Pengertian Viskositas - Pertamina One Solution

Viskositas adalah sifat atau ukuran kekentalan atau ketebalan fluida atau zat cair. Ini menggambarkan seberapa sulit fluida tersebut mengalir atau mengalir, dengan kata lain, seberapa resisten fluida terhadap perubahan bentuk atau gerakan. Viskositas tergantung pada sifat-sifat fisik dan kimia fluida, termasuk suhu, tekanan, dan komposisi kimia, serta kecepatan aliran fluida itu sendiri. Viskositas umumnya diukur dalam satuan SI yang disebut pascal-sekon (Pa·s) atau milidetik-sekon (mPa·s).

Viskositas merujuk pada sifat kekentalan atau ketebalan fluida, yang terjadi akibat gesekan antara molekul cairan. Jika suatu cairan mudah mengalir, maka viskositasnya rendah, sedangkan jika suatu bahan sulit mengalir, maka viskositasnya tinggi. Newton mengembangkan hukum aliran kental, yang menurutnya gaya geser cairan konstan dalam kaitannya dengan gesekannya. Hal ini berlaku untuk fluida Newtonian, di mana perbandingan antara tegangan geser (s) dan kecepatan geser (g) tetap konstan, dan disebut sebagai parameter viskositas.

Baca Artikel Lainnya : Penegrtian Biodiesel

Aliran viskos dapat dijelaskan sebagai aliran fluida yang terjadi di antara dua bidang sejajar yang dilapisi oleh lapisan fluida tipis. Jika suatu gaya diberikan pada suatu bidang atas, kemudian menyebabkan bidang tersebut bergerak melalui kecepatan konstan v, maka setiap lapisan fluida yang ada di bawahnya kemudian akan saling bergeseran. Namun, jika tingkatan atas tidak memberikan beban pada lapisan cair yang ada di bawahnya, lapisan cair tidak akan mengalami gaya tekan.

Pada aliran viskos, setiap lapisan fluida memberikan tegangan geser yang seragam, di mana tegangan geser tersebut sebesar F/A dan kecepatan lapisan fluida paling atas sebesar v, sedangkan kecepatan lapisan paling bawah adalah nol. Oleh karena itu, kecepatan geser pada suatu lapisan fluida pada jarak y dari bidang tetap dapat dihitung tanpa adanya tekanan fluida.

Viskositas adalah sifat dari ketebalan lapisan cairan ketika lapisan-lapisan tersebut saling bergeser. Hal ini juga mengindikasikan adanya gesekan dalam fluida, yang menyebabkan hambatan ketika fluida bersinggungan dengan sebuah benda. Besar viskositas menunjukkan seberapa kental atau mudah mengalirnya fluida.

Dalam fluida ideal, tidak ada viskositas yang menghambat lapisan-lapisan fluida saat bergeser satu di atas yang lain. Pada tabung penampang dengan jenis sama, setiap lapisan dari fluida ideal bergerak melalui kecepatan sama, termasuk pada lapisan yang tidak jauh dari dinding tabung.

Namun, ketika viskositas hadir, kecepatan lapisan-lapisan fluida tidak sama, dan lapisan yang berdekatan dengan dinding pipa bahkan tidak bergerak sama sekali (v = 0), sedangkan lapisan

pada pusat pipa memiliki kecepatan terbesar. Setiap orang dapat memahami viskositas melalui percobaan dengan dua keping sejajar, dimana keping atas bergerak dengan kecepatan v relatif terhadap keping bawah yang stasioner, dan suatu gaya F diperlukan untuk memindahkan keping atas. Gaya yang diperlukan akan semakin besar pada fluida yang lebih kental, seperti madu, dan semakin kecil pada fluida yang kurang kental, seperti air.

