İŞ YÜKÜ VE ENERJİ GEREKSİNİMİ

Her türlü fiziksel işi yaparken ve yapılan işin bitiminden tam toparlanma düzeyine erişinceye kadar, insan vücudunun biyokimyasal enerji yaratabilmek için gereksinim duyduğu ve tükettiği oksijeni ve metabolik bir artık olarak dışarı atabildiği karbondioksiti ölçmek, yapılan fiziksel işin enerji karşılığını önemli doğruluk düzeyinde hesaplamaya olanak sağlar.

Bir işin güçlük derecesini ve organizmaya yükünü belirleyebilmek için o işi yapan insanın solunum ve dolaşım sistemlerindeki fonksiyonel değişikliklere de bakılabilir. Kalbin atım sayısındaki değişiklikler, solunum hacim ve derinliğindeki değişiklikler, vücut sıcaklığı değişiklikleri gibi bulgular da oksijen alma ve tüketimi ölçüleri gibi birer kriter oluştururlar.

Belirli bir işi başlatan organizma, bu iş için gerekli iç enerjiyi sağlayarak kasların çalışmasını desteklediği halde, solunum ve dolaşım sistemlerinin uyumu ve yapılan iş için gerekli ölçüde oksijeni vücuda sokabilmesi belirli bir zaman alır.

Organizmanın iş görme sürecinde fonksiyonel uyum gecikmesi yüzünden, tüketilmeyen oksijen nedeni ile bir “oksijen borcu” ortaya çıkar. İş bittikten sonra ve tam istirahat haline geçildiğinde fazladan alınan oksijen ile sözkonusu oksijen borcu ödenir.

Kas çalışmalarında enerji harcama, çalışanların fonksiyonel kapasiteleri, yaptıkları işin şekli, süresi ve miktarına (Joule) bağlı olarak yaklaşık değerler gösterir.

Gerçekte, organizmanın yaptığı fiziksel iş ile enerji gereksinimi arasında doğrusal bir ilişki vardır. İş yükü arttıkça, solunumun derinliği ve oksijen tüketimi de artar.

Her türlü fiziksel çalışmanın başlangıcında, solunum ve dolaşım fonksiyonlarının metabolik gereksinimlere uyuma kadar iş gören kas hücreleri anerobik (anaerobik – oksijensiz) enerji oluştururlar. Bu enerji kaynağı, 16 – 20 litre oksijen düzeyine yakın (80 – 100 kCal / 335 – 487 kJ) bir enerji yaratabilmektedir. Bu anerobik enerji kaynağı ani ve ağır çalışmalarda olduğu gibi, uzun süreli ve ortalama düzeydeki çalışmalarda da enerji kaynağı olarak kullanılır. Anerobik çalışmalar oksijen borçlanmasına neden olurlar ve çalışanın istirahata geçmesinden sonra belli bir süre içinde bu borç ödenecek şekilde fazladan oksijen alınır.

Endüstriyel çalışmalarda harcanan enerji ve çalışmaların fiziksel yükü, genellikle aerobik (erobik – yeterli oksijen ile) yoldan gerçekleşir. Bu tür çalışmalarda, işe uyum sürecinde oluşan oksijen borcundan başka bir borç oluşmaz. Solunum ve dolaşım sistemleri, hücrelerin gereksinim duyduğu oksijeni düzenli bir şekilde sağlayarak daha fazla borçlanmadan işin yapılmasını desteklerler. Bununla birlikte, her insanın erobik kapasitesi farklıdır. Beden yapısı özelliklerine, antrenmanlı olmaya ve genel fonksiyonel kapasitelere bağlı olan erobik kapasite, iş ve hareket fizyolojisi laboratuvarlarında ölçülebilmektedir. Bir koşu bandı (treadmill) üzerinde çeşitli eğimlerde ve giderek artan bir merdiven düzeneğinin üzerinde inip çıkarak iş yapmak gibi değişik uygulamaları olan testler sırasında solunum gazlarının toplanması yöntemi ile oksijen tüketiminin artışı ve ulaşabileceği en yüksek değer (maksimum erobik kapasite) belirlenebilir. Fiziksel iş yükü ile oksijen tüketimi arasındaki doğrusal ilişki 1200 kgm’ye kadar doğrusal olarak devam ettiği halde, daha üst düzeydeki zorlanmalarda denekler, yetersiz oksijen tüketimine rağmen daha çok iş yapabiliyor gibi görünmektedirler. Burada denekler anerobik rezervlerini kullanmaktadırlar. Ancak, bu rezerv sınırlıdır ve kısa sürede tükenebilir.

