Pertemuan 11 Biomekanika Kerja PDF

Preview

Summary

PERANCANGAN SISTEM KERJA & ERGONOMI PERTEMUAN 11 BIOMEKANIKA M. ANSYAR BORA, ST., MT. Pendahuluan Salah satu acauan utama dalam perancangan ergonomi adalah tuntutan beban kerja (D, demend of the task) haruslah lebih kecil dari kapasitas pekerja (C, capacity of the worker) atau prinsip D < C. ...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Pertemuan 11 Biomekanika Kerja M. Ansyar Bora

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

ANALISIS POST UR KERJA DAN KELUHAN SUBJEKT IF PEKERJA UNT UK AKT IVITAS PEMINDAH… Marulloh Marul

Laporan APSK FARHAN IHSAN Mat eri Prosiding Seminar Nasional Ergonomi Benedikt a Anna Haulian Siboro, Agus Suwarni, Maya Arlini, Nuruddin Kamil

PERANCANGAN SISTEM KERJA & ERGONOMI

PERTEMUAN 11 BIOMEKANIKA

M. ANSYAR BORA, ST., MT.

Pendahuluan Salah satu acauan utama dalam perancangan ergonomi adalah tuntutan beban kerja (D, demend of the task) haruslah lebih kecil dari kapasitas pekerja (C, capacity of the worker) atau prinsip D < C. Inilah prasyarat agar resiko kecelakan kerja (jangka pendek) atau penyakit akibat kerja (jangka panjang) dapat diminimalkan. Jika D lebih kecil, dapat kita simpulkan bahwa pekerjaan tersebut ergonomis dan sebaliknya jika D lebih besar maka pekerjaan tersebut beresiko.

Prinsip D < C

Tuntutan pekerjaan (D, task demand)

Kemampuan pekerja (C, Capacity)

Fisik:  Bobot beban angkat/angkut  Beban dorong/Tarik  Posisi kerja  Frekuensi pengulangan kerja  Kecepatan Kerja  Tuntutan ketelitian, dll. Non Fisik:  Pembelajaran  Kewaspadaan, dll

Fisik:  Bobot beban angkat/angkut  Daya tahan/stamina  Fleksibilitas  Koordinasi, dll. Non Fisik:  Persepsi  Memori  Kewaspadaan, dll

D < C?

Tidak Resiko Cedera Tinggi

Sumber: Diadaptasi dari Chaffin et al, 1999

Ya Resiko Cedera Rendah Gambar Konsep dasar analisis ergonomi berdasarkan perbandingan D dan C

Definisi

(Chaffin dkk, 2006)

• Biomekanika adalah ilmu yang menggunakan hukum-hukum fisika dan mekanika teknik untuk mendeskripsikan gerakan pada bagian tubuh (kinetika) dan memahami efek gaya dan momen yang terjadi pada tubuh

(Chaffin dkk, 2006)

• Biomekanika kerja merupakan salah satu subdisiplin keilmuan biomekanika yg mempelajari interaksi fisik antara pekerja dan peralatan, mesin, dan material untuk meminimalkan resiko gangguan pada sistem otot-rangka yang terkait dengan kerja.

Terdapat 2 mekanisme gangguan yang timbul pada sistem otot-rangka

Gangguan pertama diakibatkan oleh pembebanan atau tekanan tiba-tiba pada tubuh atau anggota tubuh. Dampak yg terjadi pada sistem otot-rangka berupa cedera patah tulang, kerusakan sendi, dll. Kejadian ini biasanya dikategorikan kecelakan kerja, yg dapat terjadi pada berbagai bagian tubuh, seperti leher, bahu, pergelangan tangan dan punggung bagian bawah.

