## P ENCEMARAN K UALITAS O LI E NGINE E XCAVATOR A LAT B ERAT

## K ELAS S EBELAS T ON A KIBAT K EAUSAN K OMPONEN
E XCAVATOR E NGINE O IL Q UALITY P OLLUTION E LEVEN T ONS C LASS H EAVY E QUIPMENT D UE T O C OMPONENT W EAR
Nofriyandi R 1a *, Guswandri 2a *, Rino Sukma 3a *, Refnal Marzuki 4a *
a * Politeknik Negeri Padang, Jurusan Teknik Mesin Kampus Limau Manis Padang 25163 Telp. 0751-72590 Fax. 0751-72576
Email: *nofri.yandi05@gmail.com, guswandrigwn@gmail.com, rinosukma@ymail.com, refnalmarzuki@pnp.ac.id

## A BSTRAK
In this study, the focus is on the analysis of oil quality pollution caused by the thirst of the components in the engine. Oil in the engine has specifications or properties that will affect engine performance. In this study, the authors took samples on the diesel engine oil multi grade S.A.E 15W-40 which was applied to an excavator heavy equipment engine with a capacity of eleven tons. One type of Additives in engine oil is Anti-Wear which functions to reduce wear by coating the surface with an oil film. The focus of this research will be to see how much thirst occurs in the internal components of the engine that are flowing with oil. The thirst of components in the engine will be seen from the quality of the engine oil, if the thirst that occurs is greater then the work of anti-wear additives in the oil has begun to decrease so there must be a solution or analysis obtained. Test results on tests from the S.O.S. laboratory From the six sampling times, the highest wear metal value was 35 ppm at the time of operation of the 1665 Meter [Hr] unit. Based on the results of the test, it is stated that the excavator engine is in good condition when viewed from the wear metal, oil contaminant, oil condition and oil viscosity.
Keywords: Engine, Oil, SOS

