FISIOLOGI KERJA (II)
[email protected] Teknik industri 2015
Proses Metabolisme • Proses metabolisme menghasilkan panas & energi untuk kerja lewat sistem otot manusia. • Unit/satuan yang digunakan : –1 Kilokalori = 4.2 KJ –1 Watt = 1 Joule / detik –1 liter O2 = 4.8 Kcal = 20 KJ
Pengukuran Kerja Fisik Konsep Horse Power (foot‐pounds of work per minute) oleh Taylor (tidak memuaskan) Tingkat konsumsi energi untuk mengukur pengeluaran energi Perubahan tingkat kerja jantung dan konsumsi oksigen (metode baru
Energi Kerja • Kalori kerja ini menunjukkan tingkat ketegangan otot tubuh manusia dalam hubungannya dengan: – – – – –
Jenis kerja berat Tingkat usaha kerjanya Kebutuhan waktu untuk istirahat Efisiensi dari berbagai jenis perkakas kerja Produktivitas dari berbagai variasi cara kerja
• Konsumsi Energi Total terbagi atas : – Metabolisme basal – Kalori untuk bersantai – Kalori untuk bekerja
Konsumsi Energi yang dipakai Manusia • 5000 • 4000 • 3000 Work Calories • 2000
Leisure Calories
• 1000
Basic Metabolism
•
1000 1600 2000 3000
Respon Fisiologi terhadap Kerja • Denyut nadi pada saat istirahat (resting pulse) adalah rata‐ rata denyut nadi sebelum pekerjaan dimulai • Denyut nadi selama bekerja (working pulse) adalah rata‐ rata denyut nadi selama seseorang bekerja • Denyut nadi untuk kerja (work pulse) adalah selisih antara denyut nadi selama bekerja dan selama istirahat • Denyut nadi selama istirahat total (total recovery cost) adalah jumlah aljabar denyut nadi dari berhentinya denyut pada saat suatu pekerjaan selesai dikerjakan sampai dengan denyut berada pada kondisi istirahat • Denyut kerja total (total work or cardiac cost) adalah jumlah denyut jantung dari mulainya suatu pekerjaan sampai dengan denyut berada pada kondisi istirahatnya (resting level)
Penentuan konsumsi energi • Secara langsung ‐ mengetahui konsumsi oksigen ‐ Douglas Bag ‐ Oxylog • Secara tidak langsung ‐ mengetahui kecepatan denyut jantung.
The Douglas Bag
Oxylog
Konsumsi Energi berdasarkan Konsumsi Oksigen
1
• Konsumsi oksigen adalah merupakan faktor dari proses metabolisme yang berhubungan dengan konsumsi energi. • Konsumsi oksigen akan tetap diperlukan walau sedang tidak bekerja/istirahat ‐ Metabolisme bassal • energi total (gross energy): energi yang dibutuhkan saat bekerja • Konsumsi energi bersih (net energy): energi total dikurangi metabolisme bassal Net energy = energi total – metabolisme bassal
A
Metabolisme Basal
• Adalah konsumsi energi secara konstant pada saat istirahat. • Pria (70 kg) : 1700 kcal/24 jam • Wanita (60 kg) : 1400 kcal/24 jam • Pada kondisi metabolisme basal semua energi kimia dari zat makanan dikonversi mjd panas
B
Kalori Untuk Bekerja
• Konsumsi energi dimulai pada saat pekerjaan fisik dimulai. • Semakin berat beban kerja fisik tersebut, maka semakin banyak pula konsumsi energinya kalori kerja Kalori kerja = konsumsi energi bekerja – konsumsi energi istirahat
2
Konsumsi Energi Berdasarkan Denyut Jantung
• Kondisi normal / istirahat, laju detak jantung manusia berkisar diantara 70 bit/menit. • Kondisi bekerja, rata‐rata laju detak jantung mengalami kenaikan menjadi sekitar 110 bit/menit.
