ISO Viscosity Grades

Selama bertahun-tahun, pengguna pelumas dihadapkan pada berbagai metode untuk menentukan tingkat viskositas pelumas yang digunakan dalam dunia industri. Di antaranya terdapat sistem SAE (Society of Automotive Engineers) untuk oli gear dan mesin, AGMA (American Gear Manufacturers Association) untuk oli gear, SUS (Saybolt Universal Seconds), cSt (centistokes) untuk viskositas kinematik, dan absolute viscosity.

Menambah kebingungan, terdapat dua satuan suhu (Fahrenheit dan Celsius) yang sering digunakan dalam banyak pengukuran, belum lagi viskositas yang bisa disajikan baik pada suhu 40°C (104°F) atau 100°C (212°F). Meskipun semua metode tersebut memiliki fungsi masing-masing, sebagian besar praktisi pelumasan akhirnya memilih dan menggunakan satu metode utama sebagai dasar dalam pemilihan produk. Bagi orang yang baru terjun ke bidang pelumasan, banyaknya pilihan ini bisa membingungkan, terutama jika pemasok pelumas tidak mencantumkan sistem viskositas yang dikenal luas pada label produknya. Masalah menjadi lebih rumit ketika perancang mesin harus menentukan viskositas pelumas dengan cara yang dapat dipahami pengguna peralatan dengan jelas tanpa harus berkonsultasi ke pihak luar. Hal ini menegaskan perlunya sistem penetapan viskositas yang diterima secara universal — satu sistem yang dapat digunakan oleh praktisi pelumasan, pemasok pelumas, dan insinyur desain mesin secara bersamaan, dengan kebingungan seminimal mungkin. Pada tahun 1975, Organisasi Standar Internasional (ISO) bekerja sama dengan American Society for Testing and Materials (ASTM), Society for Tribologists and Lubrication Engineers (STLE), British Standards Institute (BSI), dan Deutsches Institute für Normung (DIN) menyepakati satu pendekatan untuk meminimalkan kebingungan ini. Sistem ini dikenal sebagai ISO Viscosity Grade (ISO VG).

Apa itu ISO Viscosity?

Viskositas adalah ukuran sejauh mana oli menolak untuk mengalir (gaya geser) dalam kondisi tertentu. Secara sederhana, viskositas menunjukkan sejauh mana oli cenderung bertahan di tempatnya ketika ditekan atau digeser oleh komponen mekanis yang bergerak. Bayangkan seorang atlet ski air yang membelah permukaan air. Air memiliki viskositas sekitar 1 centistoke (cSt)—ini adalah nilai paling rendah dalam skala cSt. Kita bisa melihat seberapa besar air yang terpental ketika seorang profesional ski air melewati lintasan. Tapi jika sang atlet meluncur di atas danau yang berisi oli roda gigi SAE 90 atau ISO 220, dan semua kondisi lainnya tetap sama, maka semprotan cairan yang dihasilkan akan jauh lebih sedikit karena cairan tersebut jauh lebih resisten terhadap tekanan dari papan ski. Dalam dunia desain mesin, ada dua perspektif penting mengenai resistensi aliran fluida:

Viskositas absolut (atau dinamis) — menggambarkan bagaimana cairan merespons tekanan, seperti dalam saluran hidrolik bertekanan, dan diukur dalam satuan centipoise (cP).
Viskositas kinematik — menggambarkan bagaimana cairan mengalir hanya karena gaya gravitasi, dan diukur dalam satuan centistoke (cSt) seperti yang telah dibahas sebelumnya.