## I. P ENDAHULUAN
S.O.S  (Schedule  oil  sampling) suatu  kegiatan untuk  membantu  pengguna  unit  alat  berat  dalam mengetahui  kerusakan  alat  secara  dini  dengan mengambil oil  sample guna  mengurangi  biaya perbaikan  dan downtime .  Hal  utama  yang  harus diperhatikan  selama  melakukan  pengambilan oil sample pada  unit  excavator  kelas  sebelas  ton adalah melakukan pengambilan oli yang representative, untuk memudahkan proses pemeriksaan  material  yang  terdapat  pada  sistem akibat  keausan  dan  material  asing  yang  masuk kedalam sistem. Melakukan pengambilan sampel tepat  waktu  dan  secara  berkala  sangat  penting untuk  mengetahui  problem  secara  dini  dan mempertimbangkan  waktu  yang  optimal  untuk melakukan perbaikan.
Komponen  bagian  dalam engine yang  dialiri oleh  pelumas  sangat  berpotensi  terjadinya kehausan  yang  diakibatkan  oleh  pergesekkan antara material yang beroperasi dalam sistem kerja engine [1].  Beberapa  fungsi  dari  pelumas  adalah sebagai  memindahkan  panas,  mencegah  korosi,
meneruskan  tenaga,  meredam  beban  kejut, mengurangi  ketegangan  pada  bidang  kontak, mengontrol  deposit,  mengontrol  kontaminan, mengontrol  gesekan,  melawan  oksidasi, engine bisa dikatakan dalam performa yang bagus apabila ia  mampu  digunakan dalam  fungsi  yang  sesuai dengan  waktu  yang  sudah  direncanakan  [2]. Proses pemeriksaan terhadap oli pada laboratorium S.O.S meliputi permeriksaan terhadap  laju  kehausan  pada  komponen  bagian dalam engine yang dialiri oli. ( Oil Consumtion/ Pemakaian  Oli)  merupakan  tolak ukur  untuk  mengetahui Engine  Performance . Industri alat berat menggunakan sistem klasifikasi oli  API  (America  Petrolium  Institute)  dan spesifikasi  tersendiri dalam menentukan pelumas untuk  diesel  engine.  API  sistem  ditentukan  oleh serangkaian pegujian operasi engine dan pengetesan  di  test  bench.  Sedangkan  spesifikasi mencakup  adanya  beberapa  pengujian  tambahan dan pengujian batasan kimiawi.
Gambar 1 Pengujian Performance Engine [4]
Apabila laju keausan komponen bagian dalam engine yang  saling  bergesekkan  semakin  besar tanpa  sepengatahuan  dari  pengguna  unit  maupun oleh  teknisi  alat  berat  akan  menyababkan performance engine tidak maksimal, bahkan akan menyebabkan kerusakan yang besar pada engine . Kerusakan  besar  pada engine dapat  berakibat terhadap besarnya biaya perawatan yang dikeluarkan oleh pemilik unit alat berat serta unit alat  berat  tidak  dapat  beroperasi  atau  digunakan dalam jangka yang cukup lama sehingga unit tidak produktif  atau  tidak  dapat  dimanfaatkan.  Dalam pengisian oli engine diperlukan proses penyaringan  sebelum  masuk  kedalam  sistem,  hal ini dikarenakan oli tidak terbebas dari kontaminasi yang  dapat  menyebabkan  kerusakan  pada engine [3] . Agar  usia  pakai engine dapat  terjaga  dengan baik,  maka  dilakukan  pengecekkan  kondisi  oli engine secara  berkala,  agar  fungsi  oli  dapat bekerja  dengan  maksimal  sebagai  pelumas  dari system kerja engine .
Tujuan  dari  melakukan  penelitian  ini  adalah supaya  teknisi  alat  berat  mampu  mendapatkan informasi  lengkap  terkait  kondisi  oli  yang  di gunakan pada unit excavator kelas sebelas ton agar tidak  terjadinya  kerusakan  yang  lebih  besar  jika hasil  dari  labor  S.O.S  ditemukan  kondisi  yang tidak sewajarnya. Untuk melihat kondisi pada oil engine ada  beberapa  parameter  yang  akan  di jadikan sebagai acuan, seperti :
1. Mengetahui  tingkat  pencemaran engine  oil berdasarkan Wear Metal (ppm)
a. Al ( Aluminum )
b. PQI ( Particle Quantifier Index ) c. Cr ( Chromium ) d. Pb ( Lead ) e. Fe ( Iron )
2. Mengetahui  tingkat  pencemaran engine  oil berdasarkan Contaminant (ppm)
a. K ( Potassium )
b. Si ( Silicon )
c. Na (Sodium) d. ST (Soot)
3. Mengetahui  tingkat  pencemaran engine  oil berdasarkan Oil Condition a. NIT (Nitration) b. TBN (Total Base Number) c. OXI (Oxidation) d. SUL (Sulfur Products) 4. Mengetahui  tingkat  pencemaran  oli engine excavator  kelas  sebelas  ton  berdasarkan Viscosity.
Data ini juga yang tersimpan dalam setiap SOS database  information  yang  ada  di  tiap Cat  SOS laboratories .  Ilustrasi  di  bawah  ini  menunjukan bagaimana aliran proses yang saling berhubungan antara  pengujian  empiris  di  pabrik  dan  analisa yang  dilakukan  terhadap  tiap  contoh  oli  di Cat SOS laboratories [4].
Gambar 2 Rangkaian pengujian untuk mendapatkan langkah empiris pada lab S.O.S [4]
Gambar 3 Kondisi penambilan data lab S.O.S dari sample oli yang diambil pada unit alat berat

## II. M ETODE
Oli diesel  engine klasifikasi  CI-4  telah memenuhi  lima  pengujian  yang  dilakukan. Dua pengujian  diantaranya  dibuat  oleh  Caterpillar. Pengujian  dirancang  untuk  menguji  kemampuan oli  dalam  mengontrol  deposit  dan  menjaga  agar konsumsi  oli  tetap  berada  pada  level  yang  dapat diterima. Pembuat engine yang lain biasanya juga membuat  pengujian  tambahan  untuk  klasifikasi API yang telah ada.

## A. Tahapan Penelitian
 Pengambilan  sampel  oli engine excavator dilakukan  dilakukan  sebanyak  lima  kali pengambilan sampel
 Pengambilan  sampel  dilakukan  setiap kelipatan 260 meter [Hr]
 Sampel  yang  diperoleh  akan  dilakukan pengujian pada laboratory S.O.S
 Data hasil pengujian pada laboratory S.O.S akan di olah menjadi trend grafik
 Grafik  hasil  pengujian  akan  dianalisa berdasarkan teori teori yang relepan.