Sebuah gaya F diperlukan untuk menarik pelat atas melawan gaya gesek yang disebabkan oleh fluida kental, yang bergantung pada beberapa faktor. Bidang kontak pelat atas A dengan fluida kental mempengaruhi gaya F yang diperlukan sedemikian rupa sehingga gaya sebanding dengan bidang kontak (F 8 A). Selain itu, kecepatan tetap v juga mempengaruhi besar gaya F yang diperlukan, sehingga gaya sebanding dengan kelajuan (F 8 v). Selanjutnya, jarak y antara keping atas dan keping bawah juga mempengaruhi besar gaya F yang diperlukan, sehingga gaya berbanding terbalik dengan jarak y. Ketiga pernyataan tersebut dapat digabungkan dengan menggunakan konstanta kesebandingan ? (koefisien viskositas), sehingga diperoleh hubungan F = ?Av/y. Konstanta kesebandingan ? menggambarkan besarnya gaya gesekan yang dihasilkan oleh fluida kental ketika lapisan fluida bergerak dengan kelajuan tetap v untuk luas lapisan A dan letaknya pada jarak y dari permukaan yang tidak bergerak.

Fluida yang lebih kental memiliki nilai koefisien viskositas yang lebih besar daripada fluida yang lebih encer. Menurut Hukum Stokes, ketika sebuah benda bergerak dengan kecepatan tertentu dalam fluida yang kental, benda tersebut akan mengalami gaya gesekan oleh fluida. Nilai koefisien k dalam hukum Stokes tergantung pada bentuk geometri dari benda tersebut, dan untuk benda yang berbentuk bola, koefisien k sama dengan 6pr.

Jika sebuah benda dijatuhkan bebas dalam fluida yang kental, benda tersebut akan menerima gaya apung dan juga akan mengalami gaya gesekan fluida yang berlawanan arah dengan gerak benda (gaya Stokes). Kecepatan benda tersebut akan semakin meningkat dan pada suatu titik akan mencapai kecepatan tetap yang disebut sebagai kecepatan terminal (vT).

Kekentalan fluida, baik zat cair maupun zat gas, bervariasi tergantung pada jenis fluida yang digunakan. Viskositas atau kekentalan merupakan hasil dari gaya gesekan yang terjadi antara molekul-molekul di dalam fluida saat fluida tersebut mengalir. Gaya kohesi atau gaya tarik-menarik antar molekul sejenis menyebabkan viskositas pada zat cair, sedangkan pada zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antar molekul. Biasanya, zat cair yang lebih encer seperti air cenderung lebih mudah mengalir, sementara zat cair yang lebih kental seperti minyak goreng atau madu cenderung lebih sulit mengalir. Namun, tingkat kekentalan suatu fluida juga tergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu suatu zat cair, maka kekentalannya akan semakin berkurang, sedangkan pada zat gas, semakin tinggi suhu maka kekentalannya akan semakin meningkat. Ini dapat terlihat pada minyak goreng yang menjadi lebih cair saat dipanaskan dan pada zat gas yang semakin kental ketika suhu semakin tinggi.

Viskositas atau kekentalan hanya terdapat pada fluida riil atau nyata, yang biasa kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari seperti air, sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida riil berbeda dengan fluida ideal yang sebenarnya tidak ada dalam kehidupan sehari-hari, tetapi digunakan sebagai model untuk membantu analisis aliran fluida dalam pokok bahasan Fluida Dinamis. Hal

ini mirip dengan cara kita memperlakukan benda sebagai benda tegar meskipun dalam kenyataannya tidak ada benda yang benar-benar tegar atau kaku, hal ini dilakukan untuk memudahkan analisis. Koefisien viskositas diukur dalam satuan SI Ns/m2 atau Pa.s dan dalam satuan CGS dyn.s/cm2 atau poise (P), sering juga dinyatakan dalam sentipoise (cP), di mana 1 cP sama dengan 1/100 P. Satuan poise dinamakan demikian untuk menghormati Jean Louis Marie Poiseuille, seorang ilmuwan Perancis yang berjasa dalam bidang aliran fluida.

Satu poise sama dengan satu dyn.s/cm2 atau sama dengan seperseratus N.s/m2. Tabel di bawah ini menunjukkan koefisien viskositas untuk beberapa jenis fluida, dimana pada suhu yang lebih rendah biasanya zat cair menjadi lebih kental sehingga koefisien viskositasnya semakin besar, seperti pada oli mesin, madu, dan fluida kental lainnya. Sebaliknya, gas biasanya menjadi kurang kental jika suhu turun. Semakin kecil nilai ?, semakin mendekati fluida ideal, di mana untuk fluida ideal nilai ? sama dengan nol.

