Konsumsi Energi untuk aktivitas kerja

Konsumsi Energi untuk
aktivitas kerja
Choirul. B
T. Industri Univ. Ahmad
Dahlan

In Order that people may be happy in
their work, these three things are
needed
• They must be ft for it
• They must do not too much for it
• They must have a sense of success
in it
(john ruskin, 1979 ; dalam wignjosoebroto 2000)

Fisiologi kerja
merupakan suatu studi tentang faktor-faktor
yang mempengaruhi kinerja dan kelelahan
selama otot bekerja. Relevansinya dengan
Ergonomik
antara otot

lain dan gangguan trauma
•Lokasi kelelahan
kumulatif
•Saat seluruh tubuh kelelahan, mengurangi
pekerjaan dan penjadwalan istirahat
•Stress panas, dengan kata lain beban panas
metabolik

2 hal relevan pada pekerjaan
manusia termasuk kerja fsik
Stress / Tekanan

Strain / Ketegangan

• Sejumlah kondisi yang
tidak diharapkan seperti
desain pekerjaan,
lingkungan, atau faktor
lain yang mempengaruhi
kerja manusia.

• Sejumlah sumber stress :
kerja berat, kondisi panas/
dingin, bising, kurang
tidur, informasi berlebih,
fnansial yang terancam,
dll.

• Adalah efek dari stress
terhadap seorang
Individu.
• Strain dapat diukur
melalui: konsumsi
oksigen, denyut
jantung, suhu badan,
rating kerja, kelelahan
kerja serta sikap.

Tujuan Analisis Konsumsi
Energi
•

•
•
•

Pemilihan frekwensi istirahat
Pemilihan periode Istirahat
Pengukuran beban kerja
Perbandingan metode alternatif pemilihan
peralatan untuk mengerjakan suatu jenis
pekerjaan.
• dll

Tolok Ukur
yang
diaplikasik
an untuk
mengevalu
asi tata
cara kerja
sudah

dirancang
baik atau
belum

WAKTU
(waktu yang dibutuhkan
untuk melakukan
aktivitas kerja yang
bersangkutan)

ENERGI KERJA
(Energi Otot manusia )
yang harus dikeluarkan
untuk melaksanakan
aktivitas-aktivitas tersebut

Manifestasi Kerja Berat
•
•
•

•
•
•
•
•

Denyut jantung/ heart rate
Tekanan darah/blood pressure
Cardiac Output (keluaran paru, liter/menit)
Komposisi kimia darah (kandungan asam
laktat)
Suhu tubuh (body temperature)
Kecepatan berkeringat (sweating rate)
Pulmonary ventilation (kec. Buka tutup
vebtilasi paru)
Konsumsi Oksigen

Berat ringannya kerja bisa ditentukan
oleh gejala-gejala perubahan yang
tampak dan bisa diukur dengan

pengukuran angota tubuh/fsik
manusia, antara lain :
•
•
•
•
•

Laju detak jantung (heart rate)
Tekanan darah (blood pressure)
Temperatur badan (body temperature)
Laju pengeluaran keringat (sweating rate)
Konsumsi oksigen (oxygen consumption)

Kerja Fisik
• Physical Work
• Manual Operation
• Kerja yang memerlukan energi fsik
otot manusia sebagai sumber
tenaganya

• Performans kerja bergantung pada
manusia baik sebagai tenaga
maupun pengendali.

Faktor yang berpengaruh pada kekuatan dan
kapasitas aktivitas kerja fisik ????

Faktor Somatik
Diet
Jenis Kelamin
Umur
Ukuran Tubuh
Kesehatan
Irama Sirkardian
Dunia Kerja
Intensitas
Durasi
Teknik
Posisi
Ritme

Jadwal

Latihan / Adaptasi

Service Functions
1. Pengisian
a) asupan
b) penyimpanan
c) mobilisasi
2.Oxygen Uptake
a) ventilasi paru
b) cardiac output
c) ekstrasi oksigen
3. Sistem Kontrol

Proses Peluluhan Energi

Kinerja Fisik / Survival

Faktor Psikis

Sikap
Gairah
Motivasi

Lingkungan
Ketinggian
Tekanan Udara
Dingin
Panas
Kelembaban
Gravitasi

Contoh Faktor Risiko dalam individu,
pekerjaan, dan lingkungan
Faktor-faktor
pribadi
Usia
Seks
Kebugaran Fisik
Bentuk badan

Kesehatan
Aklimatisasi
Nutrisi & Hidrasi
Motivasi
Pelatihan
Kemampuan fsik
Kemampuan
mental
Stabilitas
emosional

Faktor-faktor
Faktor-faktor
pekerjaan
lingkungan
Kompleksitas tugas
Suhu
Lama tugas
Kelembaban
Beban fsik

Angin
Beban mental
Radiasi gelombang
Beban persepsi
kuat
motor - 1
Radiasi matahari
Beban
Debu
sensorimotor
Aerosol
Kewajiban atas
Gas
kemampuan
Asap
Tekanan barometer
Pakaian

yang ini gambarnya orang sibuk,, ngangkat
telpon aja pake sanggaan bahu. Karena ga
kuliah di UAD , mereka tidak tau kalo
penyanggaan telpon pake bahu dan telinga
itu sangat beresiko untuk stress pada
daerah joint/ sendi dan otot.
 

