II.
TINJAUAN PUSTAKA
A.
ERGONOMI
Menurut Pheasant (1982) kata ergonomi berasal dari bahasa Yunani, yaitu ergos yang berarti kerja dan nomos yang berarti hukum alam. Pernyataan ini pertama dilontarkan oleh Professor Hywell Murrel dalam jamuan pesta kerja (working party) di markas besar angkatan laut Ratu Anne pada 8 juli 1949, yang dihadiri oleh berbagai kalangan diantaranya engineering, kedokteran, dan peneliti. Di buku tersebut juga dikemukakan bahwa pengertian ergonomi merujuk pada suatu ilmu penyesuaian antara pekerjaan kepada pekerja serta produk kepada pengguna.
Definisi ergonomi yang diacu berdasarkan International Ergonomics Association dalam Nurmianto (2004), adalah studi tentang aspek-aspek manusia dalam lingkungan kerjanya yang ditinjau secara anatomi, fisiologi, psikologi, engineering, manajemen, dan desain/perancangan. Ergonomi juga berkenaan dengan optimasi, efisiensi, kesehatan, keselamatan dan kenyamanan manusia baik di tempat kerja, rumah maupun tempat rekreasi. Di dalam ergonomi dibutuhkan suatu studi tentang sistem dimana manusia, fasilitas kerja dan lingkungan saling berinteraksi dengan tujuan untuk menyesuaikan suasana kerja dengan manusianya bukan sebaliknya.
Aktivitas penerapan ergonomi dapat dilihat pada rancang bangun (desain) ataupun rancang ulang (re-desain) berbagai produk diantaranya peralatan, mesin, perangkat lunak bahkan manajemen organisasi pekerjaan dari suatu sistem yang sudah ada.
Awalnya penerapan ergonomi dianggap sebagai common sense (hal yang biasa terjadi) berdasarkan trial and error yang dilakukan oleh manusia secara awam. Dengan perkembangan ilmu pengetahuan, pada akhirnya dalam kajian ergonomi diperlukan pendekatan ilmiah untuk perancangan pekerjaan maupun produk yang optimum sehingga memiliki ketepatan hasil perancangan. Ilmu-ilmu terapan yang diperlukan dalam menunjang fungsi tersebut diantaranya kinesiologi biomekanika, yaitu aplikasi ilmu mekanika teknik untuk analisis sistem kerangka-otot manusia, serta aplikasi antropometri sebagai satu hal vital pada penerapan ilmiah untuk ergonomi.
B.
ANTROPOMETRI
Kata antropometri memiliki pengertian pengukuran tubuh manusia. Definisi ini didapat dari bahasa Yunani kuno, yaitu anthropos yang berarti manusia dan metron yang berarti pengukuran. Data antropometri digunakan dalam ergonomi untuk menentukan dimensi fisik dari ruang kerja (workspaces), peralatan, dan perabot untuk memastikan kesesuaian fisik diantara dimensi peralatan dan produk dengan dimensi penggguna (Bridger 2003).
Menurut Bridger (2003) yang dikutip dalam buku Introduction to Ergonomics, langkah pertama dalam suatu perancangan adalah menetapkan populasi pengguna kemudian merancang berdasarkan range yang memuat sebanyak-banyaknya dimensi pengguna, normalnya 90% diantara populasi tersebut. Desain produk yang baik adalah produk yang mengikuti keragaman dari populasi pengguna.
Dalam ergonomi, kata populasi digunakan sebagaimana dalam prinsip statistika yaitu dapat merujuk pada sebuah golongan dari orang-orang yang memiliki kesamaan nenek moyang (ancestors), pekerjaan, lokasi geografi ataupun kelompok usia. Namun untuk tujuan desain, kriteria dalam memutuskan sebuah populasi adalah bergantung pada kebutuhan fungsional yang berhubungan secara relatif langsung pada masalah yang ditangani. Misalnya bila akan merancang ruang kerja pada rumah
sakit swasta di Saudi Arabia, maka dibutuhkan data para perawat bangsa Eropa dan Australia yang biasa bekerja disana.
Sumber dari keragaman manusia dapat disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya: keacakan/random, jenis kelamin, suku bangsa, usia, jenis pekerjaan, pakaian, faktor kehamilan pada wanita dan cacat tubuh secara fisik (Nurmianto 2004).
