1 PENDAHULUAN Latar Belakang Perkembangan teknologi permesinan telah membantu pekerjaan manusia di berbagai bidang. Dalam industri produksi penggunaan mesin telah menggantikan tenaga manusia sehingga mampu berproduksi secara masal. Namun penggunaan mesin produksi juga menghasilkan lingkungan fisik kerja yang buruk bagi manusia. Getaran mekanik merupakan dampak fisik yang hampir selalu terjadi pada mesin-mesin yang sedang beroperasi. Getaran dapat terpapar kepada operator dalam bentuk Whole Body Vibration (WBV) atau Tool Hand Vibration (THV). Beberapa penelitian telah dilakukan untuk melihat efek getaran. WBV dapat menimbulkan keluhan tidak nyaman pada operator, menaikan beban mental (Newell 2008), pengaruh terhadap aktifitas otot belakang (Santos 2008), sampai gangguan keseimbangan (Mani 2010) tergantung kepada amplitudo, akselerasi, dan lama terpapar getaran. Pekerjaan pengolahan lahan dan hasil pertanian menggunakan sistem mekanisasi mengakibatkan operator terpapar getaran dalam tingkat tidak aman. Paparan getaran yang tinggi diterima oleh operator traktor tangan dalam kegiatannya mengolah tanah sebelum ditanam, getaran pada traktor tangan bervariasi dari 3.43 sampai 5.26 m/s 2 (Binisam 2007). Getaran mesin pertanian di atas batas aman berdasarkan standar keamanan ISO 2631-1-1997 ditemukan pada traktor roda empat, all-terrain vehicles (ATVs), kendaraan offroad berupa skidder, haulage truck, mesin pemanen zaitun, gergaji kayu (Ragni 1999; Mehta 2000; Servadioa 2007; Eger 2007; Smets 2010; Tewari 2009; Milosavljevic 2010; Cationa 2008; Çakmak 2011; Goglia 2005; Sarah 2008). Getaran sebesar 1 sampai 13 m/s 2 terpapar kepada operator di dalam industri gula lokal di Indonesia (Cahyono 2008; Mukti 2008). Di samping frekuensi dan magnitudo getaran, dampak getaran yang diterima manusia juga dipengaruhi oleh arah getaran (Haris 2002). Jika menggunakan kendaraan seperti forewarder, mobil, motor, truk, traktor, atau mesin pemadat jalan getaran dominan yang terjadi adalah dalam arah vertikal (Googlia 2003; Rehn 2005; Binisam 2007; Salmoni 2008; Lady 2011; Chen 2009; Subhash 2011; Kathirvel 2007). Penumpang kereta api rel listrik dan rel diesel di Indonesia terpapar getaran dengan akselarasi hampir sebanding antara arah vertikal dan horizontal (Suwandi 2008). Dampak getaran terhadap manusia banyak diteliti berdasarkan frekuensi getaran. Rasa pusing dan mual saat berkendaraan terjadi akibat terpapar getaran pada frekuensi rendah dibawah 0.5 Hz. Getaran akan semakin meningkatkan kecepatan reaksi manusia dengan kenaikan frekuensi getar dari 4 sampai 8 Hz diteliti oleh Notbohm dan Gross dalam Pulat (1992). Frekuensi getaran yang sama dengan frekuensi alami bagian tubuh manusia memberikan efek resonansi pada bagian tubuh tersebut. Resonansi tangan terjadi pada frekuensi 4 sampai 5 Hz berdampak pada penurunan kemampuan gerakan presisi tangan pada frekuensi ini. Resonansi bola mata terjadi pada frekuensi 20 sampai 70 Hz mengakibatkan orang mengalami kesulitan melihat. Getaran frekuensi tinggi, 30 sampai 50 Hz dapat memperlancar peredaran darah sehingga mempercepat