PROSES METABOLISME
• Fase penghasil panas dan energi
yang diperlukan untuk kerja fsik
atau mekanis lewat sistem otot.
• Zat makanan bersenyawa dengan
Oksigen yang dihirup, terbakar dan
menimbulkan panas serta energi
mekanis.
• Energi yang dihasilkan dinyatakan
dengan satuan ‘kilokalori/Kcal atau
kilo joules.
• 1 Kcal = 4.2 kilojoules

Unit Satuan Yang dipakai
• Kilocalorie, merupakan satuan dari energi.
• Dalam unit SI (Satuan internasional ) : 1
kilocalorie (kcal) = 4,2 kilojoule (kJ)
• Konversi energi dalam watt : 1 watt = 1
joule/sec
• 1 liter oksigen akan memberikan 4,8 kcal
energi yang setara dengan 20 Kj, atau
• 1 liter O2 akan menghasilkan 4,8 kcal
energi =20 Kj.

Catatan:
• Konsumsi oksigen akan terus
berlangsung walaupun tidak
melakukan pekerjaan. Jika melakukan
kerja maka butuh energi total (gross
energy).
• Konsumsi energi bersih = energi total
– metabnolisme basal.

Dalam fsiologi kerja energi yang dikonsumsi
seringkali bisa diukur secara langsung
melalui konsumsi oksigen yang dihisap.

1 liter O2 = 4,8 Kcal = 20 KJ

NilaiEnergi
EnergiKerja
KerjaFisik
Fisik
Nilai
(MetabolismeKerja)
Kerja)
(Metabolisme

=

NilaiEnergi
Energisaat
saatistirahat
istirahat
Nilai
(MetabolismeBasal)
Basal)
(Metabolisme

+

Metabolisme
Metabolisme basal
basal besar
besar kecilnya
kecilnya
ditentukan
ditentukan oleh
oleh ::
••Berat
Berat badan
badan
••Tinggi
Tinggi badan
badan
••Jenis
Jenis kelamin
kelamin seseorang
seseorang
Laki-laki, dewasa, 70 Kg =1,2 Kcal/menit
atau sekitar 1.700 Kcal/24 jam
Wanita, dewasa, 60 Kg =1,0 Kcal/menit
atau sekitar 1.450 Kcal/24 jam

Nilai
Nilai
kalori
kalori
kerja
kerja

Standard Untuk Energi Kerja
Hasil penelitian fsiologi kerja : 5.2 Kcal/menit dipertimbangkan
sebagai maksimum energi yang dikonsumsikan untuk
melaksanakan kerja fsik berat/kasar secara terus-menerus.

Kcal 5.2 liter oxygen
5.2  1.08
menit 4.8 menit

Nilai 5.2 Kcal/menit dapat dikonversikan dalam bentuk
konsumsi
oksigen :
5 .2

Kcal
menit

Tenaga/
Daya5 . 2 Kcal

menit



5 .2
 1 . 08
4 .8

 5 .2 x 4 .2

Kj
menit

atau
21 . 84 x

1000
60

 364 watt

liter

oxygen
menit

 21 . 84 KJ

/ menit

Standar untuk energi kerja
Jika nilai metabolisme basal = 1.2
Kcal/menit maka energi yang dikonsumsi
untuk kerja fsik berat adalah 5.2 - 1.2 =
4.0
NilaiKcal/menit
kalori kerja 5.2 pada kondisi standar
ini akan menyebabkan jantung /nadi
berdetak sekitar 120 detik/menit
Nilai-nilai ini kemudian akan dipakai
sebagai tolok ukur yang akan
menggambarkan kondisi kerja standar

Prosentase
Prosentase Kemampuan
Kemampuan dengan
dengan
Meningkatnya
Meningkatnya Usia
Usia
Usia (tahun)
20-30
40
50
60
65

Prosentase Kemampuan
(%)
100%
96%
90%
80%
75%

•

Pengukuran Denyut
Jumlah denyut jantungJantung
merupakan petunjuk
besar-kecilnya beban kerja.

