1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Setiap pekerjaan yang dilakukan oleh operator atau pekerja memiliki beban masing-masing, tergantung dari jenis pekerjaan yang dilakukan, apakah kegiatan tersebut tergolong pekerjaan yang ringan, sedang atau berat, dan tergantung dari kekuatan dari pekerja yang mengerjakannya. Kekuatan atau performance dari setiap pekerja tentu berbeda-beda, umumnya kekuatan atau performance seseorang dapat dinilai berdasarkan jenis kelamin, usia, kondisi fisik dan berat badan.
Pekerja yang telah melakukan aktivitas atau pekerjaan, khususnya pekerjaan yang berat harus memperoleh istirahat yang cukup untuk memulihkan kembali keadaan fisik mereka, sehingga tidak terjadi kecelakaan kerja akibat kelelahan dan penyakit akibat kerja yang akan pekerja rasakan pada beberapa tahun kemudian. Jadi pengaturan waktu istirahat harus diatur sesuai dengan kebutuhan para pekerja menurut range pekerjaannya, serta kekuatan fisik dari pekerja tersebut. Selain itu, konsumsi energi dari pekerja juga harus diperhatikan karena hal tersebut mempengaruhi kekuatan fisik para pekerja dalam melakukan pekerjaan mereka. Dalam ilmu ergonomi, hal tersebut dipelajari dalam materi physiological performance.
Praktikum mengenai physiological performance ini adalah melakukan pengukuran heart rate dari operator. Dengan dilaksanakannya praktikum ini diharapkan kita dapat mengetahui waktu yang dibutuhkan oleh operator untuk mencapai kondisi normal setelah melakukan aktivitas setelah beberapa saat.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah dari praktikum ini adalah :
1. Bagaimana cara mengetahui recovery time tiap-tiap operator setelah melakukan aktivitas ?
2. Bagaimana cara mengetahui heart rate normal dan konsumsi energi operator sebelum dan sesudah melakukan aktivitas ?
1.3 TUJUAN
Tujuan dari praktikum ini adalah:
1. Mengetahui recovery time tiap-tiap operator setelah melakukan aktivitas 2. Mengetahui heart rate normal operator sebelum dan sesudah melakukan
1.4 MANFAAT
Manfaat yang didapat dari praktuikum ini adalah sbb :
1. Praktikan mengetahui cara melakukan pengukuran terhadap heart rate dari operator 2. Praktikan dapat mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi operator untuk
kembali mencapai kondisi normal setelah recovery
3. Praktikan dapat melakukan perhitungan recovery time dan konsumsi volume oksigen maksimum sebelum dan sesudah aktivitas
4. Praktikan dapat mengetahui recovery tiap-tiap operator setelah melakukan aktivitas 1.5 RUANG LINGKUP
Adapun ruang lingkup dari Praktikum Ergonomi physiological performance adalah sebagai berikut :
1. Praktikum Ergonomi physiological performance dilaksanakan di Laboratorium
Ergonomi Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya
2. Praktikum Ergonomi physiological performance dilaksanakan pada hari Rabu
6-20 Desember 6-2016 pukul 14.05-17.40 WIB
2
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Physiological performancePhysiological performance adalah ilmu ergonomi didalamnya mempelajari
aplikasi mekanika teknik untuk menganalisa sistem kerangka dan otot manusia. Disiplin ilmu physiological performance ini akan memberikan dasar untuk mengatasi masalah serta pergerakan manusia ditempat dan ruang kerjanya. Didalam mempelajari ilmu ini diperlukan pengetahuan dasar tentang anatomi tubuh dan otot manusia.
2.2 Anatomi tubuh dan otot manusia
Kerangka manusia yang digunakan untuk pembentuk tubuh, tempat melekatnya otot, mengganti sel-sel yang rusak, memberikan sistem sambungan untuk gerak pengendali serta pelindung organ tubuh yang lunak. Selain kerangka, kita juga tahu bahwa tulang akan sangat penting bagi tubuh manusia diantara fungsinya yaitu meredam dan mendistribusikan gaya atau tegangan yang ada padanya. Didalam anatomi tubuh dikenal beberapa sambungan yang berada diantara tulang. Diantaranya yaitu :
1. Sambungan cartilagenous berfungsi untuk pergerakan relatif kecil, seperti sambungan antara tulang iga dengan pangkal tulang iga.
