari Pertamina dikarenakan perubahan suhu saat pengambilan data dan juga adanya perbedaan metode yang digunakan dalam pengujian menampilkan SAE berapa yang telah diukur dengan menampilkan langsung pada LCD, dari hasil pengamatan oli Mesran SAE 10 – SAE 40, ternyata oli yang paling mendekati nilai viskositasnya dengan data dari pertamina adalah oli

N0 Sampel C.600 C.300 Viskositas

1 SAE 10 135 70 65

2 SAE 20 163 84 79

3 SAE 30 215 110 105 4 SAE 40 300 170 130

(8)

Mesran SAE 30, sedangkan dengan data dari Laboratorium Perminyakan UPN adalah SAE 10 dan SAE 40.

4) Alat hanya untuk membantu mengetahui nilai kekentalan oli Mesran sesuai standart SAE 10 – SAE 40.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Dugdale, R.H. “Mekanika Fluida. Edisi Ketiga”, Erlangga, Jakarta, 1986.

[2]. Olson, M., Reuben and Steven, J.W., “Dasar-dasar Mekanika Fluida Teknik”. Edisi Kelima, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993.

[3]. Hilton, D.K, Van, S., and Steven, W., “Gravitational Capillary Viscometer for

Low-temperature Liquids”, Review of Scientific Instruments, Vol. 78, Issue 3, Mar 2007 pp.

033906-033915.

[4]. Ethier, C.R., Steinman, D.A., "Exact fully 3D Navier–Stokes Solutions for

Benchmarking", International Journal for Numerical Methods in Fluids, 1994, 19 (5): 369–

375.

[5]. LeBlanc, G. E., and Secco, R. A., “High Pressure Stokes’ Viscometry: A new in Situ

Technique for Sphere Velocity Determination”, Review of Scientific Instruments, Vol. 66,