2 pemulihan kelelahan otot, banyak dimanfaatkan untuk pemijatan dengan getaran. Kemampuan cognitive manusia tidak dipengaruhi oleh getaran (Ljungberga 2007); Shoenberger (1974) dalam Oborne (1987)). Begitu juga kemampuan aritmatika tidak terpengaruh oleh getaran pada frekuensi rendah. Namun di sisi lain getaran berfungsi sebagai general stressor, manusia akan bekerja lebih keras untuk menjaga kecepatan reaksinya saat terpapar getaran, akibatnya kecepatan reaksi manusia lebih tinggi setelah terpapar getaran dibandingkan sebelum atau saat terpapar getaran. International Standardization Organization (ISO) sudah mengeluarkan batasan aman terpapar getaran berdasarkan efek getaran terhadap manusia. Pada getaran vertikal respon manusia lebih besar pada selang frekuensi 4 sampai 8 Hz, dan pada getaran lateral respon manusia lebih besar pada selang frekuensi 1 sampai 2 Hz. Penelitian efek getaran terhadap manusia umumnya menilai getaran dari ukuran frekuensi, karena frekuensi berhubungan dengan efek resonansi bagian tubuh. Pengaruh efek akselarasi getaran masih sedikit diteliti, akselarasi dan frekuensi mengukur getaran dari pendekatan yang berbeda. Pada beberapa penelitian sudah dilakukan penilaian getaran berdasarkan akselarasi, tetapi akselarasi yang diamati hanya pada satu atau dua kondisi saja. Tabel 1 berisi penelusuran penelitian yang sudah dilakukan tentang efek getaran terhadap manusia dan ukuran getaran yang diamati. Tabel 1 Studi efek getaran terhadap manusia yang sudah dilakukan No Peneliti Tahun Pengaruh Getaran terhadap Manusia Akselarasi (m/s 2 ) dan frekuensi (Hz) 1. Newell 2008 Getaran berpengaruh pada kenaikan a = 1.4 beban mental. 2. Santos 2008 Getaran tidak meningkatkan aktifitas otot tulang belakang. a = 0.86 f = 0.5 20 3. Mani 2010 Getaran mengakibatkan gangguan a = 0.9-4.9 4. Notbohn Pulat) 5. Shoenberger Oborne) 6. Wohlwill Oborne) keseimbangan f = 0.5 20 1992 Getaran meningkatkan kecepatan reaksi f = 4 8 1987 Waktu reaksi terutama dipengaruhi oleh arah getar lateral, terutama pada f =1 dan 3 Hz. 1987 Getaran berfungsi sebagai general stressor terhadap kecepatan reaksi manusia. 7. Ljungberga 2007 Kemampuan cognitive manusia tidak dipengaruhi oleh getaran 8. Hacaambwa 2006 Ketidaknyamanan naik dengan meningkatnya getaran mengikuti Steven Power Law. 9. Marjanen 2010 Arah getar berpengaruh terhadap ketidaknyamanan dengan faktor pengali arah getarx : y : z = 2.7 : 1.8 : 1 a = 1.05 & 0.2 f < 50.5 a = 2.5 f = 1 20
3 Lanjutan tabel 1 10. Guignard Griffin) 1990 Getaran meningkatkan respon cardiovascular. 11. Maikala 2007 Getaran meningkatkan respon Metabolisme. 12. Nawayseh 2010 Penyerapan energi getaran meningkat dengan naiknya kuadrat magnitudo. 13. Maeda 2008 Kenyamanan berkendara dimodelkan dari Vibration Greatness ( fungsi dari f dan a). 14. Tian 1996 Getaran menurunkan waktu respon dan meningkatkan jumlah kesalahan. 15. Dowell 2007 Getaran meningkatkan daya genggam pada paparan Hand Tool Vibration. 16. Kubo 2001 Heart rate, rasio transmisi pada bagian tubuh, dan kelelahan naik dengan naiknya frekuensi getaran. 17. Besa 2007 Penyerapan energi pada tangan akibat Hand Tool Vibration dipengaruhi oleh arah getaran. 18. Shibata 2012 Terdapat perbedaan ketidaknyamanan antara pria dan wanita pada getaran arah lateral dan fore-aft, tidak pada arah vertikal. 19. Saton 2006 Kesiagaan berkurang akibat getaran, sementara Visual analog sleepiness scale (VASS) meningkat. 20. ISO Tubuh manusia lebih sensitif pada frekuensi 4 8 Hz getaran arah vertikal, dan 1-2 Hz pada getaran horizontal. 21. Jang 2000 Ketidaknyamanan dipengaruhi oleh perbedaan fasa antara getaran di kaki dan kursi, terutama pada frekuensi dan magnitude rendah. 22. Wang 2006 Energi getaran terbesar diserap oleh tubuh manusia pada frekuensi 4 16 Hz. 23. Ahn 2010 Ketidaknyamanan paling sensitif terjadi pada range frekuensi 5 6.3 Hz. 24. Jiao 2004 Paparan getaran meningkatkan heart rate variability dan kelelahan. 25. Kim 2009 Orang Korea lebih sensitif terhadap WBV vertikal pada f= 6.3 Hz. f = 2 20 a = 0.9 g f = 2, 4.5, 6 a=0.125, 0.25, 0.625, 1.25 f = 0.25 20 a = 0.2, 0.4, 0.8, dan 1.2 f = 4, 8, 16, 31.5, dan 63 a = 2.8 89.9 f = 0 125 a = 0.69 f = 2 20 a = 15 dan 30 f < 550 a = 0.2, 0.4, dan 0.8 f = 1 20 a = 0.6 f = 10 a = 0.25, 0.4, 0.63, 1 dan 1.6 f = 2.5, 3.15, 4, 5, dan 6.3 f = 0.5 40 a = 1 f = 0.9 16 a = 0.35 2.89 (VDV) f = 1.8 dan 6 a = 0.05g f = 2-250 a = 0.35 4
