Energi dan Kelelahan Kerja: Analisis Fisiologis, Beban Kerja, dan Implikasi K3 di Lingkungan Industri

Dipublikasikan oleh Guard Ganesia Wahyuwidayat

09 Desember 2025, 15.45

1. Pendahuluan

Kelelahan kerja adalah salah satu faktor risiko paling sering muncul dalam berbagai lingkungan industri, namun ironisnya sering dianggap sebagai hal yang “alami” dan tidak memerlukan penanganan serius. Padahal, dari perspektif ergonomi dan keselamatan kerja, kelelahan merupakan sinyal bahwa tubuh telah melampaui kapasitas fisiologisnya. Jika berlangsung terus-menerus, kelelahan tidak hanya menurunkan performa dan efisiensi, tetapi juga meningkatkan potensi kecelakaan, kesalahan kerja, hingga cedera yang lebih serius.

Pembahasan mengenai energi biologis manusia, cara tubuh menghasilkan tenaga, serta hubungan antara beban kerja dan kapasitas fisik menjadi sangat fundamental untuk memahami akar munculnya kelelahan. Materi pelatihan mengenai energi dan kelelahan kerja menekankan bahwa setiap aktivitas fisik memiliki kebutuhan energi tersendiri, dan tubuh hanya mampu mempertahankan keseimbangan jika beban kerja berada dalam batas toleransinya. Ketika beban melebihi kapasitas, kelelahan muncul—baik secara fisik, mental, maupun gabungan keduanya.

Pada era industri modern, pemahaman ini semakin penting mengingat adanya variasi pekerjaan yang intensif secara fisik, tuntutan produktivitas tinggi, serta lingkungan kerja yang tidak selalu ideal. Artikel ini menguraikan mekanisme energi tubuh, cara menilai beban kerja secara objektif, serta bagaimana hubungan ini memengaruhi risiko kelelahan di berbagai sektor industri.

 

2. Konsep Fisiologis Energi dalam Kerja Manusia

2.1. Energi sebagai Dasar Kinerja Fisik

Energi yang digunakan oleh tubuh manusia berasal dari proses metabolisme yang mengubah makanan menjadi energi kimia, lalu menjadi energi mekanik saat bekerja. Namun efisiensi tubuh manusia sangat rendah: sebagian besar energi tersebut berubah menjadi panas, dan hanya sebagian kecil yang menjadi tenaga untuk aktivitas fisik. Inilah sebabnya pekerjaan berat dengan gerakan repetitif atau postur buruk dapat menguras energi jauh lebih cepat.

Setiap individu memiliki Basal Metabolic Rate (BMR)—jumlah energi minimum untuk mempertahankan fungsi tubuh seperti bernapas, detak jantung, dan pengaturan suhu. BMR kemudian menjadi dasar bagi total kebutuhan energi harian seseorang. Pada pekerja industri, BMR biasanya hanya menyumbang sebagian, sementara energi kerja menempati porsi terbesar selama aktivitas.

2.2. Energi Kerja dan Hubungannya dengan Intensitas Aktivitas

Energi kerja adalah energi tambahan yang diperlukan tubuh untuk melakukan aktivitas fisik selama bekerja. Energi ini bergantung pada:

  • intensitas aktivitas,

  • massa tubuh,

  • efisiensi teknik kerja,

  • kondisi lingkungan (panas, lembap, dingin),

  • kondisi kesehatan dan kebugaran pekerja.

Energi kerja biasanya dikategorikan sebagai:

  • Ringan: < 2,5 kkal/menit (misalnya mengetik, merakit komponen kecil)

  • Sedang: 2,5–5 kkal/menit (misalnya memasang pipa, mengemudi forklift dalam durasi panjang)

  • Berat: 5–7,5 kkal/menit (misalnya mengangkat material, menggergaji manual)

  • Sangat berat: > 7,5 kkal/menit (misalnya menyekop berulang, kerja konstruksi intensif)

Kategori ini penting untuk menentukan batas aman durasi kerja dan kebutuhan istirahat.

