BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Fisiologi Kerja

Fisiologi Kerja adalah ilmu yang mempelajari fungsi tubuh manusia pada saat

bekerja. Merupakan dasar berkembangnya ergonomi. Bisa dikatakan juga fisiologi

kerja adalah fokus dengan respon tubuh terhadap kebutuhan metabolisme pada

saat kerja dengan mengukur aktivitas dari cardiovaskular respiratory dan sistem

otot pada saat kerja kita bisa mendapatkan informasi untuk mencegah kelelahan.

Dengan diketahuinya fisiologi kerja diharapkan mampu meringankan beban

kerja seorang pekerja dan meningkatkan produktivitas kerja. Pengetahuan dasar

mengenai fisiologi kerja memungkinkan untuk dapat dievaluasi suatu sistem kerja

secara efektif. Diupayakan evaluasi kerja semaksimal mungkin bersifat objektif

dan kuantitatif. Penilaian secara kualitatif misalnya adanya kelelahan kerja, hal ini

memerlukan analisis lebih lanjut mengingat kemampuan individual yang berbeda.

Fisiologi kerja merupakan suatu studi tentang faktor-faktor yang

mempengaruhi kinerja dan kelelahan selama otot bekerja. Relevansinya dengan

Ergonomik antara lain :

1. Lokasi kelelahan otot dan gangguan trauma kumulatif.

2. Saat seluruh tubuh kelelahan, mengurangi pekerjaan dan penjadwalan

istirahat.

3. Stress panas, dengan kata lain beban panas metabolik.

2.2 Konsumsi Oksigen dan Konsumsi Energi

2.2.1 Konsumsi Oksigen

Konsumsi oksigen adalah merupakan faktor dari proses metabolisme yang

berhubungan dengan konsumsi energi. Konsumsi oksigen dihitung untuk

mengetahui konsumsi oksigen yang diperlukan operator dalam melakukan

kegiatan mengangkat barbel. Selama mengangkat barbel konsumsi energi yang

dibutuhkan operator sebesar 1,484 kkal, sedangkan konsumsi oksigen yang

dibutuhkan operator sebesar 0,3091 liter/menit.

Perhitungan konsumsi oksigen menggunakan faktor energi yang

dikeluarkan, karena energi mempengaruhi jumlah konsumsi energi yang

dibutuhkan oleh operator. Perhitungan tersebut menunjukkan bahwa konsumsi

energi dan oksigen yang diperlukan operator tergantung dari berat beban yang

diangkatnya. Semakin berat beban yang diangkat, semakin banyak oksigen yang

diperlukan dalam melakukan aktivitas mengangkat barbel. 1 kkal adalah jumlah

panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperature 1 liter air dari 14,5°C

menjadi 15,5°C. Konsumsi energy dapat diatur secara tidak langsung. Jika 1 liter

oksigen dikonsumsi oleh tubuh, maka tubuh akan mendapatkan 4,8 kkal energi.

Faktor inilah yang merupakan nilai kalori suatu oksigen.

a. Kapasitas kerja

Semakin meningkatnya beban kerja, maka konsumsi oksigen akan

meningkat secara proporsional, sampa didapat kondisi maksimumnya.

Pengaturan energy kerja sebagai berikut:

20-30 tahun : dikalikan dengan 100%

40 tahun : dikalikan dengan 96%

50 tahun : dikalikan dengan 90%

60 tahun : dikalikan dengan 80%

65 tahun : dikalikan dengan 75%

Dengan catatan bahwa 5,2 kkal/menit = 5,2 / 4,8 = 1,08 liter/menit

oksigen.

b. Fitness

Fitness indeks telah didefinisikan sebagai berikut:

Untuk Laki-laki:

VO2 = 0,019HR – 0,024h + 0,016w + 0,045α + 1,15

Untuk Perempuan:

VO2 = 0,014HR + 0,017w – 1,706

Dimana:

VO2 : Konsumsi oksigen (liter/menit)

HR : Denyut jantung (denyut/menit)

w : Berat badan (kg)

h : Tinggi badan (cm)

α : Usia (tahun)

2.2.2 Konsumsi Energi

Kerja fisik mengakibatkan pengeluaran energi yang berhubungan erat

dengan konsumsi energi. Konsumsi energi pada waktu kerja biasanya ditentukan

dengan cara tidak langsung, yaitu dengan pengukuran tekanan darah, aliran darah,

komposisi kimia dalam darah, temperatur tubuh, tingkat penguapan dan jumlah

udara yang dikeluarkan oleh paru-paru. Dalam penentuan konsumsi energi biasa

digunakan parameter indeks kenaikan bilangan kecepatan denyut jantung. Indeks

ini merupakan perbedaan antara kecepatan denyut jantung pada waktu kerja

tertentu dengan kecepatan denyut jantung pada saat istirahat.