4 Perumusan Masalah Efek getaran terhadap manusia dilihat dari nilai akselarasi masih sedikit diteliti. Akselarasi dan frekuensi merupakan dua ukuran getaran yang berbeda. Akselarasi menilai magnitudo getaran yang menggambarkan besarnya energi getaran sedangkan frekuensi merupakan jumlah getaran persatuan waktu. Paparan getaran terhadap manusia tidak hanya dipengaruhi oleh frekuensi tapi juga oleh akselarasi. Akselarasi getaran diduga akan berpengaruh terhadap aspek fisiologis, performansi, dan tingkat ketidaknyamanan manusia. Ketidaknyamanan karena getaran dipengaruhi oleh arah getar (Hacaambwa 2006). Arah getaran juga berpengaruh pada energi getaran yang diserap oleh tubuh manusia ((Burström (1996) dikutip oleh Dewangan (2009)). Penyerapan energi getaran berkorelasi positif dengan terjadinya luka atau kecelakaan akibat getaran (vibration disorder), karena energi getaran yang diserap oleh tangan akan merusak jaringan otot. Seberapa besar pengaruh masing-masing arah getar terhadap manusia perlu diekplorasi lebih dalam. Permasalahan yang muncul dalam penelitian ini adalah : 1. Bagaimana pengaruh peningkatan akselarasi getaran terhadap aspek fisiologi, motorik, dan ketidaknyamanan manusia. 2. Bagaimama pengaruh ketiga arah getaran translational terhadap aspek fisiologi, motorik, dan ketidaknyamanan manusia. Tujuan Penelitian Secara umum penelitian ini bertujuan menganalisa efek akselarasi getaran mekanik dan arah getar terhadap kelelahan, energi kerja, waktu respon, dan ketidaknyamanan yang dirasakan oleh manusia. Secara khusus tujuan penelitian ini diuraikan dalam enam bagian sebagai berikut : 1. Menganalisa pola pengaruh akselarasi getaran mekanik terhadap energi kerja dan kelelahan operator. 2. Menganalisa pola pengaruh akselarasi getaran mekanik terhadap waktu respon. 3. Menganalisa pola pengaruh akselarasi getaran mekanik terhadap ketidaknyamanan yang dirasakan. 4. Menganalisa pengaruh arah getar translational terhadap energi kerja dan kelelahan operator. 5. Menganalisa pengaruh arah getar translational terhadap waktu respon. 6. Menganalisa pengaruh arah getar translational terhadap ketidaknyamanan yang dirasakan. Manfaat Penelitian Simulator yang digunakan dalam penelitian ini bergetar pada frekuensi di atas 10 Hz dan akselarasi 1 sampai 10 m/s 2. Getaran yang dihasilkan berupa getaran translational pada tiga arah getaran : fore-aft (x), lateral (y), dan vertikal (z). Hasil yang diperoleh dari pada penelitian ini bisa dijadikan sebagai acuan
dalam merancang mesin-mesin mekanik yang memiliki frekuensi di atas 10 Hz dan bergetar secara translational. Berdasarkan analisa efek getaran terhadap manusia maka dalam perancangan mesin industri, getaran dalam interval akselarasi tertentu sebaiknya dihindari untuk mengurangi efek negatif getaran terhadap manusia. Penyesuaian rancangan mesin tentu juga tanpa mengurangi efektifitas mesin. 5 Kebaruan Penelitian Penelitian-penelitian terdahulu pada umumnya menganalisa pengaruh getaran terhadap manusia tanpa membedakan ukuran getaran. Novelty dalam penelitian ini merupakan eksplorasi terhadap bagaimana getaran berpengaruh terhadap manusia dilihat pola yang dihasilkan akibat perubahan nilai akselarasi dari 1 sampai 6 m/s 2 dan perbandingan pengaruh arah getar translational terhadap aspek fisiologi, motorik, dan ketidaknyamanan operator.