2.3. Indikator Fisiologis: Denyut Nadi sebagai Pengukur Praktis

Secara teori, konsumsi oksigen (VO₂) adalah indikator paling akurat untuk menilai beban kerja. Namun di lapangan, pengukuran VO₂ tidak praktis, sehingga denyut nadi digunakan sebagai alternatif yang efektif.

Denyut nadi meningkat seiring peningkatan beban kerja. Semakin tinggi denyut nadi rata-rata selama aktivitas, semakin besar energi yang dikeluarkan. Rasio antara denyut nadi kerja dan denyut nadi maksimal memberikan gambaran mengenai seberapa berat beban kerja tersebut bagi individu tertentu.

2.4. Kapasitas Fisik: Mengapa Setiap Orang Memiliki Batas Berbeda

Kapasitas fisik setiap orang tidak sama karena dipengaruhi oleh:

  • kebugaran,

  • usia,

  • jenis kelamin,

  • berat badan,

  • adaptasi kerja,

  • dan riwayat kesehatan.

Prinsip ergonomi menyebut bahwa rata-rata pekerja hanya disarankan menggunakan maksimal 30–33% kapasitas fisiknya untuk pekerjaan berulang jangka panjang. Melampaui batas ini meningkatkan risiko kelelahan cepat, penurunan akurasi kerja, dan gangguan fisiologis.

2.5. Hubungan antara Energi Kerja dan Timbulnya Kelelahan

Ketika energi yang digunakan melebihi kapasitas metabolik tubuh, beberapa hal terjadi:

  • akumulasi asam laktat pada otot,

  • penurunan suplai oksigen,

  • kecepatan kerja menurun,

  • gerakan kehilangan koordinasi,

  • reaksi melambat.

Kelelahan bukan hanya penurunan tenaga, tetapi kondisi biologis yang mengganggu fungsi keselamatan kerja.

2.6. Peran Lingkungan Kerja sebagai Faktor Pengganda

Lingkungan panas, lembap, atau ruang sempit dapat memperberat beban energi meski pekerja melakukan pekerjaan ringan. Tubuh harus mengeluarkan energi tambahan untuk menjaga suhu tubuh, sehingga pekerja menjadi lebih cepat lelah. Hal ini menunjukkan bahwa penilaian energi kerja tidak boleh dilakukan tanpa mempertimbangkan kondisi lingkungan.

 

3. Penilaian Beban Kerja dan Energi dalam Aktivitas Industri

3.1. Mengapa Beban Kerja Harus Diukur Secara Objektif

Banyak perusahaan menilai beban kerja berdasarkan persepsi supervisor atau standar lama yang tidak mempertimbangkan kapasitas fisiologis pekerja. Padahal, tubuh manusia memiliki batas energi yang jelas. Beban kerja yang tidak sesuai menyebabkan kelelahan dini, penurunan konsentrasi, hingga kecelakaan. Karena itu, penilaian objektif berbasis fisiologi menjadi krusial untuk merancang sistem kerja yang aman.

3.2. Metode Penilaian Denyut Nadi

Metode paling praktis yang banyak digunakan adalah pengukuran denyut nadi kerja, dengan asumsi bahwa denyut nadi memiliki korelasi erat dengan konsumsi oksigen.

Pendekatannya meliputi:

  • HR_rest: denyut nadi istirahat

  • HR_work: denyut nadi selama bekerja

  • HR_recovery: pemulihan setelah pekerjaan berhenti

Semakin lama denyut nadi tinggi dipertahankan, semakin besar energi yang digunakan. Bila HR_work mendekati 50–60% dari HR_max, pekerjaan itu sudah masuk kategori berat bagi sebagian besar pekerja.

3.3. Pengelompokan Beban Kerja Berdasarkan Konsumsi Energi

Konsumsi energi kerja (W) dihitung dalam satuan kkal/menit. Nilai ini kemudian menentukan rekomendasi waktu kerja dan istirahat.