Antropometri yang biasa disebut dengan kalibrasi tubuh manusia, dapat diterapkan dengan aplikasi ilmu-ilmu statistik dasar yakni bila terdapat data nilai rata-rata (mean) dan simpangan baku (standard deviation) dari suatu distribusi normal. Berdasarkan tabel probabilitas distribusi normal akan didapatkan nilai persentil (persentase tertentu dari sekelompok orang dengan dimensi sama dengan atau lebih rendah dari nilai persentil tersebut), yang kemudian digunakan untuk perancangan ergonomi.
Gambar 1. Distribusi normal dan perhitungan persentil Sumber : Stevenson (1989) diacu dalam Nurmianto (2004)
Menurut Mc. Cormick dan Sanders (1987) diacu dalam Siska (2011), pengukuran antropometri dibedakan menjadi dua tipe yaitu tipe struktural atau statik dan tipe dinamik. Tipe statik menghasilkan data dimensi tubuh dalam keadaan diam, seperti tinggi badan, tinggi bahu, dan lain-lain. Tipe dinamik adalah pengukuran antropometri dengan memperhatikan kemampuan geraknya dalam melakukan suatu aktivitas. Dalam penerapannya, pengukuran antropometri selain dilakukan untuk memperoleh data utama seperti tinggi badan, tinggi bahu, panjang lengan dan lain-lain, juga dilakukan pengukuran segi antropometri lain yang lebih terperinci disesuaikan dengan kebutuhan desain seperti : panjang jari, lebar tangan, dan sebagainya.
Secara umum data antropometri yang diterapkan untuk hal-hal yang khusus, cukup diambil dari persentil ke-5, ke-50, ke-95 atau antara persentil ke-5 sampai persentil ke-95. Persentil ke-100 hanya diterapkan pada rancangan yang digunakan oleh semua orang, contoh perlengkapan-perlengkapan di rumah sakit. Untuk alat yang dapat diatur sesuai dengan operatornya, misalnya posisi tempat duduk, posisi pegangan kendali, desain sebaiknya dirancang agar dapat memenuhi selang persentil ke-5 sampai ke-95 (Zander 1972 diacu dalam Siska 2011).
C.
SELANG ALAMI GERAKAN
Selang alami gerakan (SAG) didefinisikan sebagai gerakan alami manusia ketika melakukakan suatu pekerjaan atau aktivitas. Studi SAG dapat digolongkan dalam studi biomekanika, dimana biomekanik mempelajari berbagai aspek dari pergerakan fisik tubuh manusia (Sanders 1987).
Menurut Openshaw (2006) diacu dalam Siska (2011), tubuh manusia memiliki suatu selang alami gerakan (SAG). SAG yang baik memperbaiki sirkulasi darah dan fleksibilitas sehingga dapat
mencapai gerakan yang lebih nyaman dan produktivitas yang lebih tinggi. Meskipun syarat untuk mencapai gerakan tersebut pengguna sebaiknya mencoba untuk menghindari gerakan repetitif (perulangan) dan ekstrim selama periode waktu yang lama.
Openshaw (2006) mengemukakan bahwa dalam keadaan duduk dan berdiri, manusia dimungkinkan menghadapi empat zona berbeda, diantaranya :
1. Zona 0 (Zona Hijau/Green Zone).
Zona ini paling dianjurkan untuk sebagian besar gerakan-gerakan. Terdapat tekanan minimal pada otot dan sendi.
2. Zona 1 (Zona Kuning/Yellow Zone).
Merupakan zona yang dianjurkan untuk sebagian besar gerakan-gerakan. Terdapat tekanan minimal pada otot dan sendi.
3. Zona 2 (Zona Merah/Red Zone).
Banyak posisi yang ekstrim pada anggota-anggota tubuh. Terdapat lebih besar tekanan pada otot dan sendi.
4. Zona 3 (Melewati Zona Merah/Beyond Red Zone).
Posisi paling ekstrim pada anggota-anggota tubuh, sebaiknya dihindari jika memungkinkan, terutama ketika mengangkat beban berat atau kegiatan yang berulang-ulang.