Teori dasar viskositas menjelaskan bahwa viskositas adalah sifat dari fluida yang menunjukkan kemampuannya untuk memberikan tahanan terhadap tegangan geser yang diberikan. Istilah kekentalan sering digunakan untuk menggambarkan viskositas. Viskositas terjadi karena adanya kohesi dan pertukaran momentum molekuler antara lapisan-lapisan fluida saat aliran terjadi. Hal ini menyebabkan terjadinya tegangan tangensial atau geser antara lapisan yang bergerak. Kecepatan lapisan yang lebih dekat pada permukaan yang bergerak lebih tinggi daripada lapisan yang lebih jauh akibat gradien kecepatan. Fluida yang memiliki viskositas lebih tinggi akan mengalir lebih lambat dalam pipa dibandingkan dengan fluida yang memiliki viskositas lebih rendah.

Ketika suatu benda bergerak dalam fluida dengan viskositas yang lebih tinggi, maka benda tersebut akan mengalami gaya gesekan viskositas yang lebih besar bila dibandingkan dengan benda yang bergerak dalam fluida dengan viskositas yang lebih rendah.

Baca Artikel Lainnya : Cara membuat Bio Solar

Adapun tujuan dari mempelajari viskositas adalah untuk dapat memahami bahwa benda yang bergerak dalam fluida akan mengalami gesekan akibat dari kekentalan fluida. Selain itu, dengan mempelajari viskositas, maka dapat juga membantu dalam menentukan koefisien kekentalan dari suatu fluida.

Kemudian, terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi viskositas antara lain yaitu seperti koefisien kekentalan fluida itu sendiri, massa jenis fluida, bentuk atau ukuran partikel fluida, dan suhu. Cairan dengan partikel besar dan tidak teratur memiliki viskositas yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan cairan dengan partikel kecil dan teratur. Suhu juga mempengaruhi dari viskositas, di mana semakin tinggi suhu dari suatu cairan, maka semakin rendah pula viskositasnya, sedangkan semakin rendah suhu dari suatu cairan, maka semakin tinggi pula viskositasnya.

Teori viskositas memiliki berbagai aplikasi, salah satunya ada pada pembuatan pelumas mesin atau oli. Pelumas mesin ini umumnya dikenal sebagai oli, dan memiliki peran yang sangat penting dalam perawatan berbagai macam kendaraan bermotor.

Setiap jenis mesin membutuhkan tingkat viskositas yang berbeda, yang ditentukan oleh ketebalan atau resistensi dari aliran oli. Penting untuk memilih merek oli dengan koefisien viskositas yang sesuai dengan jenis mesin sebelum digunakan. Ini adalah langkah penting dalam menjaga motor dan peralatan kendaraan, mencegah kerusakan dan pemborosan.

Masyarakat umum biasanya menganggap bahwa fungsi utama oli hanya sebagai pelumas mesin. Namun, oli juga memiliki kegunaan lainnya, seperti sebagai pendingin, pelindung karat, pembersih, dan penutup celah pada dinding mesin. Sebagai pelumas pada mesin, oli masuk ke dalam setiap celah dari mesin dan memungkinkan komponen mesin bergerak dengan lancar, sehingga mesin dapat mencapai suhu kerja optimal.

Kekentalan oli memiliki peran penting dalam mengurangi gaya gesek yang dihasilkan oleh mesin yang bergerak dan saling berkontak, serta mencegah terjadinya keausan pada mesin. Meskipun ada banyak bagian dalam mesin yang bergesekan, piston adalah bagian yang paling sering mengalami gesekan yang besar. Oleh karena itu, oli sangat penting dalam mencegah terjadinya keausan pada piston dengan memisahkan kedua permukaan yang berhubungan dan mengurangi gesekan pada piston. Selain itu, oli juga memiliki peran sebagai fluida yang dapat memindahkan panas dari ruang bakar yang mencapai suhu yang sangat tinggi ke bagian mesin yang lebih dingin, sehingga mesin tidak overheat.