Untuk merumuskan hubungan antara energy expenditure dengan kecepatan

heart rate (denyut jantung), dilakukan pendekatan kuantitatif hubungan antara

energy expediture dengan kecepatan denyut jantung dengan menggunakan analisa

regresi. Bentuk regresi hubungan energi dengan kecepatan denyut jantung secara

umum adalah regresi kuadratis dengan persamaan sebagai berikut :

Y=1 ,80411−0 , 0229038 X+4 , 71733.10−4 X2

Dimana:

Y : Energi (kilokalori/menit)

X : Kecepatan denyut jantung (denyut/menit)

Setelah besaran kecepatan denyut jantung disetarakan dalam bentuk

energi, maka konsumsi energi untuk kegiatan kerja tertentu bisa dituliskan dalam

bentuk matematis sebagai berikut :

KE = Et – Ei

Dimana :

KE: Konsumsi energi untuk suatu kegiatan kerja tertentu (kilokalori/menit)

Et : Pengeluaran energi pada saat waktu kerja tertentu (kilokalori/menit)

Ei : Pengeluaran energi pada saat istirahat (kilokalori/menit)

Terdapat tiga tingkat energi fisiologi yang umum : istirahat, limit kerja

aerobik, dan kerja anaerobik. Pada tahap istirahat pengeluaran energi diperlukan

untuk mempertahankan kehidupan tubuh yang disebut tingkat metabolisis basah.

Hal tersebut mengukur perbandingan oksigen yang masuk dalam paru-paru

dengan karbondioksida yang keluar. Berat tubuh dan luas permukaan adalah

faktor penentu yang dinyatakan dalam kilokalori/area permukaan/jam. Rata-rata

manusia mempuanyai berat 65 kg dan mempunyai area permukaan 1,77 meter

persegi memerlukan energi sebesar 1 kilokalori/menit.

2.3 Penilaian Beban Kerja Fisik

Kerja fisik (physical work) adalah kerja yang memerlukan energi fisik otot

manusia sebagai sumber tenaganya (power). Kerja fisik seringkali disebut sebagai

“Manual Operation” diamana performansi kerja sepenuhnya akan tergantung

manusia baik yang berfungsi sebagai sumber tenaga (power) ataupun pengendali

kerja (control). Dalam hal kerja fisik ini, konsumsi energi (energi consumption)

merupakan faktor utama dan tolak ukur sebagai penentu berat atau ringannya

kerja fisik tersebut. Kerja fisik akan mengakibatkan perubahan fungsi pada alat-

alat tubuh, yang dapat dideteksi melalui :

1. Konsumsi oksigen

2. Denyut jantung

3. Peredaran udara dalam paru-paru

4. Temperatur tubuh

5. Konsentrasi asam laktat dalam darah

6. Komposisi kimia dalam darah dan air seni

7. Tingkat penguapan

8. Faktor lainnya

Kerja fisik akan mengeluarkan energi yang berhubungan erat dengan

konsumsi energi. Konsumsi energi pada waktu kerja biasanya ditentukan dengan

cara tidak langsung, yaitu dengan pengukuran :

1. Kecepatan denyut jantung

2. Konsumsi Oksigen

Menurut Astrand & Rodahl (1977) dan Rodahl (1989) bahwa penilaian beban

fisik dapat dilakukan dengan dua metode secara objektif , yaitu penelitian secara

langsung dan metode tidak langsung. Metode pengukuran langsung yaitu dengan

mengukur oksigen yang dikeluarkan (energy expenditure) melalui asupan energi

selama bekerja. Semakin berat kerja semakin banyak energi yang dikeluarkan.

Meskipun metode dengan menggunakan asupan oksigen lebih akurat, namun

hanya mengukur secara singkat dan peralatan yang diperlukan sangat mahal.