Siklus Denyut Jantung (Grandjean, 1986)
Pengukuran Denyut Jantung • Menggunakan alat seperti cardio tachometer dan pulse meter • Diukur secara manual dengan meraba denyutan pada arteri radialis kemudian Rumus :
Cardio Tachometer
Pulse Meter
Denyut nadi maksimum (DNM) Maks denyut nadi = 200‐0.65 x usia (dalam tahun)
Persamaan Konsumsi Energi a. Persamaan Garg (1976) Persamaan untuk mengestimasi pengeluaran energi pada pekerjaan pengangkatan beban (waters et al, 1994)
Notasi : E = Pengeluaran energi (Kkal/menit) BW = Berat Badan (lbs) L = Berat angkatan S = Jenis Kelamin (pria = 1 , wanita = 0) F = Frekuensi angkatan (angkatan/menit)
b. Persamaan astuti (1985)
C. Persamaan Rahmaniar (2007)
Setelah kecepatan denyut jantung di konversikan ke energi, maka pengeluaran energi untuk kerja tertentu dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Dengan : KE = Konsumsi Energi (kilokalori) Et = Pengeluaran energi setelah kerja (kilokalori) Ei = Pengeluaran energi saat istirahat (kilokalori)
Kriteria pekerjaan berdasar konsumsi oksigen, denyut jantung, dan energy expenditure
Kerja-Konsumsi Oksigen dan Denyut Nadi Assesment of Work Load
Oxygen Consm L/mnt
Lung Ventilation L/mnt
Rectal Temp 0C
Heart Rate Pulse/mnt
Very Low (resting)
0.25-0.3
6-7
37.5
60-70
Low
0.5-1
11-20
37.5
75-100
Moderate
1-1.5
20-31
37.5-38
100-125
High
1.5-2
31-43
38-38.5
125-150
Very High
2-2.5
43-56
38.5-39
150-175
Extremely High (e.g sport)
2.4-4
60-100
Over 39
Over 175
21
Efisiensi Penggunaan Energi kerja eksternal x 100% konsumsi energi total Energi
Energi
total
untuk
or
kerja eksternal x 100% energi untuk bekerja Panas
Energi eksternal
eksternal Energi internal
kerja
Metabolisme Dasar
Aktivitas
}
Panas dalam tubuh
% Efisiensi
Mencangkul:cangkul pendek,postur membungkuk
3
Naik turun tangga (ladder)
19
Naik turun tangga (stairs)
23 22
Faktor Apa yang Berpengaruh Terhadap Kapasitas Kerja ?
Personal )Berat Badan )Umur→ kapasitas aerobik usia 60 tahun 70% dari usia 25 tahun )Konsumsi alkohol )Merokok )Training )Status gizi dan kesehatan )Motivasi
Lingkungan 9 Polusi 9 Kualitas udara dalam ruangan 9 Ventilasi 9 Kebisingan 9 Panas atau dingin yang ekstrim 9 Iklim 9 Ketinggian
23
Penilaian Beban Kerja FISIK • Beban kerja fisik tidak hanya ditentukan oleh jumlah kalori yang dikonsumsi, tetapi juga ditentukan oleh jumlah otot yang terlibat dan beban statis yang diterima serta tekanan panas dari lingkungan kerjanya yang dapat meningkatkan denyut nadi. • denyut nadi lebih mudah dan dapat digunakan untuk menghitung indek beban kerja. Salah satu cara yang sederhana untuk menghitung denyut nadi adalah dengan merasakan denyutan pada arteri radialis pada pergelangan tangan.
Standard Energi Kerja Maksimum energi yang dikonsumsi untuk melaksanakan kerja fisik berat secara terus menerus = 5,2 Kkal/menit Dapat pula dikonversikan dalam bentuk: – Konsumsi oksigen = 1,08 liter Oksigen/menit – Tenaga/Daya = 21,84 KJ/menit = 364 watt
Penerapan Konsumsi Energi • Perancangan kerja untuk pemindahan beban variabel ysng ditinjau berat beban yang diangkat. • Perancangan produk yang mengaplikasikan energi yang dikonsumsi pekerja.
Studi Kasus : I Seorang pekerja beraktivitas mengangkat beras beratnya 50 Kg. Denyut jantung sebelum bekerja adalah 90 pulse , setelah bekerja 130 pulse.Hitunglah konsumsi energi pekerja berdasarkan persamaan astuti!