## B. Lokasi
Tabel 1. Lokasi Penelitian No Pemilik/Lokasi Aktifitas 1 Unit Alat Berat Excavator Dinas Lingkungan Hidup Prov. Sumbar / TPA Payakumbuh Pengambilan sampel oli 2 S.O.S Laboratory (Scheduled Oil Sampling) PT  Trakindo Utama – Kavling Kpmersial Taman  Tekno Blok  B  No  1,  SektorXI BSD City, Tanggerang 15317, Indonesia. Pengujian sampel oli engine Unit Alat Berat Excavator kelas  sebelas ton.

## C. Peubah Yang Diamati/Diukur
Tabel 2. Peubah yang diamati Wear Metal (ppm) Contaminant (ppm) Viscosity (Centistokes) Oil Condition a. AL (Aluminium)
b. PQI (Particle Quantifier c. Cr (Chromium) d. Pb (Lead) e. Fe (Iron )
a. K (Potassium)
b. Si (Silicon)
c. Na (Sodium)
d. ST (Soot) V100 (Viscosity at 100 C) NIT (Nitration)
Model  penelitian  yang  digunakan  adalah analisis  hasil  pengujian laboratory  S.O.S. teknik pengumpulan  data  dari  hasil  laboratory  S.O.S akan  dianalisa  sesuai  dengan  teori  yang  relevan sesuai dengan standar pabrik. Karakteristik aliran dari  suatu  oli  diukur  dengan  angka  viskositas. Dimana  viskositas  atau  kekentalan  didefinisikan sebagai  tahanan  fluida  untuk  mengalir.  Unjuk kerja  viskositas  dari  pelumas  alat  berat  di identifikasi  dengan  grade  viskositas  (viscosity grade).  kekentalan  yang  dibutuhkan  pada  suatu
kompartemen.  SAE  J300  digunakan  untuk menentukan  kekentalan  yang  dibutuhkan  untuk: oli  engine,  oli  drivetrain  dan  oli  hidrolik.  SAE J306  digunakan  untuk  menentukan  kekentalan yang dibutuhkan untuk oli gear.
Tabel 3 menunjukan kekentalan yang dibutuhkan menurut spesifikasi SAE J300. Grade dengan  huruf  “W”  ditujukan  untuk  oli  yang digunakan pada suhu rendah, yang lainnya adalah oli yang diuji unjuk kerjanya pada suhu tinggi.
Keausan  tidak  normal  dapat  memiliki  banyak akar penyebab kegagalan, salah satu keausan tidak normal  terjadi  pada  komponen  bearing  pada engine  yang  diakibatkan  dari  hasil adhesive, abrasive, cavitation, erosion, fetting corrosion.
Kompartemen engine merupakan kompartemen yang paling sulit untuk dilumasi [5] . Oli engine harus  mampu  untuk  mengendalikan produk  berbahaya  dari  hasil  pembakaran  yang masuk  ke  oli.  Sisa  pembakaran  ini  dapat meningkatkan  keausan  dan  membentuk  zat bersifat  asam  penyebab  karat.  Keausan  pada komponen engine.
Tabel 3.  SAE Viscosity Grades for Engine Oils 0 -SAE J300 Dec 99 Low Temperature Viscosities[3]
SAE Viscosity Grade Low Temperature Viscosities Cranking b (cP)
max at temp 0 C Pumping C (cP)  max with no yield stress at temp 0 C 0W 6200 at -35 60,000 at -40 5W 6600 at -30 60,000 at -35 10W 7000 at -25 60,000 at -30 15W 7000 at -20 60,000 at -25 20W 9500 at -15 60,000 at -20 25W 13,000 at -10 60,000 at -15 20 -- -- 30 -- -- 40 -- -- 40 -- -- 50 -- -- 60 -- --
a All values are critical specifications as defined by ASTM D 3244 (see text, Section 3)
b ASTM D 5293 c ASTM D 4684 (see also Appendix B and text Section 4.1): The  presence  of  any  yield  atress  detectable  by  this  method constitutes a failure regardless of viscosity.
Tabel 4.  SAE Viscosity Grades for Engine Oils 0 -SAE J300 Dec 99 Low Temperature Viscosities[3]
High-Temperature Viscosities
Low Shear Rate Kinematic d (cSt) at 100 0 C High Shear e Rate (cP) at150 0 C min
Min Max 3.8 -- -- 3.8 -- -- 4.1 -- -- 5.6 - -- 5.6 -- -- 9.3 -- -- 5.6 <9.3 2.6 9.3 <12.5 2.9 12.5 <16.3 2.9 (0W-40, 5W-40, 10W-40 grades) 12.5 <16.3 3.7 (15W-40, 20W- 40, 25W-40, 40 grades) 16.3 <21.9 3.7 21.9 <26.1 3.7
d ASTM D 445 e ASTM D 4683. ASTM D 4741. CEC-L-36-A-90
Tahapan keausan pada komponen yag ada pada engine terdiri dari tiga tahapan :
1. Start  adhesive  wear akibat  debu  dan  kotoran yang  tertinggal  dipermukaan  bearing  sampai pada  lapisan  lead-tin  pada  seperti  bearing, dengan motif keausannya terlihat pada gambar 2.  Namun  kejadian  ini  bisa  dianalisa  jika dilakukan  S.O.S  sehingga  bisa  dilakukan Analisa  lebih  awal  agar  komponen  cepat dilakukan perbaikkan atau repair after failure.
2. Advance  adhesive telah  membuat  scrate  pada permukaan komponen
yang akan
menyebabkan  kerusakan  pada  komponen lainnya  serta  akan  mencemari  lubrication system.
3. Damage  from  large  soot  particles. Apabila advance  adhesive  wear  dibiarkan  maka  akan berlanjut  kepada  kerusakkan  yang  akan menyebabkan engine problem atau perbaikkan engine (repair after filuer).
Gambar 4 Kehausan Komponen Engine
Start of adhesive wear [6]
Gambar 5 Kehausan Komponen Engine Advence adhesive wear [6]