Contoh pekerjaan dan estimasi energi kerja:

Aktivitas                                             Energi (kkal/menit)                    Kategori

Mengetik                                                         1,5                                       Ringan

Mengemudi                                                forklift2,5–3                              Sedang

Memasang pipa atau wiring                            4–5                                 Sedang–Berat

Menggergaji manual                                        6,8                                       Berat

Menyekop material                                         7–8                                  Sangat Berat

Peta energi ini membantu menentukan apakah pekerja memerlukan jeda atau rotasi pekerjaan.

3.4. Menghitung Waktu Kerja dan Istirahat Ideal

Konsep inti perhitungan adalah menjaga beban kerja di bawah kapasitas fisiologis jangka panjang. Ada dua prinsip penting:

a. Jika energi kerja melebihi ambang batas

Misalnya pekerja pria dengan ambang 5 kkal/menit melakukan pekerjaan 6,8 kkal/menit:

  • waktu kerja harus dipersingkat,

  • waktu istirahat ditingkatkan,

  • atau beban dibagi dengan pekerja lain.

b. Jika energi kerja masih di bawah ambang batas

Meskipun relatif aman, tetap membutuhkan istirahat mikro untuk menghindari akumulasi kelelahan otot lokal.

3.5. Pengaruh Umur, Kebugaran, dan Adaptasi Kerja

Adaptasi kerja memengaruhi kapasitas seseorang. Pekerja baru yang belum terbiasa dengan beban fisik tertentu rentan mengalami kelelahan lebih cepat. Demikian juga, pekerja usia >40 tahun cenderung memiliki kapasitas aerobik yang lebih rendah sehingga membutuhkan penyesuaian jadwal kerja.

3.6. Beban Mental dan Kognitif sebagai Faktor Pendamping

Selain fisik, pekerja juga dapat mengalami kelelahan mental. Beban kognitif tinggi, seperti pekerjaan kontrol panel, monitoring mesin, atau driving jarak jauh, dapat menguras energi otak dan menurunkan kewaspadaan. Efeknya berbeda dari kelelahan otot, namun sama berbahayanya terhadap keselamatan.

 

4. Kelelahan Kerja: Dampak, Konsekuensi, dan Mekanisme Terjadinya

4.1. Definisi Fisiologis Kelelahan Kerja

Kelelahan adalah kondisi menurunnya kapasitas tubuh untuk bekerja akibat berkurangnya energi yang tersedia. Secara biologis, kelelahan muncul ketika:

  • suplai oksigen tidak mencukupi,

  • cadangan energi otot menipis,

  • asam laktat menumpuk,

  • sistem saraf mengalami overload.

Kelelahan tidak hanya dirasakan, tetapi bisa diukur melalui parameter fisiologis.

4.2. Dampak Kelelahan terhadap Performa Fisik

Efek utama kelelahan fisik meliputi:

  • kekuatan otot menurun,

  • koordinasi gerak terganggu,

  • gerakan menjadi lambat,

  • risiko cedera meningkat.

Ini sangat berdampak pada pekerjaan seperti konstruksi, logistik manual, dan manufaktur yang memerlukan gerak presisi.

4.3. Dampak Kelelahan terhadap Performa Kognitif dan Keselamatan

Secara mental, kelelahan menyebabkan:

  • penurunan fokus,

  • waktu reaksi lebih lambat,

  • pengambilan keputusan menjadi buruk,

  • koordinasi mata–tangan terganggu,

  • meningkatnya risiko near miss dan kecelakaan.

Dalam pekerjaan berkendara atau mengoperasikan mesin, kelelahan kognitif adalah faktor risiko utama.

4.4. Faktor Lingkungan yang Mempercepat Timbulnya Kelelahan

Lingkungan berperan besar sebagai pemicu cepatnya timbul kelelahan:

  • suhu panas meningkatkan energi untuk thermoregulation,

  • kelembapan tinggi menghambat penguapan keringat,

  • kebisingan mengganggu mental,

  • getaran mekanis mempercepat kelelahan otot lokal.

