Hałas ocenia się w zakresie częstotliwości od 45 do 11 000 Hz. Podczas pomiarów akustycznych poziomy ciśnienia akustycznego określa się w pasmach częstotliwości równych oktawie (pasmo częstotliwości, w którym stosunek górnej częstotliwości granicznej do dolnej wynosi 2), półoktawie lub 1/3 oktawy.
Aby scharakteryzować natężenie hałasu, przyjmuje się system pomiarowy uwzględniający przybliżoną logarytmiczną zależność między drażnieniem a percepcją słuchową, skalę belową (lub decybelową dB). Zgodnie z tą skalą każdy kolejny stopień natężenia dźwięku jest 10 razy większy od poprzedniego.
W zależności od charakteru widma rozróżnia się następujące rodzaje hałasu:
* Szerokopasmowy (więcej niż jedna oktawa);
* Stały (poziom dźwięku w ciągu ośmiogodzinnego dnia pracy zmienia się w czasie o nie więcej niż 5 dB);
* Niestały (poziom dźwięku w ciągu ośmiogodzinnego dnia pracy zmienia się w czasie o co najmniej 5 dB).
Z kolei hałas nieciągły może być:
Hałas, będąc ogólnym biologicznym czynnikiem drażniącym, wpływa nie tylko na analizator słuchowy, ale także na struktury mózgu, powodując przesunięcia w różnych układach funkcjonalnych organizmu. Wśród licznych przejawów niekorzystnego wpływu hałasu na organizm człowieka są: zmniejszona zrozumiałość mowy, nieprzyjemne doznania, rozwój zmęczenia i obniżona wydajność, pojawienie się patologii hałasu.
Dopuszczalne maksymalne poziomy hałasu w miejscu pracy ustala SanPiN 2. 2. 4. 3359-16 „Wymagania sanitarno-epidemiologiczne dotyczące czynników fizycznych w miejscu pracy”. Środki kontroli hałasu dzielą się na organizacyjno-techniczne, architektoniczno-planistyczne oraz medyczno-zapobiegawcze, a mianowicie:
- eliminowanie przyczyn hałasu lub jego redukcja u źródła;
- stosowanie izolacji akustycznej, pochłaniania dźwięku, tłumienia i tłumików hałasu (aktywnych, rezonansowych, łączonych);
- instalowanie podłóg „pływających”;
- grupowanie hałaśliwych pomieszczeń w jednym obszarze budynku i oddzielanie ich korytarzami;
- stosowanie środków ochrony osobistej;
- wprowadzanie zaplanowanych dodatkowych przerw;
- przeprowadzanie obowiązkowych wstępnych i okresowych badań lekarskich.
Ogólną klasyfikację środków i metod ochrony przed hałasem podano w GOST 12. 1. 029-80 SSBT. „Środki i metody ochrony przed hałasem”.
Pracowników można chronić przed hałasem zarówno środkami i metodami zbiorowymi, jak i środkami indywidualnymi.
Głównymi metodami ochrony przed hałasem przemysłowym są:
redukcja hałasu u źródła jego występowania (zwiększenie dokładności wykonania poszczególnych elementów maszyny, zmniejszenie szczelin, wymiana kół zębatych stalowych na plastikowe, wyważanie); pochłanianie dźwięku, izolacja akustyczna, montaż tłumików hałasu, amortyzatorów; racjonalne rozmieszczenie warsztatów i urządzeń, zdalne sterowanie mechanizmami; stosowanie środków ochrony osobistej: słuchawek, kasków lub specjalnych wkładek przeciwhałasowych; okresowe badania lekarskie pracowników w branżach o zwiększonym natężeniu hałasu. Przede wszystkim należy stosować środki redukujące hałas u źródła jego powstawania, a także środki redukujące hałas wzdłuż drogi jego rozprzestrzeniania się od źródła do chronionego obiektu. Najskuteczniejsze środki prowadzą do redukcji hałasu u źródła jego powstawania. Walka z hałasem po jego wystąpieniu jest droższa i często nieskuteczna. Wybór środka redukcji hałasu u źródła zależy od źródła hałasu (zwiększenie dokładności wykonania i montażu kół zębatych, zastąpienie kół zębatych metalowych kołami zębatymi wykonanymi z innych materiałów, stosowanie frezów ze stali szybkotnącej, płynów obróbkowych, zastąpienie łożysk tocznych łożyskami ślizgowymi itp.).