Ganguan kedua berhubungan dgn pembebanan terusmenerus dan bersifat akumulatif dalam jangka panjang yg mengakibatkan kelainan pada sistem otot-rangka, seperti kelainan fungsi otot, kelainan pada kemampuan gerak sendi, kelainan pada saraf, kelainan pada tendon (penghubung otot dan tulang). Kelainan seperti ini dikategorikan penyakit akibat kerja

Sejarah

BIOMEKANIKA

Leonardo da Vinci yang menggambarkan fungsi otot dan tulang dalam karya seninya di abad ke-15. Galileo Galilei yang menggunakan konsep fisika dalam pengukuran denyut jantung pada abad ke-16. Ramazzini menggunakan analisis biomekanika dalam evaluasi kerja pada abad ke-18, meneliti gangguan pada sistem otot-rangka yang diderita pekerja akibat gerak dan sikap kerja yg tidak alami. F.W Taylor, Frank dan Lilian gilbreth pada abad ke-20 memasukkan pertimbangan biomekanika dalam perbaikan dan penetapan standar kerja untuk meningkatkan produktivitas.

Sistem Otot-Rangka Manusia

Struktur otot-rangka (mulculoskeletal) manusia dibentuk oleh komponen utama, seperti tulang, ligament, tendon, otot dan sendi. Fungsi utama sistem ototrangka kita adalah untuk menyokong dan melindungi anggota tubuh, mempertahankan posisi tubuh, dan menghasilkan gerakan.

Tulang, Ligamen, dan Tendon

Tulang sebagai penyokong struktur tubuh dan membentuk formasi rangka tubuh, selain itu tulang berfungsi sebagai pelindung organ-organ internal tubuh, fungsi lain untuk pergerakan bersama-sama dgn otot terutama tulang-tulang panjang pada lengan dan kaki.

Ligamen merupakan jaringan yg menghubungkan antara dua buah tulang dan berfungsi untuk mempertahankan stabilitas sendi. otot-otot terhubung pada tulang melalui tendon.

Tendon berfungsi untuk meneruskan gaya dari otot, selain memiliki fungsi yg serupa, ligament dan tendon memiliki mofpologi yg sama.

Otot Rangka

Struktur tubuh kita mempunyai sekitar 400 otot yang mempunyai fungsi masing-masing. Berdasarkan jenis kontraksinya, otot dapat dibagi atas 3 golongan, yakni otot jantung, otot rangka (motorik) dan otot polos (otonom).

Otot Rangka Berdasarkan aktivitas geraknya, otot rangka dapat dikelompokkan seperti berikut ini:

Otot Sinergis, Yaitu otot yg bekerja bersama-sama sesuai dengan arah yang diinginkan

Otot Antagonis, Yaitu otot yg bekerja berlawanan terhadap otot sinergis

Otot Fleksor, Yaitu otot yg bekerja dengan membengkokkan sendi

Otot Ekstensor, Yaitu otot yg bekerja dgn meluruskan kembali sendi ke posisi awal

Otot Abduktor, Yaitu otot yg bekerja dgn menggerakkan anggota tubuh menjauhi • garis tengah tubuh Otot adductor, Yaitu otot yg menggerakkan anggota tubuh mendekati garis tengah tubuh

Otot Rangka Otot (rangka) mampu berkontraksi (memendek) dan berelaksasi (memanjang). Jika otot sinergis berkontraksi, maka otot antagonis berelaksasi. Sebagai contoh adalah pasangan otot biseps dan triseps yg menjalankan fungsi sinergis dan antagonis untuk menggerakkan lengan bawah. Setiap proses kontraksi membutuhkan energy yg diperoleh dari ATP (Adenosine triphosphate) yang dipecah menjadi ADP (Adenosine diphosphate). Kebutuhan ATP dalam jumlah besar (untuk kerja otot yang berat dan dalam jangka waktu yg lama) disuplai oleh sistem metabolism tubuh dengan mengurangi karbohidrat, lemak dan protein yang tersimpan dalam tubuh manusia.