Kombinasi lingkungan buruk dan beban fisik berat sangat berbahaya bagi pekerja.

4.5. Kelelahan Akut vs Kelelahan Kumulatif

Pembedaan ini penting:

  • Kelelahan akut muncul setelah aktivitas berat, namun pulih cepat dengan istirahat singkat.

  • Kelelahan kumulatif muncul akibat beban berlebih yang berlangsung lama tanpa pemulihan cukup.

Kelelahan kumulatif dapat menyebabkan cedera musculoskeletal, penurunan imun, hingga burnout.

4.6. Mekanisme Pemulihan Energi Tubuh

Pemulihan energi melibatkan:

  • pemulihan cadangan ATP di otot,

  • penurunan kadar asam laktat,

  • peningkatan sirkulasi darah,

  • proses fisiologis selama tidur.

Istirahat tidak hanya menghentikan aktivitas, tetapi bagian penting dari pengendalian kelelahan.

 

5. Strategi Pengendalian Kelelahan dan Optimasi Energi Kerja

5.1. Prinsip Dasar Pengendalian Kelelahan

Pengendalian kelelahan harus berangkat dari prinsip ergonomi bahwa tubuh manusia memiliki batas kapasitas yang tidak boleh dilampaui. Strategi ini tidak hanya mengurangi risiko kecelakaan, tetapi juga meningkatkan produktivitas jangka panjang. Prinsip dasarnya mencakup:

  • Menurunkan beban kerja fisik,

  • Meningkatkan efisiensi gerakan,

  • Memperbaiki lingkungan kerja,

  • Mengatur pola kerja dan istirahat,

  • Menggunakan teknik dan alat bantu yang sesuai.

5.2. Penataan Waktu Kerja dan Istirahat

Metode manajemen energi melalui work-rest cycle menjadi alat paling praktis untuk mengendalikan kelelahan. Beberapa pendekatan umum:

a. Istirahat mikro (microbreak)

Istirahat singkat 1–3 menit setiap 20–30 menit pekerjaan repetitif dapat mencegah akumulasi kelelahan otot lokal.

b. Istirahat terjadwal

Untuk pekerjaan berat dengan energi kerja >5 kkal/menit, pekerja membutuhkan istirahat tambahan agar denyut nadi kembali ke zona aman.

c. Rotasi pekerjaan (job rotation)

Memindahkan pekerja antar tugas mengurangi tekanan berulang pada kelompok otot tertentu dan menurunkan risiko kelelahan kumulatif.

5.3. Desain Metode Kerja untuk Menghemat Energi

Metode kerja yang efisien mampu mengurangi pemborosan energi hingga 15–30%. Contohnya:

  • Menggunakan postur ergonomis,

  • Mengurangi pekerjaan statis,

  • Menghindari membungkuk berulang,

  • Memperbaiki teknik pengangkatan,

  • Mengoptimalkan gerakan agar lebih alami dan tidak melawan gravitasi.

Banyak perusahaan menemukan bahwa pelatihan teknik kerja yang benar lebih efektif daripada sekadar menambah istirahat.

5.4. Penggunaan Alat Bantu dan Peralatan Ergonomis

Alat bantu kerja memegang peran krusial:

  • Troli untuk mengurangi beban angkat.

  • Sekop yang dirancang ergonomis untuk mengurangi energi per gerakan.

  • Alat pemotong yang lebih tajam untuk menurunkan energi otot.

  • Exoskeleton pasif untuk tugas pengangkatan berulang.

Investasi alat bantu sering jauh lebih murah dibanding biaya cedera atau menurunnya produktivitas akibat kelelahan.

