FISIOLOGI KERJA(II)

hanna.udinus@gmail.com

Teknik industri 2015

Proses Metabolisme• Proses metabolisme menghasilkan panas & energi untuk kerja lewat sistem ototmanusia. 

• 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 otottubuh 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

• 1000

• 1000         1600             2000          3000

Basic Metabolism

Leisure Calories

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 denyutpada saat suatu pekerjaan selesai dikerjakan sampaidengan denyut berada pada kondisi istirahat

• Denyut kerja total (total work or cardiac cost) adalahjumlah denyut jantung dari mulainya suatu pekerjaansampai dengan denyut berada pada kondisi istirahatnya(resting level)

Penentuan konsumsienergi

• Secara langsung ‐mengetahui konsumsioksigen‐ Douglas Bag‐ Oxylog

• Secara tidak langsung ‐mengetahuikecepatan denyut jantung.

The Douglas Bag Oxylog

Konsumsi Energi berdasarkanKonsumsi Oksigen

• Konsumsi oksigen adalah merupakan faktor dari proses metabolisme yang berhubungan dengan konsumsienergi.

• Konsumsi oksigen akan tetap diperlukan walau sedangtidak bekerja/istirahat ‐Metabolisme bassal

• energi total (gross energy): energi yang dibutuhkansaat bekerja

• Konsumsi energi bersih (net energy): energi total dikurangi metabolisme bassal

Net energy = energi total – metabolisme bassal

1

A

• 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

Metabolisme Basal

B

• Konsumsi energi dimulai pada saat pekerjaan

fisik dimulai.

• Semakin berat beban kerja fisik tersebut, maka semakin banyak pula konsumsienerginya kalori kerja

Kalori kerja = konsumsi energi bekerja – konsumsi energi istirahat

Kalori Untuk Bekerja

Konsumsi Energi BerdasarkanDenyut 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.

2

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 energipada pekerjaan pengangkatan beban (waters et al, 1994)

Notasi :E     = Pengeluaran energi (Kkal/menit)BW = Berat Badan (lbs)L = Berat angkatanS = 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, makapengeluaran 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

21

Kerja-Konsumsi Oksigen dan Denyut Nadi

Assesment of Work Load

Oxygen ConsmL/mnt

Lung Ventilation

L/mnt

Rectal Temp0C

Heart RatePulse/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

22

Efisiensi Penggunaan Energi

100%x totalenergi konsumsi

eksternal kerja 100%x bekerjauntuk energi

eksternal kerjaor

Energi eksternal

Energi internal

Metabolisme Dasar

Energi

untuk

kerja

Energi

total

} Panas

dalam tubuh

Panas

eksternal

Aktivitas % EfisiensiMencangkul:cangkul pendek,postur membungkuk

3

Naik turun tangga (ladder) 19

Naik turun tangga (stairs) 23

23

Faktor Apa yang BerpengaruhTerhadap Kapasitas Kerja ?

PersonalBerat BadanUmur→ kapasitasaerobik usia 60 tahun70% dari usia 25 tahunKonsumsi alkoholMerokokTrainingStatus gizi dankesehatanMotivasi

LingkunganPolusiKualitas udara dalamruanganVentilasiKebisinganPanas atau dingin yang ekstrimIklimKetinggian

Penilaian Beban Kerja FISIK

• Beban kerja fisik tidak hanya ditentukan oleh jumlahkalori yang dikonsumsi, tetapi juga ditentukan olehjumlah otot yang terlibat dan beban statis yang diterima serta tekanan panas dari lingkungan kerjanyayang dapat meningkatkan denyut nadi. 

• denyut nadi lebih mudah dan dapat digunakan untukmenghitung indek beban kerja. Salah satu cara yang sederhana untuk menghitung denyut nadi adalahdengan merasakan denyutan pada arteri radialis padapergelangan tangan.

Standard Energi Kerja

Maksimum energi yang dikonsumsi untukmelaksanakan kerja fisik berat secara terusmenerus = 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 bebanvariabel ysng ditinjau berat beban yang diangkat.