2. Sambungan synovial adalah sambungan yang terdapat paling banyak pada tangan dan kaki dan berfungsi untuk pergerakan/perputaran bebas, walaupun tangan dan kaki tersebut amat terbatas pergerakannya.
Selain itu ada juga Ligamen, dimana fungsinya yaitu membentuk bagian sambungan, sebagai pencegah dislokasi dan juga menempel pada tulang. Serta Otot, karena otot ini sangat berpengaruh terhadap gerakan tubuh yang dilakukan oleh manusia. Otot terbentuk atas fiber yang berukuran panjang 10 sampai 400 mm dan berdiameter 0,01 sampai 0,1 mm. Fiber ini terdiri dari myofibril yang tersusun atas sel-sel filamen dari molekul miosin yang saling overlap dengan molekul aktin. Otot mempunyai kemampuan berkontraksi dan relaksasi. Analogi mekanisnya adalah seperti silinder pneumatik aktivitas tunggal dengan sistem pegas. Dalam pergerakan yang pelan dan terkendali, baik otot penggerak utama maupun yang antagonis berada
pada posisi tegang (tension) selama pergerakannya. Sebaliknya dalam pergerakan cepat, otot antagonis akan relaks. Sumber utama energi otot berasal dari pemecahan senyawa phospat kaya energi (energy rich phospat compounds) dari kondisi energi tinggi ke energi rendah, yang mana dalam waktu yang sama akan menghasilkan muatan elektro statis dan menyebabkan gerakan relatif dari molekul aktin dan miosin.
Didalam melakukan analisa biomekanika, tubuh manusia dilihat sebagai suatu sistem yang terdiri dari link (penghubung) dan joint (sambungan). Tiap link mewakili segmen tubuh tertentu dan tiap joint menggambarkan sendi yang ada. Tubuh manusia terdiri dari enam link, yaitu:
1. Link lengan bawah yang dibatasi joint telapak tangan dan siku. 2. Link lengan atas yang dibatasi joint siku dan bahu.
3. Link punggung yang dibatasi joint bahu dan pinggul. 4. Link paha yang dibatasi joint pinggul dan lutut. 5. Link betis yang dibatasi joint lutut dan mata kaki. 6. Link kaki yang dibatasi joint kaki dan telapak kaki.
Panjang setiap link dapat diukur berdasarkan prosentase tertentu dari tinggi badan, sedangkan beratnya berdasarkan dari berat badan. Penentuan letak pusat massa dari setiap link didasarkan pada prosentase standart yang ada.
2.2 Konsumsi Energi
Mekanisasi pekerjaan pada akhir dekade ini telah semakin bertambah maju, damn jenis pekerjaan yang menggunakan kekuatan otot telah berangsur diganti dengan kekuatan mesin yang dapat mengatasi pekerjaan berat. Perlunya menganalisa konsumsi energi yang dipakai pada beberapa pekerjaan tertentu adalah masih mendudduki prioritas utama yang bertujuan antara lain:
1. Pemilihan frekuensi dan periode istirahat pada manajeman waktu kerja.
2. Perbandingan metode alternatif pemilihan peralatan untuk mengerjakan suatu jenis pekerjaan
3. Dan lain- lain 2.3 Metabolisme Basal
Metabolisme basal adalah konsumsi energi secara konstan pada saat istirahat dengan perut dalam keadaan kosong, yang mana tergantung pada ukuran, berat badan, dan jenis kelamin.
2.4 Kalori saat Bekerja
Konsumsi energi diawali pada saat pekerjaan fisik dimulai. Semakin Banyaknya kebutuhan untuk aktivitas otot bagi suatu jenis pekerjaan maka semakin banyak pula energi yang dikomsumsi dan diekspresikan sebagai kalori kerja. Kalori ini didapat dengan cara mengukur konsumsi energi pada saat bekerja kemudian dikurangi dengan konsumsi energi pada saat istirahat atau pada saat metabolisme basal.
Kalori kerja ini menunjukkan tingkat ketegangan otot tubuh manusia dalam hubungannyan dengan:
1. Jenis kerja berat 2. Tingkat usaha kerjanya
3. Kebutuhan waktu untuik stirahat
4. Efisiensi dari berbagai jenis perkakas kerja 5. Produktivitas dari berbagai variasi cara kerja 2.5 Konsumsi energi untuk aktivitas individu
Para fisiolog kerja telah meneliti konsumsi energi yang dibutuhkan untuk berbagai macam jenis pekerjaan untuk aktivitas individu yang ditabulasikan.