Ilustrasi dari zona-zona tersebut dapat dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 2 Tabel 1. Selang gerakan pada beberapa gerakan segmen tubuh
Gerakan Selang dari Zona Gerakan (dalam °)
Zona 0 Zona 1 Zona 2 Zona 3
Pe rge la ng an T ang an Fleksi (flexion) 0 – 10 11 – 25 26 – 50 51+ Ekstensi (extension) 0 – 9 10 – 23 24 – 45 46+
Deviasi Radial (radial deviation) 0 – 3 4 – 7 8 – 14 15+ Deviasi Ulnar (ulnar deviation) 0 – 5 6 – 12 13 – 24 25+
Punggung Fleksi (flexion) 0 – 19 20 – 47 48 – 94 95+ Ekstensi (extension) 0 – 6 7 – 15 16 – 31 32+ Aduksi (adduction) 0 – 5 6 – 12 13 – 24 25+ Abduksi (abduction) 0 – 13 14 – 34 35 – 67 68+ T ul ang Be la ka ng Fleksi (flexion) 0 – 10 11 – 25 26 – 45 46+ Ekstensi (extension) 0 – 5 6 – 10 11 – 20 21+ Berputar (rotational) 0 – 10 11 – 25 26 – 45 46+
Menbengkok ke samping (lateral bend) 0 – 5 6 – 10 11 – 20 21+
L eh er Fleksi (flexion) 0 – 9 10 – 22 23 – 45 46+ Ekstensi (extension) 0 – 6 7 – 15 16 – 30 31+ Berputar (rotational) 0 – 8 9 – 20 21 – 40 41+
Menbengkok ke samping (lateral bend) 0 – 5 6 – 12 13 – 24 25+
Penyemprotan dengan knapsack sprayer, segmen lengan dan tangan dimungkinkan melakukan gerakan pemompaan secara berulang-ulang. Kaitan dengan hal ini, petani sangat perlu memperhatikan zona-zona ekstrim yang mungkin akan dilakukan baik disadari atau tidak.
Gambar 2. Macam-macam selang gerakan
Sumber : Chaffin (1999) & Woodson (1992) diacu dalam Openshaw (2006)
D.
KOEFISIEN KORELASI
Menurut Mattjik (2000) koefisien korelasi adalah koefisien yang menggambarkan tingkat keeratan hubungan linier antara dua peubah atau lebih. Besaran dari koefisien korelasi tidak menggambarkan hubungan sebab akibat antara dua peubah atau lebih tetapi hanya menggambarkan keterkaitan linier antar peubah. Koefisien korelasi disimbolkan dengan notasi r serta memiliki range nilai -1 sampai 1 (-1 ≤ r ≤ 1).
Suatu korelasi antarparameter yang nilainya lebih besar dari korelasi antar parameter lain berarti korelasi antarparameter tersebut memiliki hubungan yang lebih erat dari korelasi antar parameter lainnya. Pada besaran indeks korelasi, makna tanda plus minus (±) berfungsi hanya untuk menunjukkan arah hubungan, dan bukan sebagai tanda aljabar. Jangkauan nilai koefisien korelasi yang besarnya antara +1 s/d -1 memiliki arti bahwa: jika koefesien korelasi bernilai positif, maka kedua variabel mempunyai hubungan searah. Sebaliknya, jika koefisien korelasi bernilai negatif, maka kedua variabel mempunyai hubungan tidak searah (terbalik). Koefisien korelasi menunjukkan
kekuatan (strength) hubungan linear dan arah hubungan dua variabel acak (Sarwono 2006 diacu dalam Siska 2011).
Menurut Hasan (2003) yang diacu dalam David (2011), untuk mengetahui adanya hubungan yang tinggi, sedang, atau rendah antara kedua variabel berdasarkan nilai r digunakan penafsiran atau interpretasi angka sebagai berikut :
1. r = 0, artinya tidak ada korelasi.
2. 0 < r ≤ 0.2, artinya korelasi sangat rendah/lemah sekali. 3. 0.2 < r ≤ 0.4, artinya korelasi rendah/lemah tapi pasti. 4. 0.4 < r ≤ 0.7, artinya korelasi yang cukup berarti. 5. 0.7 < r ≤ 0.9, artinya korelasi yang tinggi, kuat.