• Perancangan produk yang mengaplikasikanenergi yang dikonsumsi pekerja.

Studi Kasus : I

Seorang pekerja beraktivitas mengangkat berasberatnya 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 dapatberfungsi sebagaimana mestinyaKelelahan meliputi :1. Industry fatique:  penurunan dalam performansi kerjaPengurangan dalam kecepatan dan kualitas output yang terjadi bila melewati suatu periode tertentu

2. Psikologis fatique: pengurangan dalam kapasitas kerjaperusakan otot atau ketidakseimbangan susunan sarafuntuk memberikan stimulus

3. Fungtional fatique : laporan‐laporan subyektif daripekerja berhubungan dengan perasaan gelisah danbosan

Pengaturan Waktu Kerja dan Istirahat

• Tujuan pemberian waktu istirahat :Mencegah kelelahan→penurunan kemampuan fisik danmental, hilangnya efisiensi kerjaKesempatan tubuh untuk pemulihan dan penyegaranKesempatan untuk kontak sosial

• Macam istirahatIstirahat spontan : istirahat pendek setelah pembebanankerjaIstirahat curian : terjadi jika beban kerja tak dapatdiimbangi oleh kemampuan kerjaIstirahat tergantung dari prosedur kerjaIstirahat yang ditetapkan atas peraturan perundangan

• Pengaturan jam kerja yang baik→minimalisasiistirahat 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 akanhilang

• 1 L oksigen setara dengan 4,8 kcal• Berdasarkan kapasitas oksigenR= 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

menitK

Tw5

25−

=

K     = konsumsi energi selama pekerjaanberlangsung (kkal/mnt)

(K‐5) = habisnya cadangan energi (kkal/mnt)

Tw = waktu kerja (working time), (menit)

B

5.1)(

−−

=K

SKTTR

Lamanya Waktu Istirahat

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 untukmenghasilkan cadangan energi tersebut

• Diasumsikan bahwa selama istirahat jumlah energi adalah 1,5 kcal/menit

• Tingkat energi dimana cadangan energi akan dapat dibangunkembali adalah (5,0‐1,5) kcal/menit, Maka periodeistirahatnya adalah:

Waktu istirahat ini adalah konstandan diasumsikan berdasar padacadangan energi 25 Kkal sebelummunculnya 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 terhadappekerja selama 30 menit. Pengukuran

dilakukan setiap 1 menit denganmenggunakan alat pengukur denyut jantung. 

Aktivitas yang dilakukan adalah pekerjamelakukan kegiatan pengeboran dan kegiatanmemotong balok kayu. Berikut adalah hasilpengukuran aktivitas denyut jantung selama30 menit. Hitunglah waktu kerja dan waktuistirahat yang dibutuhkan oleh pekerja.

37

Menit ke Denyut Nadi

1 119

2 124

3 114

4 120

5 118

6 119

7 112

8 113

9 122

10 122

11 113

12 119

13 121

14 125

15 122

Menit ke Denyut Nadi

16 120

17 121

18 123

19 121

20 121

21 122

22 129

23 110

24 112

25 118

26 128

27 128

28 116

29 114

30 125

38

Evaluasi ‘Non physical stress’

Mental stress dapat dideteksi melaluiperubahan detak jantung

Kalaeque (1981), melakukan penelitianpengaruh faktor mental terhadap pekerja dipabrik tembakau.

Kelompok yang puas dalam bekerja→81 denyut/menit

Kelompok yang tidak puas→91 denyut/menit

Pengukuran dengan kuesioner psikologi.

39

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 denganantara karakteristik fitness pekerja dan tuntutan tugas.

Contoh : Kategori A, denyut jantung <120 denyut/menit, cocok untuk pekerjaanyang memerlukan usaha keras

Kategori B, 121‐140 denyut/menit, untuk pekerjaan yang tidak terlalusulit, tidak dalam lingkungan kerja yang panas