2.7 Heart Rate
Denyut nadi atau Heart Rate (HR) adalah banyaknya detak jantung per menit. Sudah sejak lama diketahui bahwa pembebanan pada jantung dapat digunakan, apakah tambahan beban yang diberikan itu sudah mencapai sasaran atau belum. Jadi setiap latihan biasanya ditentukan berapa besarnya denyut jantung yang harus dicapai.
Heart rate adalah jumlah detak jantung per satuan waktu, biasanya dinyatakan dalam denyut per menit atau beats per minute (bpm). Detak jantung bervariasi,tergantung pada kebutuhan tubuh untuk menyerap Oksigen dan mengeluarkan CO2 dalam berbagai keadaan, misalnya saat olah raga atau tidur.
1) Peran Kardiovaskuler dalam Kerja Fisik
Adaptasi fisiologi terhadap kerja fisik dapat dibagi dalam adaptasi akut dan kronik. Adaptasi akut merupakan penyesuaian tubuh yang terjadi pada saat kerja dilakukan, adaptasi kronik merupakan hasil perubahan pada tubuh oleh suatu periode program latihan fisik. Adanya kerja fisik berarti terdapat suatu pembebanan bagi tubuh dan hal ini akan mengakibatkan terjadinya mekanisme penyesuaian dari alat atau organ tubuh bergantung kepada usia, suhu lingkungan, berat ringan beban, lamanya, cara melakukan dan jumlah organ yang terlibat selama kerja fisik tersebut. Fungsi utama sistem kardiovaskuler selama kerja fisik adalah menghantar darah ke
jaringan yang aktif termasuk oksigen dan nutrien, dan mengangkut produk metabolit dari jaringan tersebut ke alat ekskresi.
2) Frekuensi Heart Rate dengan Kerja Fisik
Frekuensi denyut nadi adalah gambaran dari frekuensi denyut jantung, dimana ini adalah merupakan parameter cara sederhana dan mudah diukur dan cukup informatip untuk faal kardiovaskuler, karena hal tidak mungkin bila kita mengukur denyut jantung langsung ke jantungnya. Pada keadaan istirahat frekuensi denyut nadi berkisar antara 60-80 per menit. Hal ini mudah dideteksi dengan cara palpasi maupun dengan menggunakan alat seperti pulse meter, cardiac monitoring dan sebagainya; tempat pengukuran dapat di a. radialis, a. carotis dan pada apex jantung sendiri. Frekuensi denyut jantung terendah diperoleh pada keadaan istirahat berbaring. Pada posisi duduk sedikit meningkat dan pada posisi berdiri meningkat lebih tinggi dari posisi duduk. Hal ini disebabkan oleh efek gravitasi yang mengurangi jumlah arus balik vena ke jantung yang selanjutnya mengurangi jumlah isi sekuncup. Untuk menjaga agar curah jantung tetap maka frekuensi denyut jantung meningkat, curah jantung = frekuensi denyut jantung X isi sekuncup. Sebelum seseorang melakukan kerja fisik, frekuensi denyut jantung pra kerja meningkat di atas nilai pada keadaan istirahat. Hal ini merupakan refleks anticipatory yang mungkin melalui sekresi catecholamine dari medula kelenjar adrenal. Begitu kerja fisik dimulai, frekuensi denyut jantung segera meningkat. Terdapat hubungan linier antara frekuensi denyut jantung dengan intensitas kerja.
Makin baik kondisi seseorang akan diperoleh frekuensi denyut jantung yang lebih rendah untuk beban kerja yang sama. Pada suatu saat meskipun beban ditambah tetapi frekuensi denyut jantung tetap. Frekuensi denyut jantung pada keadaan tersebut disebut frekuensi maksimal. Tiap orang mempunyai frekuensi maksimal denyut jantung yang tampaknya mempunyai hubungan erat dengan faktor usia. (Frekuensi maksimal denyut jantung = 220 - usia dengan standar deviasi ± 10 denyut).