Lebih lanjut Christensen (1991) dan Grandjean (1993) menjelaskan bahwa

salah satu pendekatan untuk mengetahui berat ringannya beban kerja adalah

dengan menghitung nadi kerja, konsumsi energi, kapasitas ventilasi paru dan suhu

inti tubuh. Pada batas tertentu ventilasi paru, denyut jantung, dan suhu tubuh

mempunyai hubungan yang linear dengan konsumsi oksigen atau pekerjaan yang

dilakukan. Kemudian Konz (1996) mengemukakan bahwa denyut jantung adalah

suatu alat estimasi laju metabolisme yang baik, kecuali dalam keadaan emosi dan

konsodilatasi. Kategori berat ringannya beban kerja didasarkan pada metabolisme

respirasi, suhu tubuh, dan denyut jantung menurut Christensen, dapat dilihat pada

table di berikut ini :

Tabel 2.1 Hubungan antara metabolisme, respirasi, temperature badan

dan denyut jantung sebagai medi pengukur beban kerja

Kategori

Konsumsi

Oksigen

(liter/menit)

Temperatur

Rectal

o C

Energi

(kkal/

menit)

Denyut

Jantung

Lung

Ventilation

( liter/menit)

Sangat

Ringan0.25 – 0.3 37.5 < 2.5 < 60 6 – 7

Ringan 0.5 - 1 37.5 2.5-5.0 60 – 100 11 - 20

Moderat 1.0 - 1.5 37.5 – 38 5.0-7.5 100 – 125 20 – 31

Berat 1.5 - 2.0 38 – 38.5 7.5 - 10.00 125 – 150 31 - 43

Sangat

Berat2.0 – 2.5 38.5 – 39 10.00 - 12.5 150 – 175 43 - 56

Berat

Ekstrim> 2.5 > 39 > 12.5 > 175 60 - 100

Berat ringannya beban kerja yang diterima oleh seorang tenaga kerjadapat

digunakan untuk menentukan berapa lama seorang tenaga kerja dapat melakukan

aktivitas kerjanya sesuai dengan kemampuan atau kapasitas kerja yang

bersangkutan. Di mana semakin berat beban kerja, maka akan semakin pendek

waktu seseorang untuk bekerja tanpa kelelahan dan gangguan fisiologis yang

berarti atau sebaliknya.

Kerja fisik dikelompokkan oleh David dan Miller :

a. Kerja total seluruh tubuh, yang mempergunakan sebagian besar otot biasanya

melibatkan dua pertiga atau tiga perempat oleh otot tubuh.

b. Kerja sebagian otot, yang membutuhkan lebih sedikit energi expenditure

karena otot yang dipergunakan lebih sedikit.

c. Kerja otot statis, yaitu otot yang dipergunakan untuk menghasilkan gaya,

tetapi tanpa kerja mekanik membutuhkan kontraksi sebagian otot.

Namun, sampai saat ini metode pengukuran fisik dilakukan dengan

menggunakan standar :

1. Konsep Horse – Power (Foot-Pounds of Work Per Minute) oleh Taylor, tapi

tidak memuaskan.

2. Tingkat konsumsi energi untuk mengukur pengeluaran energi.

3. Perubahan tingkat kerja jantung dan konsumsi oksigen (dengan metode

terbaru).

2.4 Cardiovasculair Load (%CVL)

Sistem peredaran darah atau sistem kardiovaskular adalah suatu sistem organ

yang berfungsi memindahkan zat ke dan dari sel. Sistem ini juga menolong

stabilisasi suhu dan pH tubuh (bagian dari homeostasis). Ada tiga jenis sistem

peredaran darah: tanpa sistem peredaran darah, sistem peredaran darah terbuka,

dan sistem peredaran darah tertutup. Sistem peredaran darah,yang merupakan juga

bagian dari kinerja jantung dan jaringan pembuluh darah (sistem kardiovaskuler)

dibentuk. Sistem ini menjamin kelangsungan hidup organisme, didukung oleh

metabolisme setiap sel dalam tubuh dan mempertahankan sifat kimia dan

fisiologis cairan tubuh.

Pertama, darah mengangkut oksigen dari paru-paru ke sel dan karbondioksida

dalam arah yang berlawanan (lihat respirasi). Kedua, yang diangkut dari nutrisi

yang berasal pencernaan seperti lemak, gula dan protein dari saluran pencernaan

dalam jaringan masing-masing untuk mengkonsumsi, sesuai dengan kebutuhan

mereka, diproses atau disimpan. Metabolit yang dihasilkan atau produk limbah

(seperti urea atau asam urat) yang kemudian diangkut ke jaringan lain atau organ-

organ ekskresi (ginjal dan usus besar). Juga mendistribusikan darah seperti

hormon, sel-sel kekebalan tubuh dan bagian-bagian dari sistem pembekuan dalam

tubuh.