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Wear Metal
Ket : XVAR adalah X Variabel
Gambar 7 Grafik Wear Metal Terhadap Meter[Hr]
Terlihat dari grafik gambar 7.  tentang wear metal terdapat  kandungan  kandungan  kimia
Aluminium, Chormium, Iron, Particle Quantifier  Index, dan Lead yang  bersumber dari terjadinya wear metal . Pada grafik terlihat nilai Fe cendrung lebih tinggi. Nilai Fe terkecil 6 ppm pada 778 Meter [Hr] dan nilai tertinggi 35  ppm  pada  1665  Meter  [Hr].  Penyebab tingginya  nilai  Fe  adalah  akibat  dari  keausan dari  komponen  liners,  gears,  valve  train  dan Cranksahaft.

## B. Oil Contaminant
Ket : XVAR adalah X Variabel
Gambar 8 . Grafik Contaminant (ppm)
Dari  gambar  8  terlihat  secara  signifikan perbedaan antara ST (Soot) dengan kandungan K,  Si,  Na  dan  Si.  Akibat  dari  kehausan komponen terutama pada Fe akan menyebabkan  tingginya  tingkat  pencemaran oli  sehingga  terlihat  pada  grafik  gambar  6 dimana  kandungan  ST  terlihat  sangat  tinggi atau oli tercemar. Penyebab dari tingginya nilai contaminant  kandungan  ST  adalah  tingginya kandungan  sulfur  pada  fuel  saat  terjadinya proses  pembakaran  didalam  ruang  bakar, sedangkan  kandungan  K,  Si,  dan  Na  tidak memberikan  efek  yang  signifikan  terhadap hasil pembakaran.

## C. Oil Condition
Ket : XVAR adalah X Variabel
Gambar 9 . Oil Condition terhadap Meter [Hr]
Terlihat pada gambar 9 Oil Condition akan dipengaruhi  oleh  NIT  (Nitration),  OXI (Oxsidation),  TBN  (Total  Base  Number)  dan SUL (Sulfur). Nilai Sulfur terlihat lebih tinggi dari  nilai  yang  lainnya,  dimana  nilai  sulfur tertinggi  pada  1148  Meter  [r]  dengan  nilai 19 %. Berdasarkan nilai sulfur diatas maka oli masih  dalam  keadaan  bagus.  Apabila  nilai sulfur mencapai 100 % maka oli telah tercemar dan tidak bisa digunakan lagi.