Gangguan Pada Sistem Otot Rangka Beban fisik yg melewati batas kemampuan dapat membawa resiko gangguan pada sistem otot-rangka. Gangguan yg mungkin terjadi dapat dibagi kedalam dua bentuk yaitu, 1) Cedera akibat pembenanan yg tiba-tiba, hal ini disebabkan misalnya mengangkat benda yg sangat berat sambil membungkuk. 2) Kelainan sistem otot-rangka dalam jangka panjang, hal ini biasanya disebabkan oleh pembebananyg berlebihan secara berulang-ulang atau MSDs (musculoskeletal disorders). Gangguan MSDs ini dibagi atas 4 kelompok yaitu:  Gangguan pada tendon  Gangguan pada sendi  Gangguan pada jaringan saraf  Gangguan pada jaringan neurovaskular

Survei Keluhan Otot Rangka

Survei keluhan otot rangka ditujukan untuk mendapatkan umpan balik langsung dari pekerja tentang keluhan-keluhan yg dirasakan berkaitan dengan pekerjaan yg dilakukan. Biasanya melalui wawancara atau kuesioner dgn menanyakan secara umum bentuk dan tingkat keluhan yg dirasakan untuk setiap anggota tubuh, mulai dari leher hingga kaki. Salah satu kuesioner yg sering digunakan di industri yaitu kuesioner NORDIC .

Contoh Kuesioner NORDIC

Evaluasi Kerja Biomekanika

Salah satu cara untuk memperkirakan dampak beban kerja pada pekerja secara kuantitatif adalah dengan pemodelan biomekanika. Model yang dapat digunakan yaitu: 1. Model tangan-siku digunakan untuk menghitung besaran momen pada siku yg ditimbulkan akibat tangan menahan suatu beban. 2. Model punggung bawah digunakan untuk menghitung momen dan gaya yang terjadi pada punggung bawah akibat pengangkatan suatu beban.

Model Tangan - Siku

Model Tangan - Siku Model Analisis tangan-siku dalam menahan sebuah beban

Model Tangan - Siku

Contoh Soal

Pekerja mengangkat beban secara manual dengan berat 30 kg. apakah pekerjaan tersebut aman untuk pekerja tersebut?. Lakukan pemodelan dengan tangan-siku. Solusi Dalam penyelesaian semua bentuk analisis dan pemodelan biomekanik, langkah-langkah yg harus dilakukan adalah:  Buatlah sebuah diagrambenda bebas (free body diagram) menggambarkan seluruh gaya momen, baik yg sudah diketahui nilainya maupun belum, lengkapi dengan arah dan nilainya.  Tetapkan konvensi tanda  Lakukan analisis terhadap gaya-gaya eksternal yg terjadi akibat pembebanan dari kerja (termasuk bobot segmen tubuh)  Lakukan analisis terhadap gaya-gaya internal pada sistem otot-rangka

Model Tangan - Siku Diagram benda bebas model tangan siku

Ket: Nilai yang tidak diketahui a. Gaya pada bisep dan siku eksternal (F Bisep F siku ) b. Momen eksternal pada siku (M siku )

Model Tangan - Siku

Beban yg ditahan oleh satu sisi tangan adalah setengah dari beban total, yakni menjadi 15 kg. Maka gaya yg terdapat pada tangan yang disebabkan oleh benda tersebut adakah sebesar 150 N (asumsi gravitasi 10 m/s2 ) dengan arah kebawah dan diasumsikan berada di ujung tangan (atau 32 cm dari siku). Jika diasumsikan bobot tangan 1 kg, maka akan ada gaya pada titik pusat massa tangan sebesar 10 N. gaya ini juga memiliki arah kebawah dan diasumsikan 15 cm dari siku. Hal yg ingin diketahui adalah besarnya gaya yang dilakukan oleh otot bisep (F Bisep ) yg berjarak sekitar 2 cm dari titik siku dan besarnya momen yg bekerja pada siku (M Siku )

Model Tangan - Siku Lanjutan penyelesaian contoh soal Karena tangan-siku berada dalam kondisi statis, maka resultan momen haruslah nihil atau nol. Dalam artian, momen yg timbul akibat gaya eksternal (momen eksternal) terkompensasi oleh momen internal (kerja otot)