6. 0.9 < r < 1.0, artinya korelasi sangat tinggi, kuat sekali, dapat diandalkan. 7. r = 1.0, artinya korelasi sempurna.
Analisis korelasi dilakukan dengan tujuan antara lain: (1) untuk mencari bukti ada tidaknya hubungan (korelasi) antar variabel, (2) bila sudah ada hubungan, untuk melihat besar kecilnya hubungan antar variabel, serta (3) untuk memperoleh kejelasan dan kepastian apakah hubungan tersebut berarti (meyakinkan atau signifikan) atau tidak berarti (tidak meyakinkan).
E.
KNAPSACK SPRAYER
1.
Penyemprotan
Penyemprotan dalam bidang pertanian, secara umum didefinisikan sebagai kegiatan untuk mengaplikasikan sejumlah tertentu bahan kimia aktif pemberantas hama penyakit yang terlarut dalam air ke objek semprot (daun, tangkai, buah) dan sasaran semprot (hama-penyakit). Sebagaimana dikutip dari Daywin (1992) dalam Susanto (2001), tujuan utama dari kegiatan penyemprotan adalah untuk melindungi tanaman dari jasad pengganggu dalam batas-batas yang yang menguntungkan petani.
Secara umum, jasad pengganggu tanaman yang dapat dikendalikan dengan aplikasi pestisida melalui penyemprotan dapat digolongkan menjadi serangga (insekta), cendawan atau jamur (fungi) dan gulma. Aplikasi pestisida jenis insektisida efektif menggunakan penyemprotan tekanan sedang dengan jarak tinggi atau jauh, sehingga menghasilkan partikel butiran semprot (droplet) yang halus dan dapat melayang di udara dengan waktu relatif lama. Fungisida diaplikasikan pada tekanan rendah dengan jarak dekat, agar dihasilkan droplet yang besar dan menempel pada tanaman. Sedangkan herbisida sebagai pemberantas gulma atau tanaman pengganggu, dapat diaplikasikan pada tekanan rendah.
Sprayer merupakan alat yang digunakan dalam penyemprotan. Sprayer memiliki fungsi utama untuk memecah cairan menjadi butiran-butiran (droplet) dengan ukuran yang efektif kemudian mendistribusikan secara merata di atas permukaan yang harus dilindungi. Efisiensi dan efektivitas sprayer ditentukan oleh kualitas dan kuantitas bahan aktif yang terkandung di dalam setiap butiran larutan tersemprot (droplet) yang melekat pada objek dan sasaran semprot.
2.
Klasifikasi Sprayer
Dewasa ini telah dikembangkan berbagai macam dan tipe sprayer yang dibedakan menurut tingkat kebutuhan. Terdapat sprayer yang dioperasikan dengan digendong (knapsack sprayer) baik
manual maupun bermotor hingga sprayer yang digandengkan ke traktor dan pesawat terbang.
Menurut Smith (1955) yang diacu dalam Satriyo (1983), klasifikasi sprayer dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu klasifikasi yang didasarkan atas tenaga penggeraknya dan klasifikasi yang didasarkan atas jenis pompanya.
a. Klasifikasi Sprayer Berdasarkan Tenaga Penggerak
i. Dengan tangan (manual) 1) Atomizer atau Hand Sprayer
Biasa digunakan di rumah tangga. Terdapat dua tipe, yakni single action dan continuos action.
2) Compressed-air Sprayer
Tipe ini terdiri dari tangki silinder yang dilengkapi dengan pompa udara. Kapasitas tangki antara 2.5-4 galon (UK) atau setara dengan ±11-18 liter. Bila tangki terisi dan cukup udara, cairan akan ditekan dan dikeluarkan. Frekuensi pemompaan 50-60 kali dapat menghasilkan tekanan penyemprotan yang baik.
3) Knapsack Sprayer
Sprayer gendong ini mempunyai volume hingga 4 galon (UK) atau setara dengan ±18 liter. Prinsip kerjanya yaitu adanya tekanan pada pompa akan menimbulkan tekanan pada ruang udara di dalam tangki, sehingga bila nosel dibuka akan menyemprotkan cairan keluar. 4) Bucket Sprayer
Desain sprayer ini menempatkan pompa berada di dalam bucket, sedangkan penyangga berada diluar. Tekanan untuk mengalirkan cairan secara kontinyu sebesar 50-100 lb. 5) Barrel Sprayer
Terdiri dari dua bagian pompa tangan yang dihubungkan ke tangki (barrel). Beberapa tipe penyemprot dan penghisap digabungkan untuk mengatur semprotan.