FATIGUE Kelelahan pada syaraf dan otot sehingga tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya Kelelahan meliputi : 1. Industry fatique: penurunan dalam performansi kerja Pengurangan dalam kecepatan dan kualitas output yang terjadi bila melewati suatu periode tertentu 2. Psikologis fatique: pengurangan dalam kapasitas kerja perusakan otot atau ketidakseimbangan susunan saraf untuk memberikan stimulus 3. Fungtional fatique : laporan‐laporan subyektif dari pekerja berhubungan dengan perasaan gelisah dan bosan
Pengaturan Waktu Kerja dan Istirahat • Tujuan pemberian waktu istirahat :
)Mencegah kelelahan→penurunan kemampuan fisik dan mental, hilangnya efisiensi kerja )Kesempatan tubuh untuk pemulihan dan penyegaran )Kesempatan untuk kontak sosial
• Macam istirahat
)Istirahat spontan : istirahat pendek setelah pembebanan kerja )Istirahat curian : terjadi jika beban kerja tak dapat diimbangi oleh kemampuan kerja )Istirahat tergantung dari prosedur kerja )Istirahat yang ditetapkan atas peraturan perundangan
• Pengaturan jam kerja yang baik→minimalisasi istirahat spontan dan curian
Pengukuran periode istirahat • Murrel (1965), tubuh masih punya cadangan 25kcal sebelum muncul asam laktat • Jika bekerja >5,2 kcal/menit cadangan energi akan hilang • 1 L oksigen setara dengan 4,8 kcal • Berdasarkan kapasitas oksigen R= T(b‐s)/(b‐0.3) R= istirahat yang dibutuhkan (menit) T= panjang periode kerja (menit) b= kapasitas oksigen saat kerja(L/min) s= kapasitas oksigen saat istirahat (L/min)
Panjang Periode Kerja dan Istirahat A
Lamanya Waktu Kerja
25 Tw = menit K −5 K = konsumsi energi selama pekerjaan berlangsung (kkal/mnt) (K‐5) = habisnya cadangan energi (kkal/mnt) Tw
= waktu kerja (working time), (menit)
B
Lamanya Waktu Istirahat
T (K − S ) TR = K − 1.5 T = total waktu kerja (menit) K = konsumsi energi rata‐rata (kkal/menit) S =pengeluaran energi rata‐rata yang direkomendasikan (biasanya 4 atau 5 kkal/menit)
• Lamanya waktu istirahat diharapkan cukup untuk menghasilkan cadangan energi tersebut • Diasumsikan bahwa selama istirahat jumlah energi adalah 1,5 kcal/menit • Tingkat energi dimana cadangan energi akan dapat dibangun kembali adalah (5,0‐1,5) kcal/menit, Maka periode istirahatnya adalah:
Waktu istirahat ini adalah konstan dan diasumsikan berdasar pada cadangan energi 25 Kkal sebelum munculnya asam laktat
Studi Kasus : II Suatu aktivitas kerja memerlukan energi rata‐ rata sebesar 5,2 Kcal/mnt selama periode 1 jam. Standart beban kerja normal = 4KCal/mnt. Berapa waktu istirahat yang diperlukan?
Studi Kasus : III Pekerjaan Mencangkul (Shovelling) energi yang dikeluarkan adalah sebesar 9 Kkal/menit maka waktu kerjanya ?
Studi Kasus : IV Dilakukan pengukuran denyut jantung terhadap pekerja selama 30 menit. Pengukuran dilakukan setiap 1 menit dengan menggunakan alat pengukur denyut jantung. Aktivitas yang dilakukan adalah pekerja melakukan kegiatan pengeboran dan kegiatan memotong balok kayu. Berikut adalah hasil pengukuran aktivitas denyut jantung selama 30 menit. Hitunglah waktu kerja dan waktu istirahat yang dibutuhkan oleh pekerja.
Menit ke
Denyut Nadi
1
119
16
120
2
124
17
121
3
114
18
123
4
120
19
121
5
118
20
121
6
119
21
122
7
112
22
129
8
113
23
110
9
122
24
112
10
122
25
118
11
113
26
128
12
119
27
128
13
121
28
116
14
125
29
114
15
122
30
125
Menit ke
Denyut Nadi
37
Evaluasi ‘Non physical stress’
) Mental stress dapat dideteksi melalui perubahan detak jantung ) Kalaeque (1981), melakukan penelitian pengaruh faktor mental terhadap pekerja di pabrik tembakau. ) Kelompok yang puas dalam bekerja→81 denyut/menit ) Kelompok yang tidak puas→91 denyut/menit
) Pengukuran dengan kuesioner psikologi . 38
Fitness for Work ) Kinerja kerja tergantung dari : ) Tingkat keterampilan ) Motivasi ) Physical fitness
) Fitness and Health ? ) Health →tidak menderita sakit ) Fitness →Kapasitas kardiovaskuler dan VO2 max ) Prinsip ‘fit the task to the men’ →not possible to redesign the working environment, menempatkan pekerja sesuai dengan antara karakteristik fitness pekerja dan tuntutan tugas. ) Contoh : )Kategori A, denyut jantung <120 denyut/menit, cocok untuk pekerjaan yang memerlukan usaha keras )Kategori B, 121‐140 denyut/menit, untuk pekerjaan yang tidak terlalu sulit, tidak dalam lingkungan kerja yang panas 39