2.6 Pengukuran Konsumsi Oksigen
Satuan pengukuran konsumsi energi adalah kilo kalori. 1 Kcal adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkkan temperatur 1 liter air dari 14,50c menjadi
15,50c. Konsumsi energi dapat diukur secara tidak langsung dengan mengukur
Jika satu liter oksigen konsumsi oleh tubuh ,maka tubuh akan mendapatkan 4,8 kcal energi. Faktor inilah yang merupakan nilai kalori suatu oksigen selama 5 menit dari suatu kerja berat yang telah dilakukan.
2.7 Kapasitas Kerja
Experimen untuk pengukuran konsumsi oksigen dengan meningkatnya beban kerja ,menunjukkan bahwa setiap individu.mempunyai keterbatasan maksimum untuk oksigen yang dikonsumsi. Semakin meningkatnya beban kerja maka konsumsi oksigen akan meningkat secara proporsional sampai didapat kondisi maksimumnya. Beban kerja yang lebih tinggi yang tidak dapat dilaksanakan dengan kondisi aerobik disebabkan oleh adanya kandungan oksigen yang tidak mencukupi untuk suatu proses aerobik. Akibatnya adalah manofestasi rasa lelah yang ditandai dengan meningkatnya kandungan asam laktat.
2.8 Pengukuran Denyut Jantung
Derajat beratnya beban tidak hanya tergantung pada jumlah kalori yang di konsumsi akan tetapi juga tergantung pada jumlah otot yang terlibat pada pembebanan otot statis.Sejumlah konsumsi energi tertentu akan lebih berat jika hanya ditunjang oleh sejumlah kecil otot relatif terhadap sejumlah besar otot.Begitu juga untuk konsumsi energi dapat juga untuk menganalisa pembebanan otot statis dan ekonomis. Meningkatnya denyut jantung dikarenakan oleh faktor:
a. Temperatur sekeliling yang tinggi b. Tingginya pembebanan otot statis
c. Semakin sedikit otot yang terlibat dalam suatu kondisi kerja
Untuk berbagai macam alasan itulah, sehingga denyut jantung telah dipakai sebagai indeks beban kerja. Pengukuran denyut jantung adalah merupakan salah satu alat untuk mengetahui beban kerja. Hal ini dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain:
a. Merasakan denyut yang ada pada arteri radial pada pergelangan tangan . b. Mendengarkan denyut dengan stethoscope
c. Menggunakan ECG (Electrocardiogram), yaitu mengukur signal electrik yang diukur dari otot jantung pada permukaan kulit dada.
d. Denyut jantung pada saat istirahat adalah rata-rata denyut jantung sebelum suatu pekerjaan dimulai.
e. Denyut jantung selama bekerja adalah rata-rata denyut jantung selama atau pada saat seseorang bekerja.
f. Denyut jantung untuk kerja adalah selisih antara denyut jantung selama bekerja dan selama istirahat
g. Deyut jantung selama istirahat total adalah jumlah aljabar denyut jantung dari berhentinya denyut pada saat suatu pekerjaan selesai dikerjakaan sampai dengan denyut berada pada kondisi istirahatnya.
h. Denyut kerja total adalah jumlah denyut jantung dari mulainya suatu pekerjaan sampai dengan denyut berada pada kondisi istirahatnya.
Pada pengukuran denyut jantung yang terpenting adalah bahwa istirahat yang cukup untuk suatu jenis pekerjaan adalah mutlak harus dipertimbangkan dengan teliti. 2.9 Panjang Periode Kerja dan Istirahat
Jika seseorang bekerja pada tingkat energi diatas 5,2 kcal per menit, maka pada saat itu akan timbul rasa lelah. Manusia masih mempunyai cadangan sebesar 25 kcal sebelum munculnya Asam Laktat sebagai tanda saat dimulainya waktu istirahat. Cadangan energi akan hilang jika kita bekerja lebih dari 5,0 kcal per menit. Selama periode istirahat, cadangan energi tersebut dibentuk kembali.