Pochłanianie dźwięku następuje w wyniku zamiany energii drgań na ciepło wskutek tarcia w pochłaniaczu dźwięku (lekkie i porowate materiały: filc mineralny, wełna szklana, guma piankowa). W małych pomieszczeniach ściany i sufity wyłożone są materiałami dźwiękochłonnymi. W dużych pomieszczeniach (ponad 3000 m3) wyłożenie jest nieskuteczne; redukcję hałasu uzyskuje się za pomocą ekranów dźwiękochłonnych.
Wyciszenie to metoda redukcji hałasu poprzez tworzenie struktur, które zapobiegają jego rozprzestrzenianiu się. Konstrukcje dźwiękochłonne (przegrody, obudowy) wykonane są z gęstych, twardych materiałów (metal, drewno, plastik), które zapobiegają rozprzestrzenianiu się hałasu. Aerodynamiczne tłumiki hałasu działają poprzez pochłanianie i odbijanie hałasu.
Jeżeli powyższe i inne metody nie redukują hałasu do akceptowalnych poziomów, stosuje się środki ochrony osobistej (nauszniki, zatyczki do uszu, kombinezony przeciwhałasowe, kaski itp., zgodnie z GOST 12. 4. 051. SSBT „Urządzenia do obróbki ultradźwiękowej. Wymagania bezpieczeństwa”).
Hałas kontroluje się różnymi metodami i środkami:
1. zmniejszając moc emisji dźwięku maszyn i urządzeń;
2. lokalizując działanie dźwięku za pomocą rozwiązań projektowych i planistycznych;
3. środki organizacyjne i techniczne;
4. środki medyczne i zapobiegawcze;
5. stosując środki ochrony osobistej dla pracowników.
Konwencjonalnie wszystkie środki ochrony przed hałasem dzieli się na zbiorowe i indywidualne.
Zbiorowe środki ochrony:
środki, które redukują hałas u źródła;
środki, które redukują hałas wzdłuż drogi jego rozprzestrzeniania się do chronionego obiektu. ### Strategie i metody redukcji hałasu
Redukcja hałasu u źródła jest najskuteczniejszym i najbardziej ekonomicznym podejściem, które może obniżyć hałas o 5-10 dB. Kluczowe środki obejmują:
1. Ulepszenia mechaniczne:
– Wyeliminuj przerwy w połączeniach zębatych.
– Użyj połączeń globoidalnych i jodełkowych, które są cichsze.
– Zastąp napędy zębate napędami pasowymi.
– Zamień łożyska toczne na łożyska ślizgowe (redukcja hałasu do 15 dB).
– Wyważ części mechaniczne, aby wyeliminować brak równowagi.
– Zajmij się odkształceniami łożysk.
- Dostosowania materiałowe i konstrukcyjne: – W miarę możliwości wykorzystaj elementy plastikowe zamiast metalowych. – Zastąp obudowy metalowe obudowami plastikowymi. – Zastosuj twarde tworzywa sztuczne do pokrycia powierzchni stykających się z drutem wzmacniającym. – Zainstaluj materiały elastyczne w miejscach, w których wzmocnienie uderza w powierzchnie. – Używaj materiałów pochłaniających drgania na powierzchniach maszyn.
- Środki technologiczne: – Zmniejsz amplitudę oscylacji, prędkość lub inne parametry generujące hałas.
Dostosowania materiałowe i konstrukcyjne:
– W miarę możliwości wykorzystaj elementy plastikowe zamiast metalowych.
– Zastąp obudowy metalowe obudowami plastikowymi.
– Zastosuj twarde tworzywa sztuczne do pokrycia powierzchni stykających się z drutem wzmacniającym.
– Zainstaluj materiały elastyczne w miejscach, w których wzmocnienie uderza w powierzchnie.
– Używaj materiałów pochłaniających drgania na powierzchniach maszyn.
Środki technologiczne:
– Zmniejsz amplitudę oscylacji, prędkość lub inne parametry generujące hałas.
Kontrola hałasu wzdłuż ścieżki propagacji obejmuje metody architektoniczne, planistyczne i inżynieryjne.
- Środki architektoniczne i planistyczne: – Planowanie urbanistyczne: – Dziel miasta na strefy mieszkalne, przemysłowe, komunalne, magazynowe i transportowe. – Przestrzegaj stref ochrony sanitarnej podczas projektowania układów miast. – Układ przemysłowy: – Grupuj hałaśliwe zakłady produkcyjne w kompleksy. – Zachowaj odstępy (co najmniej 100 m) między hałaśliwymi i cichszymi strefami. – Stosuj zagospodarowanie terenu między zakładami; roślinność pełni funkcję naturalnego pochłaniacza hałasu. – Transport: – Oddzielić nowe linie kolejowe od terenów mieszkalnych strefą ochronną o szerokości co najmniej 200 m (50 m z ekranami dźwiękochłonnymi). – Utrzymać zabudowę mieszkaniową w odległości co najmniej 100 m od dróg szybkiego ruchu.
