“BIOMEKANIKA” Analisis Perancangan Kerja dan Ergonomi
Teknik Industri Universitas Gunadarma
Biomekanika Biomekanika = Mekanika biologi organisme Biomekanika merupakan alat yang dapat mencegah beban kerja Mempelajari fungsi dan struktur bagian tubuh serta efeknya tekanan/beban internal/eksternal terhadapnya. Beban berat yang kumulatif dapat menyebabkan kelainan fisik. Dirasakan sebagai gejala pertama sakit: sesuatu yang tidak comfortable Bila tidak diperhatikan dapat menyebabkan kecelakaan di kemudian hari
Biomekanika
Biomekanika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari interaksi fisik antara pekerja dengan mesin, material dan peralatan dengan tujuan untuk meminimumkan keluhan pada sistem kerangka otot agar produktivitas kerja dapat meningkat. Pendekatan biomekanika tubuh manusia sebagai suatu sistem yang terdiri dari elemen-elemen yang saling berkait dan terhubung satu sama lain, melalui sendi-sendi dan jaringan otot yang ada. Prinsip-prinsip fisika digunakan untuk menyatakan tegangan mekanik pada tubuh dan gaya otot yang diperlukan untuk membagi tegangan-tegangan tersebut.
Arm Lift
Floor Lift
Leg Lift
High Near Lift
Biostatic Biost
High Far Lift
Torso Lift
Biodynamic
Application of Biomechanics >> Manual Task
Application of Biomechanics >> Sports
Application of Biomechanics >> Hospital’s activities
Struktur Tubuh Manusia
TULANG (BONES) investigasi pada L5/S1.
SAMBUNGAN (JOINTS) aplikasi teori fisika (beban, massa, gaya, momen) pada tubuh manusia.
OTOT (MUSCLE) aerobic & anaerobic metabolism.
Lumbar - Sacrum
Dalam banyak kegiatan penanganan material seperti mengangkat, membawa, mendorong dan menarik, gaya-gaya yang signifikan terjadi pada tulang belakang bagian bawah yaitu pada ruas lumbar ke-5 dan sacrum ke-1 (L5/S1), lokasi dimana sering terjadi cedera punggung.
Anatomy of the Human Spine
Link - Joint
Didalam melakukan analisa biomekanik, tubuh manusia dipandang sebagai suatu sistem yang terdiri dari link (penghubung) dan joint (sambungan).
Link – Joint (2)
Menurut Ghaffin & Anderson (1984), tubuh manusia terdiri dari enam link yaitu: Link lengan bawah yang dibatasi joint pergelangan tangan dan siku. Link lengan atas yang dibatasi joint siku dan bahu. Link punggung yang dibatasi joint bahu dan pinggul. Link paha yang dibatasi joint pinggul dan lutut. Link betis yang dibatasi joint lutut dan mata kaki. Link kaki yang dibatasi joint mata kaki dan telapak kaki.
Biomechanics Analysis
Aerobic vs. Anaerobic Metabolism
Aerobic
Anaerobic
Use of O2, efficient, high capacity No O2, inefficient, low capacity
Aerobic used during normal work (exercise) levels, anaerobic added during extreme demands Anaerobic metabolism -> lactic acid (pain, cramps, tremors)
How to measure ? Biostatics : Apply Newton’s Law Use RULA (Rapid Upper Limb Assessment) Use REBA (Rapid Entire Body Assessment) Biodynamic :
Apply advanced Newton’s Law Manual material handling (NIOSH’s Law) Simulation
HUKUM NEWTON I Selama tidak ada resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda maka benda tersebut akan selalu pada keadaannya, yaitu benda yang diam akan selalu diam dan benda yang bergerak akan bergerak dengan kecepatan konstan. Selama tidak ada resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda maka benda tersebut akan a=0 ΣF=0 selalu pada keadaannya, yaitu benda yang diam akan selalu diam dan benda yang bergerak akan bergerak dengan kecepatan konstan.
1. Maximum Permissible Limit (MPL) Merupakan batas besarnya gaya tekan pada segmen L5/S1 dari kegiatan pengangkatan dalam satuan Newton yang distandarkan oleh NIOSH (National Instiute of Occupational Safety and Health) tahun 1981. 1. Besar gaya tekannya adalah di bawah 6500 N pada L5/S1. 2. Batasan gaya angkatan normal (the Action Limit) sebesar 3500 pada L5/S1. Apabila : Fc < AL (aman), AL < Fc < MPL (perlu hati-hati) dan Fc > MPL (berbahaya). Batasan gaya angkat maksimum yang diijinkan , yang direkomendasikan NIOSH (1991) adalah berdasarkan gaya tekan sebesar 6500 N pd L5/S1 , namun hanya 1% wanita dan 25% pria yang diperkirakan mampu melewati batasan angkat ini (Nurmianto, 1996).
