Mengangkat dan memindahkan beban dengan alat: sling, sudut, beban kerja aman, titik berat, dongkrak, dan troli

Dua teknisi akan menurunkan motor washer-extractor seberat sekitar 75 kg dari dudukannya. Mereka menggantung katrol rantai pada pipa air di langit-langit ruang cuci, melilitkan satu sling sabuk di poros motor, dan mulai menarik. Saat motor terangkat dari dudukan, sling bergeser ke tepi tajam rumah motor, motor miring ke satu sisi karena titik beratnya tidak berada di bawah kait, dan pipa air di langit-langit melendut. Mereka menurunkan motor kembali sebelum sesuatu putus.

Tiga keputusan dalam rencana itu salah sekaligus: titik gantung bukan struktur yang dirancang untuk beban, satu titik ikat tidak berada di atas titik berat, dan sling menyentuh tepi tajam tanpa pelindung. Bab ini menjelaskan cara merencanakan dan melakukan pengangkatan dan pemindahan beban dengan alat pada pekerjaan servis.

Batas pembahasan

Bab ini membahas pengangkatan dan pemindahan dengan alat bantu yang biasa dipakai teknisi servis: katrol rantai, sling dan aksesori, dongkrak, penyangga, tuas, troli, dan palet beroda. Mengangkat secara manual dan persamaan angkat NIOSH ada di Bab 21 · Laundry tentang K3 laundry. Gaya dan tegangan tali ada di Bab 3 · Fisika tentang hukum Newton, kesetimbangan dan titik berat di Bab 8 · Fisika tentang kesetimbangan statik dan stabilitas guling, kekuatan komponen di Bab 10 · Mekanikal & Mekatronika tentang kekuatan komponen, dan contoh tarikan sling saat mengangkat drum di Bab 16 · Mekanikal & Mekatronika tentang proyek integratif bantalan dan segel drum washer-extractor. Mengoperasikan derek, forklift, dan alat angkat besar memerlukan operator yang berizin dan tidak dibahas sebagai keterampilan. Persyaratan alat angkat, pemeriksaan berkala, dan izin operator diambil dari peraturan.

Merencanakan angkatan

Untuk memindahkan benda, dianjurkan meminta bantuan orang lain atau memakai bantuan mekanis. Bantuan mekanis menurunkan beban pada punggung, tetapi menambah bahaya baru bila tidak direncanakan. Rencana pengangkatan (lifting plan) adalah catatan singkat yang disusun sebelum beban diangkat dan menjawab:

1. Berapa berat beban dan di mana titik beratnya?
2. Di mana titik ikat pada beban, dan apakah pabrik menyediakan lubang atau mata angkat?
3. Di mana titik gantung dan apakah ia dirancang untuk beban itu?
4. Alat dan aksesori apa yang dipakai, dan berapa beban kerja amannya?
5. Jalur dan tempat turun: apakah jalurnya bebas, dan apakah tempat turun rata, kuat, dan siap dengan ganjal?
6. Siapa melakukan apa: satu orang memberi aba-aba, siapa memegang tali kendali, dan di mana orang lain berdiri?
7. Apa yang terjadi bila sesuatu gagal, dan bagaimana menurunkan beban dengan aman?

Untuk pengangkatan rutin seperti motor dan pompa, rencana ini dapat berupa lembar tetap dalam analisis keselamatan pekerjaan, seperti di Bab 3 tentang identifikasi bahaya sebelum bekerja.

Mengetahui berat dan titik berat

Berat diambil dari pelat nama, manual, daftar suku cadang, atau lembar data pabrik, bukan diperkirakan dari ukuran. Bila tidak diketahui, berat diperkirakan dengan cara yang hati-hati dan dibulatkan ke atas, lalu dipastikan dengan alat ukur gaya bila ada. Cairan di dalam mesin, seperti oli rumah bantalan dan air di tangki, ikut ditimbang atau dikuras lebih dulu.