- Tworzenie stref ochrony przed hałasem: – Racjonalne rozmieszczenie stref akustycznych. – Kontrola przepływu pojazdów i trybu ruchu w celu zminimalizowania hałasu. – Instalacja ekranów akustycznych i włączenie terenów zielonych.
Środki architektoniczne i planistyczne:
– Planowanie urbanistyczne:
– Dziel miasta na strefy mieszkalne, przemysłowe, komunalne, magazynowe i transportowe.
– Przestrzegaj stref ochrony sanitarnej podczas projektowania układów miast.
– Układ przemysłowy:
– Grupuj hałaśliwe zakłady produkcyjne w kompleksy.
– Zachowaj odstępy (co najmniej 100 m) między hałaśliwymi i cichszymi strefami.
– Stosuj zagospodarowanie terenu między zakładami; roślinność pełni funkcję naturalnego pochłaniacza hałasu.
– Transport:
– Oddzielić nowe linie kolejowe od terenów mieszkalnych strefą ochronną o szerokości co najmniej 200 m (50 m z ekranami dźwiękochłonnymi).
– Utrzymać zabudowę mieszkaniową w odległości co najmniej 100 m od dróg szybkiego ruchu.
Tworzenie stref ochrony przed hałasem:
– Racjonalne rozmieszczenie stref akustycznych.
– Kontrola przepływu pojazdów i trybu ruchu w celu zminimalizowania hałasu.
– Instalacja ekranów akustycznych i włączenie terenów zielonych.
Redukcję hałasu można osiągnąć poprzez środki budowlane i akustyczne, zgodnie z wytycznymi norm GOST 12. 1. 029-80 SSBT i SNiP II-12-77. Obejmują one:
- Izolacja akustyczna: – Stosowanie dźwiękoszczelnych obudów dla hałaśliwego sprzętu. – Skuteczne uszczelnianie okien, drzwi i bram. – Instalacja dźwiękoszczelnych kabin dla personelu.
- Materiały i konstrukcje pochłaniające dźwięk: – Montaż dźwiękochłonnych wykładzin w kanałach powietrznych. – Stosowanie aerodynamicznych tłumików w silnikach i sprężarkach.
- Amortyzatory i izolacja: – Umieść elastyczne podkładki pod podłogami. – Zamontuj sprzęt na amortyzatorach lub izolowanych fundamentach.
- Tłumiki hałasu: – Tłumiki absorpcyjne: – Hałas jest tłumiony w porach materiałów pochłaniających dźwięk, takich jak wełna mineralna lub włókno szklane. – Tłumiki reaktywne (refleksyjne): – Wykorzystują odbicie dźwięku, tworząc „korek fali” wewnątrz elementów tłumika. – Tłumiki łączone: – Łączą pochłanianie dźwięku i odbicie w celu zwiększenia redukcji hałasu.
Izolacja akustyczna:
– Stosowanie dźwiękoszczelnych obudów dla hałaśliwego sprzętu.
– Skuteczne uszczelnianie okien, drzwi i bram.
– Instalacja dźwiękoszczelnych kabin dla personelu.
Materiały i konstrukcje pochłaniające dźwięk:
– Montaż dźwiękochłonnych wykładzin w kanałach powietrznych.
– Stosowanie aerodynamicznych tłumików w silnikach i sprężarkach.
Amortyzatory i izolacja:
– Umieść elastyczne podkładki pod podłogami.
– Zamontuj sprzęt na amortyzatorach lub izolowanych fundamentach.
Tłumiki hałasu:
– Tłumiki absorpcyjne:
– Hałas jest tłumiony w porach materiałów pochłaniających dźwięk, takich jak wełna mineralna lub włókno szklane.
– Tłumiki reaktywne (refleksyjne):
– Wykorzystują odbicie dźwięku, tworząc „korek fali” wewnątrz elementów tłumika.
– Tłumiki łączone:
– Łączą pochłanianie dźwięku i odbicie w celu zwiększenia redukcji hałasu.