Baca Artikel Lainnya : Avtur Terbuat Dari

Agar mesin dapat berfungsi dengan baik, penting untuk setiap pemilik kendaraan untuk menjaga agar tidak terjadi endapan lumpur pada mesin. Oleh karena itu, pelumas mesin yang digunakan harus semakin lengkap, seperti memiliki penambahan anti karat dan anti foam, karena teknologi mesin terus berkembang. Semakin kental oli yang digunakan, maka semakin tebal lapisan oli yang terbentuk. Lapisan oli yang halus dan kental memberikan pembersihan tambahan pada permukaan logam yang dilumasi. Namun, bila terlalu tebal, maka menghasilkan resistensi yang berlebih pada aliran oli saat berada di suhu rendah dan juga mengganggu proses pelumasan menuju komponen yang dibutuhkan.

Oleh karena itu, kekentalan oli harus sesuai pada temperatur tertinggi atau terendah saat mesin dioperasikan, karena viskositas oli berkurang saat suhu cairan dinaikkan. Semakin tinggi suhu, maka semakin rendah viskositas oli dan sebaliknya.

Oli harus memenuhi beberapa kriteria penting, di antaranya:

Kekentalannya harus cukup tinggi untuk mencegah peralatan yang bergerak tergesekan satu sama lain, namun juga tidak boleh terlalu kental sehingga mengakibatkan kebocoran dari segel.
Oli harus cukup cair pada saat awal, ketika peralatan masih dalam kondisi dingin.
Oli harus dapat membentuk lapisan pelumas yang kuat pada permukaan yang berbatasan.
Oli harus tahan terhadap oksidasi pada suhu tinggi.
Oli harus mengandung detergen dan dispersan yang cukup untuk menyerap akumulasi

endapan atau lumpur.
Tidak boleh tercipta emulsi bersamaan dengan air yang masuk melalui segel yang bocor.

Selain ditemukan pada oli, viskositas juga ditemukan pada beberapa sektor di kehidupan sehari-hari, yaitu seperti:

Dalam industri minyak, performa aliran minyak pada sistem pipa transportasi minyak berat dipengaruhi oleh temperatur permukaan yang rendah. Kekentalan minyak akan meningkat saat temperatur menurun, sehingga sulit untuk mengalir. Sensor pipa minyak mentah dapat dipergunakan untuk mengukur kekentalan suatu fluida untuk menentukan tekanan yang perlu untuk ditambahkan supaya aliran dari minyak tetap stabil.
Dalam industri makanan, viskositas digunakan pada hampir setiap proses produksi. Bahan-bahan yang berbeda seperti saus, mayones, dan saus tomat memiliki kekentalan yang berbeda-beda, jadi mengukur suhu kekentalan sangat penting untuk mencapai konsentrasi yang tepat. Viskositas juga digunakan sebagai uji kualitas produk karena dapat membedakan bahan makanan yang berkualitas tinggi dengan yang tidak.
Dalam industri otomotif, setiap mesin memerlukan oli atau pelumas dengan tingkat kekentalan yang berbeda. Kekentalan ini berkaitan dengan resistensi oli untuk mengalir, dan sangat diperhitungkan untuk mengurangi gesekan antara komponen mesin dan mencegah keausan. Misalnya, oli dapat memisahkan permukaan piston untuk mengurangi gesekan.
Di sektor industri manufaktur, viskositas penting untuk dapat mengukur viskositas dari pelumas yang digunakan di setiap mesin. Pelumas yang terlalu kental bisa menyumbat mesin dan menghambat proses manufaktur, sedangkan pelumas yang terlalu encer tidak memberikan perlindungan yang cukup pada komponen mesin saat bergerak.

Di akhir, viskositas merupakan sifat material yang penting dalam banyak aplikasi, termasuk industri minyak, makanan, otomotif, dan manufaktur. Tingkat kekentalan material memainkan peran penting dalam menentukan performa material dalam berbagai aplikasi. Memahami viskositas adalah penting untuk memilih pelumas mesin yang sesuai, menghasilkan makanan dengan konsentrasi yang tepat, serta memastikan mesin dan komponen manufaktur berfungsi dengan optimal. Semakin besar dan banyak pemahaman tentang viskositas, maka semakin baik pula kemampuan untuk dapat memaksimalkan performa material dan meningkatkan efisiensi dalam berbagai aplikasi.

Ikuti Sosial Media Kami One Solution Pertamina

Linkedin : Pertamina 1 Solution

Instagram : Pertamina1solution

Facebook : Pertamina1solution