Titik berat (centre of gravity) adalah titik tempat seluruh berat benda dapat dianggap bekerja. Titik berat jarang berada di tengah. Motor dengan puli di satu ujung, pompa dengan motornya, dan pengering dengan pemanas di satu sisi mempunyai titik berat yang bergeser. Bab 8 · Fisika tentang kesetimbangan statik menjelaskan titik berat dan momen. Beban yang diangkat dari satu titik akan berputar sampai titik beratnya tepat di bawah titik gantung, seperti motor pada kasus pembuka yang miring ke satu sisi. Karena itu titik ikat dipilih sehingga titik berat berada di antara dan di bawah titik-titik ikat, dan beban diangkat sedikit dulu untuk melihat keseimbangannya.

Alat angkat dan aksesori

Alat dan aksesori yang biasa dipakai teknisi:

1. Katrol rantai dan katrol tuas: diberi tanda kapasitas, misalnya 500 kg atau 1 t; rantai beban dan kait diperiksa sebelum dipakai.
2. Sling sabuk sintetis: ringan dan tidak merusak permukaan, diberi label dengan beban kerja aman dan warna menurut kapasitas pada banyak produk; mudah terpotong tepi tajam.
3. Sling tali kawat dan rantai: lebih tahan tepi dan panas, tetapi lebih berat dan dapat merusak permukaan.
4. Segel (shackle), kait, dan mata angkat ulir: masing-masing diberi tanda beban kerja aman; mata angkat ulir dipasang sampai bahunya rapat dan dibebani searah sumbunya, karena beban miring menurunkan kapasitasnya banyak.
5. Balok penyebar untuk beban panjang, agar sling tidak menekan beban ke dalam.

Beban kerja aman (safe working load) adalah beban paling besar yang boleh diangkat alat atau aksesori itu dalam cara pakai yang tertulis. Angka ini sudah memperhitungkan faktor rancang terhadap kekuatan putus, sehingga tidak boleh dilampaui dengan alasan "kekuatan putusnya jauh lebih besar". Rangkaian angkat hanya sekuat bagian yang paling lemah: katrol 1 t dengan segel 500 kg adalah rangkaian 500 kg. Alat dan aksesori tanpa tanda atau label yang terbaca tidak dipakai. Aksesori buatan sendiri, misalnya kait dari besi beton yang dibengkokkan atau mata angkat dari baut biasa, tidak mempunyai beban kerja aman yang diketahui dan tidak dipakai untuk mengangkat. Mata angkat yang disediakan pabrik pada motor dan pompa umumnya dirancang hanya untuk mengangkat komponen itu sendiri, bukan rakitan bersama dudukan, gearbox, atau mesin yang tersambung.

Memeriksa alat sebelum dipakai

Materi pelatihan teknisi pemilik meminta setiap alat diperiksa sebelum dipakai dan dihentikan pemakaiannya bila rusak. Untuk alat angkat, tanda penolakan yang umum:

1. Sling sabuk: label hilang atau tidak terbaca, sobek, terpotong, terbakar, terkena bahan kimia, jahitan rusak.
2. Tali kawat: kawat putus, tertekuk tajam, terjepit, berkarat dalam, atau inti keluar.
3. Rantai: mata rantai memanjang, retak, bengkok, atau aus.
4. Kait: mulut kait membuka melebihi batas, pengaman kait hilang, retak, atau bengkok.
5. Katrol rantai: rem tidak menahan, rantai melompat, kait berputar kaku.
6. Dongkrak: bocor oli, tidak menahan beban, atau batangnya bengkok.

Alat yang ditolak ditandai dan dipisahkan agar tidak dipakai orang lain. Peraturan juga mensyaratkan pemeriksaan berkala alat angkat oleh pihak yang berwenang; tanggal pemeriksaan terakhir diperiksa pada label atau catatan.