Aby określić poziom hałasu silnika jednostki wentylacyjnej w odległości 100 m od źródła:
– Wzór:
( R = L_{m1} – 20 \cdot \log_{10}(r) )
Gdzie:
– ( L_{m1} ) = Poziom hałasu w odległości 1 m (130 dB)
– ( r ) = Odległość od źródła (100 m)
- Obliczenie: ( R = 130 – 20 \cdot \log_{10}(100) ) ( R = 130 – 40 = 90 \, \text{dB} )
Poziom hałasu w odległości 100 m wynosi zatem 90 dB. —
Szeroko stosowane materiały do tłumienia hałasu obejmują:
– Wełnę mineralną
– Płyty filcowe
– Tekturę perforowaną
– Płyty pilśniowe
– Włókno szklane
Zaawansowane techniki redukcji hałasu i wibracji
Wyciszanie jest jednym z najskuteczniejszych podejść do redukcji hałasu przemysłowego wzdłuż jego ścieżki rozprzestrzeniania się, zdolnym do zmniejszenia poziomu hałasu o 30-40 dB. Skuteczne materiały obejmują metale, beton, gęste tworzywa sztuczne i drewno. Urządzenia wygłuszające są stosowane w kilku konfiguracjach (rys. 5):
- Urządzenia wygłuszające: – Przegrody: Blokują transmisję hałasu między obszarami. – Obudowy: Całkowicie zamykają hałaśliwy sprzęt. – Ekrany: Odchylają i pochłaniają fale dźwiękowe. – Okładziny akustyczne: Pokrywają ściany i powierzchnie w celu zwiększenia pochłaniania dźwięku.
Kluczowe strefy:
– Strefa A: Zwiększony hałas.
– Strefa B: Obszar chroniony po redukcji hałasu.
- Redukcja hałasu we wnętrzu: – Użyj materiałów pochłaniających dźwięk (porowatych, włóknistych, warstwowych, rezonansowych) na ścianach, sufitach i podłogach. – Umieść pojedyncze pochłaniacze dźwięku blisko źródeł hałasu. – Pokryj co najmniej 60% całkowitej powierzchni wnętrza, aby uzyskać optymalne rezultaty.
- Dostosowania techniczne: – Popraw precyzję przekładni zębatych, aby zmniejszyć hałas mechaniczny. – Użyj kół zębatych śrubowych lub szewronowych i zamień części metalowe na elementy plastikowe. – Włącz zakrzywione kanały lub tłumiki, aby zarządzać hałasem aerodynamicznym. – Zastosuj metodę „antydźwiękową” przy użyciu systemów elektroakustycznych, aby utworzyć strefy zakłóceń w celu tłumienia hałasu.
- Środki ochrony osobistej przed hałasem (PPE): – Typy obejmują nauszniki, zatyczki do uszu, kaski i kombinezony tłumiące hałas zakrywające całe ciało. – ŚOI mogą zmniejszyć odczuwalny poziom hałasu o 0-45 dB, co jest szczególnie skuteczne w przypadku hałasu o wysokiej częstotliwości. —
Dostosowania techniczne:
– Popraw precyzję przekładni zębatych, aby zmniejszyć hałas mechaniczny.
– Użyj kół zębatych śrubowych lub szewronowych i zamień części metalowe na elementy plastikowe.
– Włącz zakrzywione kanały lub tłumiki, aby zarządzać hałasem aerodynamicznym.
– Zastosuj metodę „antydźwiękową” przy użyciu systemów elektroakustycznych, aby utworzyć strefy zakłóceń w celu tłumienia hałasu.
Środki ochrony osobistej przed hałasem (PPE):
– Typy obejmują nauszniki, zatyczki do uszu, kaski i kombinezony tłumiące hałas zakrywające całe ciało.
– ŚOI mogą zmniejszyć odczuwalny poziom hałasu o 0-45 dB, co jest szczególnie skuteczne w przypadku hałasu o wysokiej częstotliwości. —
Wibracje, drgania mechaniczne, oddziałują na ludzkie ciało poprzez ogólne drgania (oddziaływujące na całe ciało za pośrednictwem powierzchni podparcia) lub wibracje lokalne (przenoszone przez ręce). Oba typy mogą prowadzić do poważnych skutków fizjologicznych i strukturalnych dla zdrowia.
- Kontrola drgań u źródła: – Wyeliminuj mechaniczne przyczyny drgań poprzez udoskonalenie projektu i precyzji montażu. – Użyj materiałów tłumiących drgania, takich jak specjalne stopy, tworzywa sztuczne i gumy. – Nałóż powłoki lub wzmocnienia konstrukcyjne, które pochłaniają energię drgań.
- Izolacja i tłumienie: – Zainstaluj maszyny na niezależnych fundamentach tłumiących drgania. – Użyj gumowych, korkowych lub sprężynowych izolatorów drgań między powierzchniami wibracyjnymi a pracownikami.