2-D Model of the Elbow:
From Chaffin, DB and Andersson, GBJ (1991) Occupational Biomechanics. Fig 6.2
JAWAB :
Perlu kita ketahui bahwa seorang operator bekerja tidak hanya lengan saja yang mengeluarkan tenaga, tetapi bagian tubuh yang lain seperti punggung, paha, betis dll. Dalam biomekanik perhitungan guna mencari moment dan gaya dapat dilakukan dengan cara menghitung gaya dan mement secara parsial atau menghitung tiap segmen yang menyusun tubuh manusia. Berat dari masing – masing segmen dibawah ini didapat dari besarnya prosentase dikali dengan gaya berat dari orang tersebut.
untuk mencapai keseimbangan tubuh pada aktivitas pengangkatan, moment pada L5/S1 tersebut diimbangi gaya otot pada spinal erector (FM) yang cukup besar dan juga gaya perut (FA) sebagai pengaruh tekanan perut (PA) atau Abdominal Pressure yang berfungsi untuk membantu kestabilan badan karena pengaruh momen dan gaya yang ada
MODEL BIOMEKANIKA TULANG BELAKANG (CHAFFIN, 1991)
2. Recommended Weight Limit (RWL) Recommended Weight Limit merupakan rekomendasi batas beban yang dapat diangkat oleh manusia tanpa menimbulkan cidera meskipun pekerjaan tersebut dilakukan secara repetitive dan dalam jangka waktu yang cukup lama. RWL ini ditetapkan oleh NIOSH pada tahun 1991 di Amerika Serikat. Persamaan NIOSH berlaku pada keadaan: 1. Beban yang diberikan adalah beban statis, tidak ada penambahan ataupun pengurangan beban di tengah – tengah pekerjaan. 2. Beban diangkat dengan kedua tangan. 3. Pengangkatan atau penurunan benda dilakukan dalam waktu maksimal 8 jam. 4. Pengangkatan atau penurunan benda tidak boleh dilakukan saat duduk atau berlutut. 5. Tempat kerja tidak sempit.
Persamaan untuk menentukan beban yang direkomendasikan untuk diangkat seorang pekerja dalam kondisi tertentu menurut NIOSH adalah sbb: RWL = LC x HM x VM x DM x AM x FM x CM Keterangan: LC = konstanta pembebanan = 23 kg HM = faktor pengali horizontal = 25 / H FM = faktor pengali frekuensi (Frequency Multiplier) *lihat tabel 1 CM = faktor pengali kopling (handle) * lihat tabel 2 VM = Faktor pengali vertikal
DM = Faktor pengali perpindahan
AM = Faktor pengali asimetrik
Keterangan: H = jarak beban terhadap titik pusat tubuh V = jarak beban terhadap lantai D =jarak perpindahan beban secara vertical A = sudut simetri putaran yang dibentuk tubuh Untuk Frekuensi Pengali ditentukan dengan menggunakan tabel FM dibawah ini dengan mengetahui frekuensi angkatan tiap menitnya dan juga nilai V dalam inchi.
Keterangan: untuk frekuensi pengangkatan kurang atau hanya 1 kali dalam 5 menit ditetapkan F = 2 Lift/mnt.
Untuk Faktor Pengali coupling (handle) dapat ditentukan pada Tabel 1.2 berikut:
Musculoskeletal Disorder (MSDs)
Musculoskeletal disorders (MSDs) atau gangguan otot rangka merupakan kerusakan
pada
otot, saraf, tendon, ligament, persendian, kartilago, dan discus invertebralis.
Kerusakan pada otot dapat berupa ketegangan otot, inflamasi, dan degenerasi.
Sedangkan kerusakan pada tulang dapat berupa memar, mikro faktur, patah, atau terpelintir.
Penyebab MSDs 1.
2.
Kelelahan dan keletihan terus menerus yang disebabkan oleh frekuensi atau periode waktu yang lama dari usaha otot, dihubungkan dengan pengulangan atau usaha yang terus menerus dari bagian tubuh yang sama meliputi posisi tubuh yang statis; Kerusakan tiba-tiba yang disebabkan oleh aktivitas yang sangat kuat/berat atau pergerakan yang tak terduga.
Jenis-jenis keluhan MSDs 1.
Sakit Leher peningkatan tegangan otot atau myalgia, leher miring atau kaku leher.
2.
Nyeri Punggung gejala nyeri punggung yang spesifik seperti herniasi lumbal, arthiritis, ataupun spasme otot.
3.
Carpal Tunnel Syndrome kumpulan gejala yang mengenai tangan dan pergelangan tangan yang diakibatkan iritasi dan nervus medianus.
4.
De Quervains Tenosynovitis Penyakit ini mengenai pergelangan tangan, ibu jari, dan terkadang lengan bawah, disebabkan oleh inflamasi tenosinovium dan dua tendon yang berasa di ibu jari pergelangan tangan.
5.
Thoracic Outlet Syndrome Merupakan keadaan yang mempengaruhi bahu, lengan, dan tangan yang ditandai dengan nyeri, kelemahan, dan mati rasa pada daerah tersebut
6.
Tennis Elbow keadaan inflamasi tendon ekstensor, tendon yang berasal dari siku lengan bawah dan berjalan keluar ke pergelangan tangan.
7.
Low Back Pain terjadi apabila ada penekanan pada daerah lumbal yaitu L4 dan L5. Apabila dalam pelaksanaan pekerjaan posisi tubuh membungkuk ke depan maka akan terjadi penekanan pada discus.