Cardiovascular = %CVL yang dihitung berdasarkan rumus di bawah ini:

%CVL = 100 x (Denyut nadi kerja – Denyut nadi istirahat)

Denyut nadi maksimum – Denyut nadi istirahat

Di mana denyut nadi maksimum adalah (220-umur) untuk laki-laki dan (200-

umur) untuk wanita. Dari perhitungan %CVL kemudian akan dibandingkan

dengan klasifikasi yang telah ditetapkan sebagai berikut :

a. < 30% = Tidak terjadi kelelahan

b. 0 - < 60% = Diperlukan perbaikan

c. 60 - < 80 = Kerja dalam waktu singkat

d. 80 - < 100% = Diperlukan tindakan segera

e. > 100% = Tidak diperbolehkan beraktivitas

2.5 Skala Borg

Skala Borg digunakan untuk mengukur tingkat kelelahan selama berbagai

kegiatan. Memonitoring kelelahan dapat membantu dengan aman menyesuaikan

aktivitas dengan mempercepat atau memperlambat gerakan saat beraktifitas. Hal

ini juga dapat memberikan informasi penting ke penyedia layanan kesehatan.

Tabel 2.2 Skala Borg

Skala Tingkat kelelahan

0 Tidak Merasa Apa-apa

0.5 Sangat sangat ringan (cukup terasa)

1 Sangat Ringan

2 Ringan

3 Sedang

4 Agak Berat

5 Berat

6

7 Sangat Berat

8

9 Sangat sangat berat (hampir maksimal)

10 Maksimal

2.6 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Beban Kerja

Tubuh manusia dirancang untuk dapat melakukan aktivitas kerja sehari-hari.

Adanya massa otot yang bobotnya hampir lebih dari separuh barat tubuh,

memungkinkan kita untuk dapat menggerakkan tubuh dan melakukan pekerjaan.

Pekerjaan disatu pihak mempunyai arti penting bagi kemajuan dan peningkatan

prestasi.

Di pihak lain , dengan pekerjaan berarti tubuh akan menerima beban dari luar

tubuhnya. Dengan kata lain bahwa setiap pekerjaan merupakan beban bagi yang

bersangkutan. Beban tersebut dapat berupa beban fisik maupun beban mental.

Dari sudut pandang ergonomi, setiap beban kerja diterima oleh seseorang harus

sesuai atau seimbang baik terhadap kemampuan fisik, kemampuan kognitif

maupun keterbatasan manusia yang menerima beban tersebut. Menurut Suma’mur

(1984) bahwa kemampuan kerja seorang tenaga kerja berbeda dari satu kepada

yang lainnya dan sangat tergantung dari tingkatan keterampilan, kesegaran

jasmani, keadaan gizi, jenis kelamin, usia dan ukuran tubuh dari pekerjaan yang

bersangkutan.

2.6.1 Faktor Eksternal

Beban kerja yang berasal dari luar tubuh pekerja. Faktor-faktor disebut

stressor, yaitu:

1. Tugas (Task)

a. Bersifat fisik seperti stasiun kerja, kondisi, medan, atau sikap kerja.

b. Bersifat mental seperti tingkat kesulitan kerja yang mempengaruhi

tingkat emosi pekerja, atau kompleksitas pekerjaan.

2. Organisasi Kerja

Seperti lama kerja, waktu istirahat, kerja bergilir, kerja malam, sistem

pengupahan, sistem kerja, ritme kerja, pelimpahan dan wewenang kerja,

dan lain lain.

3. Lingkungan Kerja

a. Lingkungan kerja fisik : mikroklimat, intensitas kebisingan,

pencahayaan.

b. Lingkungan kerja kimiawi : debu, gas pencemar.

c. Lingkungan kerja biologis : bakteri, virus.

d. Lingkungan kerja fisiologis seperti penempatan dan pemilihan

karyawan, hubungan sesama pekerja, pekerja dengan atasan, pekerja

dengan lingkungan sosial, dll.

2.6.2 Faktor Internal

Faktor internal beban kerja adalah faktor yang berasal dari dalam tubuh

itu sendiri sebagai akibat adanya reaksi dari beban kerja eksternal. Reaksi

tubuh tersebut dikenal sebagai strain . Berat ringannya strain dapat dinilai

baik secara objektif maupun subjektif. Penilaian secara objektif , yaitu

melalui perubahan reaksi fisiologis. Sedangkan penilaian subjektif dapat

dilakukan secara subjektif berkaitan erat dengan harapan, keinginan,

kepuasan dll. Secara lebih ringkas faktor internal meliputi :

a. Faktor somatis = jenis kelamin, umur, ukuran tubuh, kondisi

kesehatan, status gizi

b. Faktor psikis = motivasi, persepsi, kepercayaan, keinginan, kepuasan,

dll.