Keduanya berkaitan melalui berat jenis dari cairan tersebut. Untuk mendapatkan viskositas absolut (cP), Anda dapat mengalikan viskositas kinematik (cSt) dengan berat jenis fluida, atau mengukurnya langsung dengan alat khusus bernama viskometer absolut. Bagi praktisi pelumasan industri, satuan yang paling sering digunakan adalah centistoke (cSt). Namun, untuk oli yang sudah digunakan (in-service oils), ada baiknya juga mengukurnya dalam satuan viskositas absolut. Ini karena berat jenis pelumas bisa berubah seiring waktu—biasanya meningkat—yang berarti ukuran dalam cSt bisa menyesatkan. Bisa saja suatu oli telah melampaui batas viskositas absolut mesin, padahal nilai cSt-nya masih terlihat normal. Jadi, viskositas adalah ukuran seberapa besar resistensi suatu cairan terhadap aliran. Air memiliki viskositas rendah sekitar 1 cSt, sedangkan madu bisa memiliki viskositas sangat tinggi, misalnya 1.000 cSt. Jika suatu mesin menanggung beban besar, perancangnya akan memilih pelumas dengan viskositas tinggi agar tidak mudah tergeser—seperti madu. Sebaliknya, jika mesin beroperasi dengan kecepatan sangat tinggi, maka dibutuhkan pelumas yang mampu cepat berpindah tempat mengikuti gerakan. Dalam kebanyakan kasus, sebuah mesin hanya perlu mempertimbangkan salah satu dari dua kondisi ini, tapi dalam beberapa kasus, bisa jadi harus menangani keduanya sekaligus.

Nilai viskositas sendiri ditentukan menggunakan alat laboratorium bernama viskometer. Untuk oli pelumas, viskometer biasanya bekerja berdasarkan gravitasi, bukan tekanan. Bayangkan viskometer kinematik sebagai tabung kaca panjang yang diisi oli dalam jumlah tertentu. Pengukuran dilakukan dengan melihat berapa lama waktu yang dibutuhkan oli untuk mengalir melalui tabung tersebut dalam kondisi standar tertentu. Karena kondisinya dapat diulang, maka hasil pengukuran waktu tersebut juga akan konsisten. Analogi sederhananya adalah seperti menuangkan cairan dari corong. Semakin kental cairannya, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk mengalir. Air mungkin hanya butuh satu detik. Tapi jumlah madu yang sama bisa butuh seribu detik (secara hipotetis). Kita juga tahu bahwa suhu mempengaruhi viskositas: semakin dingin cairan, semakin kental; semakin panas, semakin encer. Dengan mempertimbangkan semua variabel ini, beberapa organisasi internasional akhirnya sepakat untuk menciptakan sistem pengklasifikasian pelumas yang dapat digunakan secara seragam untuk memudahkan komunikasi, edukasi, dan perlindungan kepentingan semua pihak.

Tujuan dari Sistem ISO VG

Tujuan dari sistem klasifikasi viskositas ISO adalah untuk menetapkan metode pengukuran viskositas sehingga pemasok pelumas, perancang peralatan, dan pengguna memiliki dasar yang sama (terstandarisasi) dalam menentukan atau memilih pelumas cair industri. Berbagai pendekatan telah dikaji secara mendalam sebelum Komite Teknis ISO (TC23) menyepakati satu metode yang logis dan mudah digunakan. Sejak awal, beberapa kriteria penting dijadikan pertimbangan utama, antara lain:

Mengacu pada suhu nominal dalam sistem industri sebagai titik referensi pelumas.
Menggunakan pola yang mempertimbangkan ketidakpastian akibat toleransi dimensi dalam proses manufaktur.
Mengadopsi pola yang konsisten, sehingga nilai viskositas dapat ditentukan naik atau turun dengan keterulangan yang masuk akal.
Menetapkan jumlah tingkat viskositas yang terbatas, agar mudah dikelola dan dipahami.

Suhu referensi untuk klasifikasi ini harus cukup dekat dengan pengalaman penggunaan rata-rata di industri, dan berkaitan erat dengan suhu standar lain yang digunakan dalam pengukuran properti seperti viscosity index (VI), yang dapat membantu dalam mendefinisikan jenis pelumas. Setelah dilakukan studi terhadap berbagai kemungkinan suhu referensi, suhu 40ºC (104ºF) ditetapkan sebagai suhu yang paling sesuai untuk klasifikasi pelumas industri, sekaligus untuk mendefinisikan sifat pelumas lainnya seperti VI. Oleh karena itu, sistem klasifikasi viskositas ISO ini berdasarkan pada viskositas kinematik pada suhu 40ºC (104ºF).