6) Wheelbarrow Sprayer
Berupa tangki yang digabungkan diantara dua batang atau palang yang digabungkan pada roda dikedua ujungnya. Untuk pengoperasiannya, tangki diletakkan di tanah sehingga pompa tangan dapat dioperasikan. Peralatan semprot hampir sama dengan hand sprayer. 7) Slide Pump Sprayer
Pengoperasian sprayer ini seperti ketika memainkan thrombone. Bagian-bagiannya terdiri dari teleskop positif, pompa yang dihubungkan dengan “discharge pipe” dan “plunger”, serta dilengkapi dengan nosel baik yang permanen maupun portabel. Pada bagian hulu disambung dengan selang plastik sedangkan pada ujung selang yang dimasukkan ke dalam tangki dipasang saringan. Prinsip kerjanya adalah dengan menarik plunyer kedepan-belakang, maka cairan dalam tangki akan terpompa keluar melalui nosel.
ii. Dengan motor 1) Hydraulic Sprayer
Sebagian besar sprayer yang digunakan pada saat ini adalah tipe hidrolik, dimana tekanan penyemprotan dari pompa langsung mengenai cairan bahan semprot. Bagian-bagian yang penting dari sprayer ini adalah pompa, tangki dengan agitator, framework, pengontrol
tekanan, regulator, klep pengontrol, pipa, sistem distribusi, dan sumber tenaga. Beberapa jenis sprayer yang termasuk dalam hydraulic sprayer diantaranya :
a.) Multiple Purpose Sprayer
Sprayer ini digunakan untuk berbagai keperluan. Pada tangkinya terdapat pengaduk mekanis sehingga dapat digunakan bahan semprot berupa tepung atau bahan lainnya yang bersifat abrasive (kasar).
b.) Small General Use Sprayer
Digunakan untuk menyemprot area yang luas semisal lapangan golf, perkebunan, dan taman.
c.) High Pressure, High Volume Sprayer
Penggabungan tekanan dan volume yang sama-sama besar dimaksudkan untuk memperoleh penyemprotan yang merata pada tanaman yang tinggi dan tanaman yang daunnya cukup rindang.
d.) Low Pressure, Low Volume Sprayer
Sebagaimana namanya, sprayer ini memiliki tekanan rendah yakni kurang dari 100 lb dan volume yang kecil. Pengoperasianya relatif murah, banyak digunakan untuk mengendalikan gulma, hama dan lainnya.
e.) Self-propelled, High Clearance Sprayer
Merupakan sprayer swa-putar yang dioperasikan dengan traktor yang diameter rodanya besar. Sprayer ini mempunyai tekanan rendah dan volume kecil, digunakan untuk menyemprot barisan atau alur tanaman.
2) Blower Sprayer
Blower sprayer menggunakan pompa bertekanan rendah dan bervolume kecil yang memaksa bahan semprot dengan tekanan rendah mengalir ke blower yang kemudian menghembuskannya menjadi partikel butiran-butiran halus (droplet). Digunakan di areal luas, seperti kebun buah dan sayuran, serta untuk menyemprotkan pestisida berviskositas tinggi (kental).
3) Hydro Pneumatic Sprayer
Penggunaan hampir sama seperti pada tipe hydraulic sprayer jenis low pressure, low volume sprayer. Bahan semprot berbentuk cairan diangkut dalam tangki bertekanan yang digerakkan oleh kompressor. Pengadukan dilakukan secara mekanis atau dengan hembusan udara yang dipompakan dari bagian bawah tangki.