Şekil 4.2. Oksijen tüketiminde ortaya çıkan değişiklikler

Erobik kapasitenin yüksek olması, yorgunluğa karşı direnç ve iş verimi açısından önemlidir. Ancak, bu kapasitenin tek başına kriter olarak kabul edilmesi, bütünüyle yüksek iş kapasitesi ve verimliliğin ölçüsü olmaz. İşyerindeki ortam

koşullarının iş düzeni ve temposunun, yardımcı araç – gereç ile makina sistemlerinin, duruş – oturuş ve çalışma pozisyonları gibi çeşitli etkenlerin olumlu ya da olumsuz şekilleri de iş verimini etkiler. Psikolojik ve psiko-sosyolojik yaklaşımlar da insanların iş hevesini artıran ya da azaltan etkenlerin bulunduğu ve bu arada insanların genel psikolojik dengesini etkileyen faktörlerin de iş verimi üzerinde etkin olduğu gösterilmiştir.

Enerji tüketimi sorunlarının incelenmesinde, bir iş gününün çalışma sürelerini bölümlere ayırmak, günlük enerji tüketimi düzeyini bularak beslenme gereksinimini belirlemek gibi yaklaşımlardan yararlanılabilinir. Buna bağlı olarak, iş ekonomisi yaklaşımı ile çalışanların en optimal enerji tüketimi düzeyindeki iş görmeleri de projelendirilebilir ve bu durum ergonomi açısından önemlidir.

Toplam enerji tüketimi araştırmalarında, işin özelliklerine göre, her hareketin tekrar sayısı, enerji tüketimi düzeyi, işin yapıldığı süre içinde alınan vücut pozisyonları, duruş ve oturuş şekilleri gibi faktörler dikkatle incelenmelidir. Tablo 4.1’de çeşitli duruş ve davranışların ek enerji gereksinimleri verilmiştir. Bu veriler, iş – zaman etütlerinde ve film analizi yöntemi ile enerji tüketimi tahmini araştırmalarında kullanılabilir. Dünya Sağlık Örgütü tarafından kabul edilen, çeşitli işlerdeki enerji gereksinimleri sıralı olarak Tablo 4.2’de verilmiştir.

Günlük enerji gereksinimini belirlemek için sadece işbaşında harcanan enerjinin hesaplanması yeterli değildir. İş dışındaki etkinliklerin de enerji değerlerinin bilinmesi gerekir. Çalışma günü sekizer saatlik üç bölüme ayrıldıktan sonra uyku, işbaşında çalışma ve geriye kalan serbest zaman içindeki etkinlikler birlikte düşünülmelidir.

Tablo 4.1. Ek enerji gereksinimi (Lehman)

İş yaparken pozisyon ve hareketler Ek enerji gereksinimi (kJ/dak)

Otururken 1.26

Dizüstü duruşta 1.67

Bağdaş kurma 2.10

Ayakta durmak 2.51

Ayakta ve eğilerek çalışmak 3.35

Ayakta ve gezinerek çalışmak 7.12 – 14.65

Tablo 4.2. Çeşitli işlerde enerji gereksinimi (ILO)

Faaliyet Enerji gereksinimi

kCal/dak kJ/dak

Tam istirahat 1 4.19

Ofis işleri 2 8.37

Araç kullanma 3 12.56

Araç – gereç ile çalışma 4 16.74

Normal yürüme 5 20.93

Toprak atma 6 25.12

Çekiçle çalışma 7 29.30

Rende işleri 8 33.49

Çelik işleri – yüksek fırın temizleme 9 37.67

Tablo 4.3. Çeşitli işlerde enerji gereksinimleri ile kalp atış sayısı ilişkisi İşin Niteliği Toplam Enerji Harcamı

Kalp Atış Sayısı kCal/dak kJ/dak

Hafif işler 2.5 10.47 90 veya daha az

Orta işler 5.0 20.93 100

Ağır işler 7.5 31.40 120

Çok ağır işler 10.0 41.86 140

Ekstra ağır işler 12.5 52.33 160 veya daha fazla

Hafif – orta arası iş yapan bir insanın günlük toplam enerji tüketimi, Tablo 4.4’de verildiği gibi hesaplanabilir.

Tablo 4.4. Günlük enerji tüketimi

Faaliyet Enerji hesabı Enerji tüketimi (kCal/gün) 8 saat uyku 70 Kcal/h x 8 h/gün = 560

8 saat serbest 140 Kcal/h x 8 h/gün = 1.120 8 saat işbaşı 214 Kcal/h x 8 h/gün = 1.712 Toplam enerji tüketimi 3.392