• Pada pekerjaan
• sangat ringan denyut jantung < 75
pulse/menit,
• pekerjaan ringan diantara 75-100
pulse/menit,
• agak berat 100-125 pulse/menit,
• berat 125-150 pulse/menit,
• sangat berat 150-175 pulse/menit
• luar biasa berat lebih dari 175 pulse/menit.
• Maksimum denyut nadi orang muda adalah
200 pulse/menit. Sedangkan yang berusia 40

Konsumsi energi dapat menghasilkan denyut
jantung yang berbeda-beda. Oleh karenanya
dapat dikatakan bahwa meningkatnya
denyut jantung adalah dikarenakan oleh :

Temperatur sekeliling yang tinggi
Tingginya pembebanan otot statis, dan
Semakin sedikit otot yang terlibat dalam
suatu kondisi kerja

Pengukuran denyut jantung adalah merupakan
salah satu alat untuk mengetahui beban kerja.
Hal ini dapat dilakukan dengan berbagai cara
antara lain :
Merasakan
Merasakan denyut
denyut yang
yang ada
ada pada
pada arteri
arteri
radial
radial pada
pada pergelangan
pergelangan tangan.
tangan.
Mendengarkan
Mendengarkan denyut
denyut dengan
dengan
stethoscope.
stethoscope.
Menggunakan
Menggunakan ECG
ECG (Electrocardiogram),
(Electrocardiogram),
yaitu
yaitu mengukur
mengukur signal
signal elektrik
elektrik yang
yang
diukur
diukur dari
dari otot
otot jantung
jantung pada
pada permukaan
permukaan
kulit
kulit dada.
dada.

Konsumsi Oksigen
Oksigen
Konsumsi
• Secara garis besar, kegiatan-kegiatan kerja
manusia dapat digolongkan menjadi kerja fsik
atau otot dan kerja mental atau otak.
• Apabila dilihat dari energi yang dikeluarkan, kerja
mental murni relatif lebih sedikit mengeluarkan
energi dibandingkan dengan kerja fsik
• Kerja fsik akan mengakibatkan perubahan fungsi
pada fungsi alat-alat tubuh, yang dapat dideteksi
melalui:
Paru-paru
Denyut jantung
Peredaran darah dalam paru-paru.
Temperatur tubuh
Konsentrasi asam laktat dalam darah
Komposisi kimia dalam darah dan air seni
Tingkat penguapan faktor lainnya

Konsumsi energi pada waktu kerja biasanya
ditentukan dengan cara tidak langsung, yaitu
dengan pengukuran:

•
•

Kecepatan denyut jantung
Konsumsi oksigen

Hubungan antara metabolisme, respirasi, energi
expenditure dan denyut jantung sebagai media
pengukur beban kerja
Assesment
Of Work load

Oxygen
Consumption
Litres/min

Lung
Ventilation
Litres/min

Energi
expenditure
calories/minute

Heart Rate
Pulses/mins

“Very low”
(resting)

0.25-0.3

6-7

12,5

> 175

hubungan antara energi dengan kecepatan
jantung, dicari pendekatan kuantitatif hubungan
antara konsumsi oksigen dengan kecepatan denyut
jantung dengan interpolasi
Diketahui denyut jantung seorang pekerja
saat melakukan pekerjaan adalah sebesar 93
Pulse/menit
Konsumsi
Oksigen
Liter/menit
1
X

1

0.5
7
5

9 10
3 0

Denyut jantung
pulse/menit

Nilai X ditentukan dengan interpolasi sebagai berikut :

100  75 1  0,5

93  75 X  0,5
25 X  12,5  18(0,5)
X 

9 12,5
 0,86
25

Liter/menit

Kelelahan Fisik (Fatique)
• Fatique adalah suatu kelelahan yang
terjadi pada syaraf dan otot-otot manusia
sehingga tidak berfungsi lagi sebagaimana
mestinya.
• Makin berat beban yang dikerjakan dan
semakin tidak teraturnya pergerakan,
maka timbulnya fatique akan lebih cepat.
• Timbulnya fatique ini perlu dipelajari untuk
menentukan tingkat kekuatan otot
manusia, sehingga kerja yang akan
dilakukan atau dibebankan dapat
disesuaikan dengan kemampuan otot
tersebut.

Ralp M. barnes menggolongkan kelelahan
dalam tiga hal tergantung dari mana hal ini
dilihat, yaitu:
•
•
•

Merasa lelah
Kelelahan karena perubahan fsiologi dalam
tubuh
Menurunkan kemampuan kerja

Faktor-faktor yang mempengaruhi
fatique
•
•
•
•
•
•

Besarnya tenaga yang keluar
Kecepatan
Cara dan sikap melakukan aktiftas
Jenis olah raga
Jenis kelamin
Umur

Hal-hal yang ditentukan atau diukur dalam
fatique
•
•

•

Mengukur kecepatan denyut jantung dan
pernafasan.
Mengukur tekanan darah, peredaran udaara
dalam paru-paru, jumlah oksigen yang dipakai,
jumlah CO2 yang dihasilkan, temperatur
badan, komposisi kimia dalam urine dan darah.
Menggunakan alat penguji kelelahan Riken
Fatique Indicator dengan ketentuan
pengukuran elektroda logam melalui tes variasi
perubahan air liur (saliva) karena lelah.