5.5. Peran Lingkungan Kerja dalam Reduksi Energi Berlebih

Lingkungan panas meningkatkan beban termal tubuh, sehingga energi yang dikeluarkan untuk pekerjaan rutin meningkat. Pengendalian lingkungan mencakup:

  • Ventilasi yang baik,

  • Kontrol suhu dan kelembapan,

  • Penerangan memadai untuk mengurangi beban visual,

  • Mengurangi kebisingan untuk menekan kelelahan mental,

  • Mengendalikan getaran dari alat kerja.

Pengaturan lingkungan kerja sering menjadi solusi jangka panjang yang efektif.

5.6. Pendekatan Berbasis Perilaku: Edukasi dan Kebiasaan Sehat

Pekerja juga harus dibekali dengan:

  • teknik peregangan sebelum kerja,

  • pengaturan pola makan dan hidrasi,

  • kebiasaan tidur yang memadai,

  • pemahaman self-awareness terhadap tanda-tanda kelelahan.

Perubahan gaya hidup memberikan dampak signifikan terutama pada pekerjaan yang membutuhkan ketahanan fisik jangka panjang.

5.7. Monitoring Beban Kerja Menggunakan Teknologi Wearable

Industri modern mulai menggunakan perangkat wearable seperti:

  • monitor denyut nadi,

  • sensor suhu tubuh,

  • tracker aktivitas,

  • alat pengukur kelelahan berbasis variabilitas detak jantung (HRV).

Data ini memungkinkan perusahaan melakukan intervensi cepat sebelum kelelahan mengarah ke kecelakaan.

 

6. Kesimpulan

Kelelahan kerja adalah fenomena fisiologis yang terjadi ketika tuntutan aktivitas melebihi kapasitas energi tubuh. Dalam berbagai jenis pekerjaan industri, pemahaman mengenai cara tubuh memproduksi energi, bagaimana energi tersebut digunakan, dan apa yang menyebabkan penurunan kapasitas menjadi sangat penting untuk merancang sistem kerja yang aman dan efisien.

Artikel ini menunjukkan bahwa kelelahan bukan hanya masalah fisik, tetapi juga terkait beban kognitif, kondisi lingkungan, dan metode kerja. Penilaian beban kerja berbasis fisiologi — terutama energi kerja dan denyut nadi — memberikan dasar objektif untuk menentukan ambang aman bagi pekerja. Ketika beban kerja melampaui kapasitas, risiko kecelakaan meningkat, performa menurun, dan kualitas kerja terganggu.

Strategi pengendalian kelelahan harus mencakup perbaikan metode kerja, pengaturan waktu kerja-istirahat, penggunaan alat bantu ergonomis, dan pengelolaan lingkungan. Integrasi teknologi monitoring modern juga membuka peluang pengendalian kelelahan secara real-time. Dengan pendekatan komprehensif, perusahaan dapat meningkatkan produktivitas sekaligus menjaga kesehatan dan keselamatan pekerja.

 

Daftar Pustaka

  1. Diklatkerja. Energi dan Kelelahan Kerja.

  2. Åstrand, P.-O., & Rodahl, K. (2003). Textbook of Work Physiology. McGraw-Hill.

  3. Sanders, M. S., & McCormick, E. J. (1993). Human Factors in Engineering and Design. McGraw-Hill.

  4. NIOSH. (1997). Workload and Fatigue Guidelines. National Institute for Occupational Safety and Health.

  5. Grandjean, E. (1988). Fitting the Task to the Human. Taylor & Francis.

  6. Kroemer, K., & Grandjean, E. (1997). Ergonomics: How to Design for Ease and Efficiency. Elsevier.

  7. ISO 8996:2004. Ergonomics — Determination of Metabolic Rate.

  8. Caldwell, J. A. (2001). Fatigue in industrial work. Occupational Medicine Journal.

  9. Parsons, K. (2014). Human Thermal Environments. CRC Press.

  10. Mehta, R. K., & Agnew, M. J. (2012). Influence of fatigue on physical and cognitive performance. Human Factors Journal.