A. Lamanya waktu istirahat
Untuk menghitung waktu kerja maka menggunakan rumus seperti dibawah ini jika diketahui bahwa:
E = Konsumsi energi selama pekerjaan berlagsung (kcal/menit) (E-5,0) = Habisnya cadangan ebergi (kcal/menit)
Tw = Waktu kerja( working time)( menit ) Yang dirumuskan sebagai berikut:
menit E Tw 5 25
B. Lamanya waktu istirahat
1. Lamanya waktu istirahat diharapkan cukup untuk menghasilkan cadangan energi tersebut.
2. Diasumsikan bahwa selama istirahat jumlah energi adalah 1,5 kcal/menit.
3. Tingkat energi dimana cadangan energi akan dibangun kembali adanya adalah (5,0 – 1,5) kcal/menit.
4. Periode istirahat yang dibutuhkan adalah :
menit TR 7,1 5 , 1 5 25
Waktu istirahat ini adalah konstan atau tetap dan diasumsikan berdasar pada 25 kcal.
Penerapan dari Konsumsi Energi
Beberapa contoh dari penerapan konsumsi oksigen untuk perancangan produk dan kerja ,alternatif metode kerja dan lain-lain
1. Perancangan kerja untuk pemindahan beban variebel yang ditinjau adalah : a. Pemindahan material pada satu macam beban
b. Pemindahan material pada beberapa macam beban yang bervariasi c. Analisis resiko untuk beban yang terlalu berat
2. Perancangan produk parameter yang diasumsikan adalah:
a. Energi yang dikonsumsi sebagai fungsi dari diameter roda yang diputar pada perancangan produk
b. Meningkatnya energi dengan bertambah besarnya diameter dan tekanan udara didalam suatu produk
c. Menurunnya beban otot statis
d. Pengukuran frekuensi optimum untuk berbagai macam power output pada produk.
2.10 Perhitungan Waktu Istirahat
Setelah melakukan aktivitas lari selama 5 menit dengan treadmill, maka dihitung pengeluaran energi yang digunakan pada waktu aktivitas tersebut dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
Y = 1,804 – 0,0229 X + 4,717.10-4 X2
dimana : Y = energi (kilokalori per menit)
X = kecepatan denyut jantung / heart rate (denyut per menit) Perhitungan dilakukan dua kali, yaitu dengan :
X1 = HR Normal, akan diperoleh Y1 = energi pada saat istirahat
X2 = HR saat Aktivitas tertinggi (pada detik ke-10 setelah aktivitas), akan diperoleh Y2 = energi pada saat aktivitas
Selanjutnya untuk menghitung konsumsi energi saat berlari pada treadmill,dapat ditulis dengan persamaan berikut :
KE = Et – Ei
Dengan : KE = konsumsi energi (kilokalori per menit)
Et = Y2 = pengeluran energi pada saat waktu kerja tertentu (kilokalori per menit)
Ei = Y1 = pengeluaran energi pada saat istirahat (kilokalori per menit)
Konsumsi energi pada waktu berlari di treadmill merupakan selisih antara pengeluaran energi pada waktu kerja tersebut dengan pengeluaran energi saat istirahat.
Selanjutnya dilakukan perhitungan mengenai waktu istirahat agar sejalan dengan beban kerja. Berikut ini persamaan matematis (Murrel) yang digunakan :
R =
Dengan : R = waktu istirahat yang dibutuhkan (menit) T = total waktu kerja ( = 5 menit )
W = KE = konsumsi energi rata-rata untuk bekerja (kilokalori per menit) S = pengeluaran energi rata2 yang direkomendasikan (gunakan 4 kcal/min
3
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Praktikum3.2 Prosedur Pelaksanaan Praktikum
1. Masing-masing kelompok mengukur berat badan dan HR tiap operator 2. Setiap operator menjalankan aktivitas sebagai berikut
- Tread mill
Berjalan kecepatan 5 selama 5 menit
Istirahat selama 5 menit (300 detik) tanpa menjalankan aktivitas apapun diatas tread mill
3. Mengukur HR operator tiap 10 detik hingga detik ke 300 atau selama 5 menit
4. Membuat rekap data berdasarkan variabilitas jenis kelamin, berat badan, working time dan recovery time.
5. Membuat grafik (dari tiap rekap data) yang menunjukan hubungan HR terhadap waktu, baik waktu operasi maupun waktu istirahat untuk masing-masing treatment.
6. Menghitung recovery time dan waktu istirahat yang dibutuhkan berdasarkan jenis kelaminnya.
7. Menghitung kebutuhan konsumsi energi oleh setiap operator sesuai dengan jenis kelaminnya.
8. Membuat grafik konsumsi energi terhadap heart rate normal 9. Membuat grafik hubungan antara VO2 max dengan HR normal. 10. Menganalisa data hasil praktikum.