Sudut sling, cara mengikat, dan beban tak simetris

Pada sling dua kaki, setiap kaki menahan sebagian berat dan juga menarik ke samping. Bila setiap kaki membentuk sudut $\theta$ terhadap garis tegak, tarikan setiap kaki adalah

$T = \frac{W}{2 \cos \theta}$

dengan $T$ tarikan satu kaki dan $W$ berat beban, keduanya dalam newton (N) atau keduanya dalam kilogram beban, dan $\theta$ dalam derajat. Rumus ini menganggap kedua kaki sama panjang dan titik berat tepat di tengah. Pada sudut 0° setiap kaki menahan separuh berat; pada 30° sekitar 0,58 berat; pada 45° sekitar 0,71 berat; dan pada 60° setiap kaki menahan seluruh berat (Contoh 1). Sling yang terlalu pendek, sehingga sudutnya lebar, dapat melampaui beban kerja aman setiap kakinya walaupun jumlah kapasitasnya tampak cukup. Sudut kaki terhadap garis tegak umumnya dijaga tidak lebih dari sekitar 45° sampai 60° menurut tabel pabrik sling. Tarikan ke samping itu juga menekan beban ke dalam, sehingga beban yang lemah dapat penyok.

Cara mengikat dan pengaruhnya

1. Ikat lurus (vertikal): sling langsung dari kait ke mata angkat; kapasitas penuh menurut label.
2. Ikat cekik: sling melilit beban dan dimasukkan ke matanya sendiri; kapasitasnya lebih kecil daripada ikat lurus, sering sekitar 80 persen, dan sudut cekik yang tajam menurunkannya lagi.
3. Ikat keranjang: sling melingkari bawah beban dengan kedua mata di kait; kapasitas lebih besar bila kedua kakinya tegak, tetapi beban dapat tergelincir bila tidak seimbang.

Tabel pada label sling memberi kapasitas untuk setiap cara ikat dan sudut. Sling sabuk yang melewati tepi tajam dilindungi dengan pelindung tepi atau potongan selang, karena tepi yang tajam dapat memotong sling di bawah beban jauh di bawah kapasitasnya. Sling tidak disimpul, tidak dipuntir, dan tidak ditarik keluar dari bawah beban yang menekannya.

Beban tak simetris

Bila titik berat tidak berada di tengah antara dua titik ikat, kedua kaki tidak menahan beban yang sama. Untuk dua titik ikat yang berjarak $a$ dan $b$ dari titik berat, bagian beban pada kaki yang lebih dekat lebih besar:

$W_a = W \, \frac{b}{a + b}, \qquad W_b = W \, \frac{a}{a + b}$

dengan $W_a$ beban pada titik yang berjarak $a$ dan $W_b$ beban pada titik yang berjarak $b$, dalam satuan yang sama dengan $W$, sedangkan $a$ dan $b$ dalam meter (Contoh 2). Kaki dan aksesori di sisi yang lebih berat dipilih menurut beban sisi itu, bukan menurut separuh berat. Beban yang miring saat terangkat sedikit diturunkan kembali, lalu titik ikat atau panjang kaki diatur ulang.

Titik gantung yang layak

Titik gantung harus dirancang dan diketahui kapasitasnya: balok angkat, rel katrol, tripod atau gantri portabel dengan kapasitas tertulis, atau titik angkat yang disediakan pabrik mesin. Pipa air, saluran kabel, rangka plafon, dan rangka mesin lain bukan titik gantung, seperti pada kasus pembuka. Balok struktur gedung dipakai hanya bila pengelola gedung atau perencana menyatakan kapasitasnya, dan klem balok dipasang menurut pabriknya. Tripod dan gantri didirikan di lantai yang rata dan kuat, dengan kakinya terkunci. Kapasitas titik gantung yang diketahui dicatat dalam rencana pengangkatan bersama sumbernya, misalnya label gantri atau surat pengelola gedung, sehingga orang lain dapat memeriksanya.