- Ochrona osobista przed drganiami: – Specjalne obuwie z gumowymi podeszwami zmniejsza przenoszenie drgań na ciało. – Rękawice, mitenki lub uszczelki wykonane z materiałów tłumiących drgania elastyczne chronią dłonie przed lokalnymi drganiami.
- Zaawansowane technologie wibracji: – Wdrażanie operacji sterowanych zdalnie lub automatyzacji w celu wyeliminowania kontaktu człowieka z wibrującym sprzętem.
Kontrola drgań u źródła:
– Wyeliminuj mechaniczne przyczyny drgań poprzez udoskonalenie projektu i precyzji montażu.
– Użyj materiałów tłumiących drgania, takich jak specjalne stopy, tworzywa sztuczne i gumy.
– Nałóż powłoki lub wzmocnienia konstrukcyjne, które pochłaniają energię drgań.
Izolacja i tłumienie:
– Zainstaluj maszyny na niezależnych fundamentach tłumiących drgania.
– Użyj gumowych, korkowych lub sprężynowych izolatorów drgań między powierzchniami wibracyjnymi a pracownikami.
Ochrona osobista przed drganiami:
– Specjalne obuwie z gumowymi podeszwami zmniejsza przenoszenie drgań na ciało.
– Rękawice, mitenki lub uszczelki wykonane z materiałów tłumiących drgania elastyczne chronią dłonie przed lokalnymi drganiami.
Zaawansowane technologie wibracji:
– Wdrażanie operacji sterowanych zdalnie lub automatyzacji w celu wyeliminowania kontaktu człowieka z wibrującym sprzętem.
- Hałas: – Powoduje stres, zmęczenie i zmniejszoną produktywność. – Wywołuje zmiany fizjologiczne, takie jak podwyższone ciśnienie krwi i zmniejszona odpowiedź immunologiczna. – Przepisy wymagają, aby poziomy hałasu powyżej 80 dBA były oznaczone i łagodzone za pomocą środków ochrony zbiorowej lub osobistej.
- Wibracje: – Prowadzi do schorzeń takich jak choroba wibracyjna, żylaki i zaburzenia układu mięśniowo-szkieletowego. – Długotrwałe narażenie wpływa na wzrok, koordynację i ogólny stan zdrowia.
Hałas:
– Powoduje stres, zmęczenie i zmniejszoną produktywność.
– Wywołuje zmiany fizjologiczne, takie jak podwyższone ciśnienie krwi i zmniejszona odpowiedź immunologiczna.
– Przepisy wymagają, aby poziomy hałasu powyżej 80 dBA były oznaczone i łagodzone za pomocą środków ochrony zbiorowej lub osobistej.
Wibracje:
– Prowadzi do schorzeń takich jak choroba wibracyjna, żylaki i zaburzenia układu mięśniowo-szkieletowego.
– Długotrwałe narażenie wpływa na wzrok, koordynację i ogólny stan zdrowia.
- Hałas: – Oceniany na podstawie poziomów ciśnienia akustycznego (w dB) w pasmach częstotliwości oktawowych. – Całkowity hałas w miejscu pracy mierzony jest jako średnia ważona wartość (dBA) uwzględniająca skutki biologiczne.
- Wibracje: – Oceniane na podstawie intensywności i czasu trwania narażenia. – Przepisy dotyczące długotrwałego narażenia obejmują cykle pracy i odpoczynku oraz limity dla określonych grup (np. nastolatków).
Hałas:
– Oceniany na podstawie poziomów ciśnienia akustycznego (w dB) w pasmach częstotliwości oktawowych.
– Całkowity hałas w miejscu pracy mierzony jest jako średnia ważona wartość (dBA) uwzględniająca skutki biologiczne.
Wibracje:
– Oceniane na podstawie intensywności i czasu trwania narażenia.
– Przepisy dotyczące długotrwałego narażenia obejmują cykle pracy i odpoczynku oraz limity dla określonych grup (np. nastolatków).
Podsumowanie
Łagodzenie hałasu i wibracji wymaga wieloaspektowego podejścia:
– Zajmij się źródłem poprzez precyzyjną inżynierię, zastępowanie materiałów i postęp technologiczny.
– Użyj systemów dźwiękoszczelnych i tłumiących wibracje, aby przechwycić ścieżki transmisji.
– Zapewnij bezpieczeństwo pracowników dzięki ŚOI i przestrzeganiu limitów narażenia.
– Wprowadź innowacyjne techniki, takie jak zakłócenia „antydźwiękowe” i automatyzację, aby uzyskać długoterminowe rozwiązania.