Model Tangan - Siku Lanjutan penyelesaian contoh soal

Model Tangan - Siku Lanjutan penyelesaian contoh soal

Model Tangan - Siku

Apakah pekerjaan tersebut aman atau tidak? Untuk menjawab hal tersebut kita menggunakan perbadingan D dan C, dalam hal ini, besaran D (tuntutan pekerjaan) dapat diwakili oleh M siku dan F bisep . Jadi pekerjaan tersebut aman karena F bisep Sebesar 2.475 N atau M siku sebesar 49,5 Nm lebih kecil dari 3500 N (Batasan gaya angkat normal berdasarkan NIOSH atau nasional institut of occupational safety and health)

Model Punggung Bawah Pemodelan Biomekanika punggung saat aktivitas pengangkutan Sikap Kerja seperti ini terdapat beberapa parameter dan gaya yg harus dipertimbangkan yaitu:  Beban bagian tubuh di atas pinggang  Beban pada tangan sesuai beban yg diangkat  Gaya otot punggung  Momen pada titik tulang belakang  Gaya pada titik tulang belakang, terdiri atas gaya tekan (Fc) dan gaya geser (Fs)  Asumsi jarak antara otot punggung dan tulang belakang sekitar 3 cm.

Model Punggung Bawah Daigram benda bebas aktivitas pengangkatan beban

Model Punggung Bawah Pada model ini, momen yg diukur pada tulang belakang adalah pada ruas L5/S1 (ruas sendi antara tulang lumbar ke-5 dan sacrum ke -1). Ruas L5/S1 dipilih karena merupakan salah satu bagian tubuh yg paling kritis dan mendapatkan beban yg tinggi saat pengangkatan dengan posisi umum agak membungkuk. Kriteria aman suatu aktivitas bergantung pada besarnya gaya tekan dan gaya geser yg ditimbulkan pada tulang belakang. Para ahli merumuskan 2 kriteria pengangkatan yg aman, yakni Fcompression < 3.400 N dan Fshear < 500 N. Jika salah satu dari dua kriteria tersebut tidak dipenuhi dapat disimpulkan bahwa pekerjaan tersebut beresiko.

Model Punggung Bawah Contoh Soal Seseorang hendak mengangkat dus air kemasan dengan bobot beban sebesar 11,52 kg (1 dus = 48 buah air kemasan dengan bobot masing-masing air kemasan sebesar 240 gram. Dus yang akan diangkat berada di atas sebuah meja dengan tinggi sepinggang. Sikap tubuh ketika mengangkat dus kira-kira seperti gambar di slide 27. massa tubuh bagian atas pekerja diketahui sebesar 65 kg. apakah pengangkatan tersebut aman bagi yang bersangkutan.

Model Punggung Bawah Diagram benda bebas contoh soal di slide 29

Model Punggung Bawah Karena analisis yg dilakukan adalah statis, maka besaran momen haruslah nihil. Dalam hal ini besaran momen internal sama dengan momen eksternal. Momen eksternal dihitung akibat adanya beban ditangan yg harus diangkat dan massa tubuh bagian atas pekerja yg harus ditahan.

Model Punggung Bawah Momen internal yg terjadi sebagai respon adanya momen eksternal disebabkan adanya kerja otot punggung.

Model Punggung Bawah Kerja otot tersebut mengakibatkan adanya gaya tekan Fcompression dan gaya geser dan Fshear pada ruas L5/S1. kedua gaya tersebut dapat dihitung sebagai berikut:

Model Punggung Bawah

Kesimpulan: Dari hasil perhitungan didapatkan nilai gaya tekan (Fc) sebesar 7.356,4 N dan gaya geser (Fs) sebesar 261,7 N. Karena nilai Fc lebih besar dari 3.400 N maka dapat disimpulkan bahwa pengangkatan dus tersebut beresiko (tidak aman) walaupun nilai Fs yg didapatkan lebih kecil dari 500 N.

Terima Kasih...