Dongkrak, penyangga, dan tuas

Mengangkat mesin sedikit untuk mengganti kaki, memasang shim, atau memasukkan rol sering memakai dongkrak dan tuas:

1. Dongkrak ditempatkan di titik yang kuat dan rata pada rangka, dengan alas yang mencegah tergelincir. Dongkrak hanya untuk mengangkat, bukan untuk menahan; beban yang terangkat segera disangga.
2. Penyangga berupa dudukan berkapasitas tertulis atau tumpukan balok yang disusun bersilang, dinaikkan bertahap mengikuti dongkrak. Bata, batako, dan kotak tidak dipakai.
3. Tuas memperbesar gaya menurut perbandingan lengan (Contoh 6); tuas dipakai dengan tumpuan yang kuat, dan tangan serta kaki tidak berada di bawah beban.
4. Angkat satu sisi mesin memindahkan sebagian berat ke sisi lain; bila titik berat tinggi, mesin dapat terguling. Mesin tinggi dan sempit diangkat sedikit saja dan disangga sebelum diangkat lagi.

Tangan, kaki, dan kepala tidak berada di bawah beban yang hanya ditahan dongkrak atau katrol.

Troli, palet beroda, dan mendorong

Memindahkan mesin di lantai memakai troli, palet beroda, atau rol. Gaya dorong yang diperlukan bergantung pada hambatan gelinding, keadaan lantai, dan kemiringan (Contoh 3 dan 4). Gaya awal untuk mulai bergerak lebih besar daripada gaya untuk menjaga gerak, seperti dijelaskan Bab 4 · Fisika tentang gesekan dan hambatan gerak. Materi pelatihan K3 laundry rumah sakit mengingatkan bahaya mendorong troli dengan muatan berlebih, dan Bab 21 · Laundry tentang K3 laundry membahas troli sebagai alat bantu yang mengurangi angkat manual.

Hal yang diperhatikan:

1. Dorong, jangan tarik ke arah tubuh di tanjakan, dan jangan berdiri di bawah sisi turun tanjakan.
2. Kecepatan pelan dan rem atau penahan pada troli di tanjakan.
3. Stabilitas: beban tinggi di troli sempit dapat terguling saat berbelok, melewati ambang pintu, atau di tanjakan (Contoh 5). Beban diikat ke troli, dan titik beratnya dijaga rendah.
4. Lantai: lantai basah, berminyak, dan saluran berpenutup lemah di ruang laundry diperiksa sebelum mesin lewat.

Memindahkan mesin di lokasi pelanggan

Sebelum mesin baru atau mesin yang diperbaiki dipindahkan, jalur diperiksa seperti di Bab 2 · Kerja Lapangan & Serah Terima tentang survei lokasi sebelum pemasangan:

1. Ukuran jalur: lebar pintu, lorong, tikungan, dan tinggi plafon dibandingkan dengan ukuran mesin dan troli.
2. Kekuatan lantai dan lift barang: berat mesin dan troli dibandingkan dengan kapasitas lift dan lantai, terutama di lantai atas dan di atas saluran.
3. Tangga dan ambang: tangga tidak dipakai untuk mesin berat tanpa alat dan rencana khusus.
4. Pelindung lantai dan dinding di jalur sempit.
5. Orang lain: jalur ditutup sementara untuk tamu, pasien, dan staf.

Mesin besar seperti washer-extractor kaku dan pengering sering dipindahkan oleh tim angkut khusus dengan forklift atau rol mesin; teknisi menyiapkan jalur dan tempat turun dan tidak menggantikan tim itu.

Aba-aba dan peran

Satu orang memberi aba-aba, dan semua yang terlibat sepakat isyaratnya sebelum mulai: naik, turun, berhenti, dan berhenti darurat. Orang yang memberi aba-aba melihat beban dan jalurnya. Tali kendali (tag line) adalah tali yang diikat ke beban untuk mencegah beban berputar. Tali kendali dipakai untuk itu, bukan tangan pada beban. Tidak ada orang di bawah beban yang terangkat, dan beban tidak ditinggalkan tergantung saat istirahat. Angkatan dimulai dengan mengangkat beberapa sentimeter, berhenti, memeriksa keseimbangan, ikatan, dan titik gantung, lalu melanjutkan. Bila komunikasi suara sulit karena bising, isyarat tangan yang sudah disepakati dipakai, dan setiap orang boleh memberi isyarat berhenti darurat kapan saja.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya. Berat dihitung dengan $g = 9{,}81$ m/s².