## D. Viscosity Oil
Ket : XVAR adalah X Variabel
Gambar 10 . Grafik Viscosity Oil terhadap Meter [Hr}
Terlihat  dari  gambar  10 bahwa  nilai  viscosity pada engine  oil masih  dalam  kedaan  bagus. Berdasarkan  dari  jenis  oli  yang  digunakan  yaitu SAE 15W-40 nilai CST pada temperature 100 o C adalah  14,5  dengan  nilai  batas Oil  Change pada nilai  viscosity  adalah  ±  3  CST  (11,5  –  17,5 Centistokes). Hasil pengujian Lab S.O.S diperoleh nilai viscosity rata-rata sebesar 13,11 centistokes, dengan  nilai  terendah  sebesar  12,80  centistokes pada 1.148 Meter [Hr] dan nilai tertinggi sebesar 13,3 centistokes pada 1.426 Meter [Hr].

## IV. K ESIMPULAN
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan pada Oil  Engine excavator  kelas  sebelas  ton,  dapat diambil  kesimpulan  bahwa  : Engine  excavator kelas  sebelas  ton  milik  dinas  lingkungan  hidup provinsi  sumatera  barat  yang  berlokasi  disolok
masih  dalam  kedaan  bagus,  dikarenakan  tidak adanya  pencemaran  oli engine yang  diluar spesifikasi yang telah ditentukan (Wear Metal, Oil Condition,  Contaminant  dan  dari  segi  Viscosity dari  Oli) .  Dari  hasil  penelitian  yang  diperoleh terlihat pengaruh yang paling besar dari perubahan kuliatas  oli  akibat  pemakaian  adalah  dari  segi bahan bakar/fuel yang digunakan. Terlihat masih tingginya  kadar  sulfur  pada  oli  yang  telah  di  uji, kadar sulfur yang ada pada oli akan mempengaruhi dari kualitas fungsi oli.

## A CKNOWLEDGEMENTS
Ucapan  terimakasih  kepada  pihak  yang  telah memberikan banyak bantuan sampai penelitian ini dapat  terlaksana  dengan  lancar  sesuai  dengan waktu  yang  telah  ditentukan,  terimakasih  kepada Pusat Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat Politeknik Negeri Padang yang telah menfasilitasi  pembiayaan  penelitian  ini,  Ibu  Siti Yuniarti  selaku  Sr.  Supervisor  –  Lab  Operation S.O.S  PT  Trakindo  Utama  ,  BSD  .  Lab.  JAVA. Beserta  Team.  Telah  memberikan  kesempatan kepada  penulis  dan  team  dalam  melakukan pengambilan data dari sample yang telah diambil pada unit excavator kelas sebelas ton milik dinas lingkungan  hidup  provinsi  Sumatera  Barat  dan Bapak  Sular  selaku  pegawai  dinas  lingkungan hidup Provinsi Sumatera Barat. Telah memberikan kesempatan kepada penulis dan team
untuk menjadikan unit oli engine excavator untuk dijadikan sampel untuk penelitian ini.

## R EFERENCES
[1] Knowledge  Brightens.  Character  Bilding Brightens Others` Lives. Fundamental System Power Train, (2014) ; Training Center Dept.
PT Trakindo Utama [2] Udin Permana, Jamal. "Analisis Perbandingan  Pemakaian  Oli  Pelumas  Pada Engine Pesawat Terbang Jenis Cfm56-7 Dan Engine  Cfm  Leap-1b."  Jurnal  Teknik  10.2 (2021).
[3] Apriana,  Asep,  Fitri  Wijayanti,  and  Arnol Wibi  Ernando.  "Penerapan  Alat  Bantu Pengisian  Dan  Pengurasan  Oli  Engine  Di Bengkel  Alat  Berat  Politeknik  Negeri Jakarta."  Seminar  Nasional  Teknik  Mesin. Vol. 9. No. 1. 2019.
[4] Knowledge  Brightens.  Character  Bilding Brightens Others` Lives. S.O.S (Schedule oil sampling),  hal.  31  (2014)  ;  Training  Center Dept. PT Trakindo Utama
[5] Knowledge  Brightens.  Character  Bilding Brightens Others` Lives. Fundamental
Sistem  Engine,  (2014)  ;  Training  Center Dept. PT Trakindo Utama
[6] Caterpillar, Improving
Component Durability Engine, (2005); Diesel Engine are the  Heart  or  Nearly  every  Kind  of  Mining Machine