4) Aerosol Generator-Fog Sprayer
Mesin ini memecah cairan yang disemprotkan menjadi droplet berukuran 1-50 mikron. Digunakan untuk memberantas nyamuk dan serangga dalam ruangan terbatas.
b. Klasifikasi Sprayer Berdasarkan Jenis Pompa
i. Sistem tekanan cairan 1) Compressed-air Sprayer 2) Knapsack Sprayer 3) Bucket Sprayer
4) Barrel Sprayer 5) Wheelbarrow Sprayer 6) Slide Pump Sprayer ii. Sistem tekanan udara
3) Hydraulic Sprayer 4) Hydro Pneumatic Sprayer
5) Aerosol Generator Sprayer
Obyek penelitian ini adalah jenis sprayer gendong semi otomatis (knapsack sprayer) dengan tangki yang terbuat dari baja tahan karat (stainless steel). Definisi knapsack sprayer menurut ISO 5681:1992, adalah penyemprot (sprayer) dengan tuas pompa yang digerakkan oleh tangan secara terus menerus dan teratur, dimana selama pengoperasiannya digendong di punggung operator. Prinsip kerja dari knapsack sprayer adalah memecah cairan menjadi butiran partikel halus yang menyerupai kabut. Untuk memperoleh butiran halus tersebut dilakukan menggunakan tekanan (hydraulic atomization), yakni cairan di dalam tangki dipompa sehingga mempunyai tekanan yang tinggi, pemompaan memberikan tekanan dalam kamar udara kemudian cairan mengalir melalui selang karet menuju ke alat pengabut yang bercelah sempit (nosel), sehingga ketika nosel terbuka maka aliran cairan yang kuat berupa butiran partikel-partikel air yang sangat halus (droplet) dapat berhembus.
Berdasarkan SNI 4513-2008, sprayer gendong semi otomatis dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis bahan pembuatan tangki sprayer, yaitu: bahan tahan karat (stainless steel), dan plastik (polyethylene densitas tinggi atau high density polyethylene/ HDPE).
Spesifikasi teknis sprayer gendong semi-otomatis dengan tangki sprayer terbuat dari baja tahan karat dan bahan plastik HDPE dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 2. Spesifikasi teknis knapsack sprayer
Parameter Satuan Tangki Baja Tahan Karat Tangki Plastik HDPE
Bobot kosong kg (3.5-7) a 4-6
Kapasitas tangki liter 6-18 12-18
Lebar tangki mm 130-170 180-220
Panjang tangki mm 330-370 320-360
Tinggi tangki mm 415-455 500-540
Panjang selang mm 1200-1300 1000-1300
Panjang pipa mm 500-600 500-600
Tekanan kerja kPa 200-600 200-400
(kg/cm2) (2-6) (2-4)
Tebal dinding tangki mm 0.4-1 ≥2
aBerdasarkan SNI 07-1413:1989 Sumber : [BSN] SNI 4513 (2008)
3.
Komponen Knapsack Sprayer
Berikut adalah komponen-komponen utama dari knapsack sprayer dari baja tahan karat (stainless steel) beserta perlengkapan dan fungsinya.
a. Tangki
Merupakan komponen utama dalam penampungan cairan semprot, terdiri dari tangki, tutup tangki, saringan, dan indikator permukaan cairan.
b. Pompa
Merupakan komponen sprayer yang digerakkan oleh tuas pompa yang dioperasikan secara manual, aliran cairannya diperoleh dari hasil perpindahan (displacement) positif cairan oleh torak, yang disebut pompa torak. Perlengkapan pompa terdiri dari silinder, torak, dan katup. c. Tuas pompa
Berfungsi sebagai batang penggerak pompa, terdiri dari tuas (lengan) pengungkit serta pegangan beralur (grip).
d. Sabuk gendong (straps) dan alas bahu sabuk gendong Berfungsi sebagai bagian pengikat sprayer ke tubuh operator. e. Bagian pengaturan (adjusting device)
Terdiri dari katup-katup pengaturan pembukaan dan penutupan aliran sistem berupa bahan semprot ke nosel (shut-off valve) serta katup penahan tekanan udara.
f. Selang dan pipa (hose and lance)
Selang dan pipa merupakan bagian penyalur dari aliran cairan semprot. g. Nosel
Terdiri dari mulut nosel, saringan, tutup, plat cincin, gasket, dan siku (elbow). Merupakan komponen yang berfungsi sebagai pemecah cairan bahan kimia menjadi butiran partikel halus (droplet) yang langsung dihadapkan ke tanaman.
h. Penyambung dan penyatu (connectors and fasteners)