Contoh 1: tarikan per kaki menurut sudut. Beban 150 kg ($W = 1.472$ N) dengan sling dua kaki: pada 0°, $T = 736$ N per kaki; pada 45°, $T = 1.472/(2 \times 0{,}707) = 1.041$ N; pada 60°, $T = 1.472$ N, seluruh berat pada setiap kaki.

Contoh 2: beban tak simetris. Pengering 300 kg dengan titik berat 0,4 m dari titik ikat depan dan 0,8 m dari titik ikat belakang: depan $300 \times 0{,}8/1{,}2 = 200$ kg dan belakang $300 \times 0{,}4/1{,}2 = 100$ kg. Aksesori depan dipilih untuk 200 kg, bukan 150 kg.

Contoh 3: gaya dorong di lantai datar. Palet beroda membawa 500 kg dengan koefisien hambatan gelinding 0,02: $0{,}02 \times 500 \times 9{,}81 = 98$ N untuk menjaga gerak, dan gaya awal bisa sekitar dua kalinya.

Contoh 4: tanjakan. Beban yang sama di tanjakan 5 persen memerlukan tambahan $500 \times 9{,}81 \times 0{,}05 = 245$ N, sehingga total sekitar 343 N, melampaui kemampuan dorong satu orang yang nyaman; dua orang, rem, atau penarik bermotor dipakai.

Contoh 5: sudut guling troli. Beban di troli dengan titik berat 1,2 m di atas lantai dan setengah lebar roda 0,3 m: sudut guling ke samping $\arctan(0{,}3/1{,}2) = 14°$. Tanjakan menyamping 8° ditambah sentakan saat melewati ambang dapat mendekati batas itu.

Contoh 6: tuas. Batang tuas 1,5 m dengan tumpuan 0,1 m dari ujung beban: perbandingan lengan sekitar $1{,}4/0{,}1 = 14$, sehingga gaya tangan 300 N mengangkat sekitar 4,2 kN pada ujung beban, cukup untuk mengangkat satu sisi mesin, dan cukup untuk menjepit jari di bawahnya.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan serahkan keputusan melanjutkannya kepada pengawas pekerjaan bila:

1. Berat beban, titik berat, atau beban kerja aman salah satu bagian rangkaian angkat tidak diketahui.
2. Titik gantung bukan struktur yang dirancang dan diketahui kapasitasnya.
3. Alat atau aksesori tidak berlabel, rusak, atau melewati tanggal pemeriksaan berkala.
4. Beban miring, berputar, atau bergeser saat diangkat beberapa sentimeter.
5. Ada orang yang harus berada di bawah beban yang terangkat, atau beban akan ditinggalkan tergantung.
6. Pemindahan memerlukan forklift, derek, atau tim angkut khusus yang tidak tersedia; ikuti Bab 1 tentang bahaya, energi tersimpan, dan kondisi berhenti.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab 3 · Fisika tentang hukum Newton dan Bab 8 · Fisika tentang kesetimbangan statik memberi gaya, momen, dan titik berat, dan Bab 4 · Fisika tentang gesekan dan hambatan gerak memberi gaya awal dan hambatan gelinding. Bab 21 · Laundry tentang K3 laundry membahas angkat manual, Bab 10 · Mekanikal & Mekatronika tentang kekuatan komponen membahas faktor keamanan, dan Bab 16 · Mekanikal & Mekatronika tentang proyek integratif bantalan dan segel drum memakai tarikan sling saat mengangkat drum. Rencana pengangkatan bersambung ke Bab 3 tentang identifikasi bahaya sebelum bekerja, pemeriksaan jalur ke Bab 2 · Kerja Lapangan & Serah Terima tentang survei lokasi sebelum pemasangan, dan kondisi berhenti ke Bab 1 tentang bahaya, energi tersimpan, dan kondisi berhenti.

Latihan dan pembahasan

Untuk setiap soal, tuliskan rumus, hitungan, atau alasannya.