Untuk digunakan langsung dalam perhitungan desain teknik — di mana viskositas kinematik pelumas hanyalah salah satu dari banyak parameter — diperlukan bahwa lebar rentang setiap tingkat viskositas (toleransi) tidak lebih dari ±10 persen dari nilai nominal. Batasan ini mencerminkan tingkat ketidakpastian (nilai tengah) yang setara dengan toleransi dimensi dalam manufaktur. Keterbatasan ini, ditambah dengan kebutuhan agar jumlah tingkat viskositas tidak terlalu banyak, mendorong penggunaan sistem yang memiliki jarak (gap) antar tingkat viskositas. Sistem klasifikasi ini menentukan 20 tingkat viskositas dalam rentang 2 hingga 3200 milimeter persegi per detik (1 mm²/s = 1 cSt) pada suhu 40ºC (104ºF). Untuk cairan berbasis minyak bumi, rentang ini mencakup mulai dari minyak tanah (kerosene) hingga oli silinder. Setiap tingkat viskositas diberi nama berdasarkan angka bulat terdekat dari nilai tengah viskositas kinematiknya pada suhu 40ºC, dalam satuan mm²/s, dan diizinkan memiliki rentang ±10% dari nilai tersebut. Kedua puluh tingkat viskositas beserta batas bawah dan atasnya dicantumkan dalam Tabel 1. Klasifikasi ini didasarkan pada prinsip bahwa nilai tengah (nominal) viskositas kinematik setiap tingkat viskositas kira-kira 50% lebih tinggi dari tingkat sebelumnya. Pembagian setiap dekade ke dalam enam langkah logaritmik yang setara menghasilkan sistem seperti ini dan memungkinkan progresi yang seragam antar dekade. Deret logaritmik tersebut telah dibulatkan untuk menyederhanakan penggunaannya. Meski begitu, deviasi maksimum dari nilai tengah viskositas terhadap deret logaritmik hanya sekitar 2,2%, yang dianggap masih dapat diterima. Tabel 2 menyatukan beberapa metode pengukuran viskositas populer dalam satu tabel. Jika praktisi sudah terbiasa dengan salah satu metode pengukuran, mereka dapat menarik garis horizontal pada viskositas yang mereka kenal dan melihat korelasi viskositas tersebut dalam satuan lainnya. Meskipun benar bahwa beberapa tingkat viskositas mungkin tidak lagi digunakan karena perusahaan beralih ke standar ISO, pengguna tidak diwajibkan untuk meninggalkan produk tersebut. Lebih lanjut, sistem ISO VG tidak dimaksudkan sebagai indikator kualitas pelumas. Keberadaan angka ISO VG pada sebuah produk tidak mencerminkan performa atau karakteristik teknisnya. Penetapan sistem ISO ini dikembangkan sejak tahun 1975, dan versi terbaru dirilis pada tahun 1992 melalui ISO 3448, yang mencakup 20 tingkat viskositas. Rentang ini mencakup hampir semua jenis aplikasi pelumas yang umum ditemui oleh para praktisi industri. Komunitas manufaktur pelumas telah menerima sistem ISO ini dan mendedikasikan banyak sumber daya untuk menyesuaikan produk lama maupun baru dengan sistem pengklasifikasian ini. Meskipun kita yang belajar soal pelumas dari para mentor di bengkel mobil mungkin tidak akan serta-merta meninggalkan sistem viskositas SAE (misalnya SAE 10, 20, 30, 40, 50), penggunaan sistem ISO VG di dunia industri pelumas akan semakin dominan di masa depan.