Poluarea fonica - masuri si tehnologii de reducere a poluarii fonice Categoria: Referat Geografie
Descriere: Legat de durata zgomotului, s-a demonstrat că într-un mediu în care
intensitatea este de 120 dB, omul poate fi activ doar 2 minute [4]. |
|
||
|
|
|||
|
1 POLUAREA FONICĂ. MĂSURI ŞI TEHNOLOGII DE REDUCERE A POLUĂRII FONICE OBIECTIVE: • Expunerea problematicii ce intervine în poluarea fonică • Înţelegerea conexiunii poluare-depoluare fonică • Măsurare şi combatere a poluării fonice Termeni cheie: • nivel sonor • energie acustică • nivel de presiune acustică • nivel acustic echivalent continuu (Lech) • vibraţii mecanice industriale • prevenirea şi reducerea poluării sonore • bel-decibel • sonometru • dozimetru • ecran anti-zgomot 4.1. Necesitatea şi importanţa reducerii poluării fonice Poluarea fonică (sonoră) reprezintă o componentă importantă a poluării mediului înconjurător şi prin caracterul nociv şi prin prezenţa sa în toate compartimentele vieţii moderne, poluarea sonoră constituie o problemă majoră pentru toate ţările dezvoltate economic sau în curs de dezvoltare [1-5]. Poluarea fonică reprezintă agresiunea continuă, determinată de diferite zgomote produse de maşini, utilaje, aparatură industrială sau casnică, în incinta contrucţiilor sau în afara acestora, zgomote favorizate de modul de amplasare şi izolare constructivă a acestora. În România există o tendinţă, care de altfel se manifestă şi pe plan mondial, de creştere a nivelului de zgomot şi de producere a vibraţiilor, ale căror surse apar odată cu dezvoltarea impetuoasă a tuturor ramurilor economiei şi transportului. Unul din factorii perturbatori ai mediului, care influenţează ambianţa în care se desfăşoară activitatea şi viaţa omului este zgomotul asociat şi identificat, în general, cu poluarea fonică (acustică sau sonoră). * * * În Europa, peste 80 de milioane de oameni trăiesc în zone în care zgomotul depăşeşte 65 dB cauzând în majoritatea cazurilor surzenia. Toate statele membre al CE au clasificări similare în ceea ce priveşte sursele de poluare fonică, datorate activităţilor umane: trafic rutier, feroviar, aerian, industrie, activităţile de construcţii, activitatăţie recreative, echipamentul de întreţinere (grădinărit) ş. a. Raportul WHO (World Health Organization) 2000 “Criteriul de sănătate ambientală- Zgomotul comunitar” arată că zgomotul poate avea reacţii adverse producând tulburări de somn, efecte cardiovoasculare, perturbaţii psihice, interferate cu surzenie. * * * Recent, în Austria, s-a constatat că: - 78% de locuinţe sunt afectate de trafic, marea majoritate de cel auto, alte ceva mai mult de - 5% de cel feroviar şi alte 5% de cel aerian. [www.bmu.gv.at]. - 10% din locuinţe suferă pe seama aşezării în vecinătatea aşezării în vecinătatea unor obiective industriale; - locuitorii altor 6,5% din locuinţe suferă pe seama zgomotelor provocare de vecini. În condiţiile civilizaţiei contemporane, omul este supus unei agresiuni practic contiunue, determinată de diferite zgomote produse de maşini, utilaje, utilaje, aparate casnica sau industriale, de însăşi activitatea oamenilor (mult mai “concentraţii” ca număr pe unitatea de suprafaţă decât în trecut) zgomote favorizate de modul de amplasare a surselor şi de modul de construcţie a clădirilor şi locuinţelor. Efectul acestei agresiuni se manifestă în principal prin stress, eventual prin diminuarea sau chiar perderea capacităţii auditive. Toate acestea reprezintă în fond o degradare a amediului natural şi ca atare pot fi denumite “poluare sonoră” (fonică). * * * În cazul străzilor, contribuţia cea mai mare la poluarea sonoră o au autovehiculele, echipate cu motoare de ardere internă care constituite surse de zgomot, de la admisia aerului, combustie, funcţionarea sistemului de răcire, evacuare gazelor arse (nivelul de zgomot cel mai ridicat). Zgomotul produs are tării diferite în funcţie de regimul de rulare (pornire, mers în gol, mers cu viteză în treapta I, II< demaraj rapid de pe loc). S-a stabilit ca cele mai zgomotoase maşini sunt cele cu răcire cu aer şi dotate cu motoare foarte puternice; cea mai mică variaţie a nivelului de zgomot se constată la rularea cu viteza constanta de 50 Km/h şi cea mai mare, la demarajul rapid de pe loc. Pentru reducerea nivelului de zgomot, In diferite ţări s-au introdus niveluri limită, a căror depăşire implică retragerea permisului de înmatriculare al maşinii. 4.2. Zgomotul şi vibraţiile industriale. Generalităţi Sunetul reprezintă o vibraţie a particulelor unui mediu capabilă să producă o senzaţie auditivă. Sunetul se propagă sub formă de unde elastice numai în substanţe (aer, lichide şi solide) şi nu se propagă în vid. În aer, viteza de propagare este de 340 m/s [2]. Ca orice unde elastice, sunetele se caracterizează prin frecvenţă, definită ca număr de oscilaţii complete dintr-o unitate de timp. Se măsoară în Hertz, 1 Hz fiind o perioadă/s (perioadă fiind timpul, în secunde, în care are loc o oscilaţie completă). Urechea umană percepe sunetele cu frecvenţe de la 16 Hz (sunetele joase) la 20 000 Hz (sunetele înalte). Sunetele sub 16 Hz se denumesc infrasunete sau trepidaţii, iar cele peste 20000 Hz – ultrasunete. Sensibilitatea maximă a urechii umane este pentru domeniul 2000 – 5000 Hz. Sunetele se pot caracteriza şi prin presiunea acustică, măsurată în Pa (Pascal, 1 Pa = 1 N/m2). Belul este o unitate de măsură logaritmică a raportului dintre două intensităţi sonore sau electromagnetice(belul este un omagiu adus in 1925 lui Graham Bell, pionerul telefonului). Pentru sunete intense se lucrează cu valori foarte mari şi de aceea s-a adoptat o altă unitate, decibel (dB). Când dB se referă la auz, se foloseşte notaţia dB(A). Este o unitate de măsură relativă, având ca bază logaritmul raportului între intensitatea zgomotului dat şi intensitatea de referinţă, stabilită convenţional ca fiind presiunea vibraţiilor sonore de 0,0002 dyne/cm şi care a fost considerată ca limita inferioară a sunetelor audibile de către om. Ţinând seama de scara logaritmică, înseamnă că sunetele cu intensitatea de 10, 20, 30 dB reprezintă depăşirea de 10, 100, 1000 ori a pragului inferior al intensităţii acustice a sunetului. Pentru diferite rapoarte I/Io se obţine: I/Io= 1, rezultă LI = 0 dB I/Io= 10, rezultă LI = 10 dB I/Io= 100, rezultă LI = 20 dB I/Io= 1000, rezultă LI = 30 dB I/Io= 1012, rezultă LI = 120 dB; unde L= 10 lg I/I0. Pentru intensitatea auditivă a sunetelor se mai utilizează ca unitate de măsură fonul (egal cu tǎria unui sunet a cǎrui intensitate auditivǎ este cu 1,26 ori mai mare decât pragul auditiv inferior) Aparatele cu care se măsoară intensitatea sunetului în foni se numesc fonometre. Omul percepe sunete cu o frecvenţă între 16 şi 20 000 vibraţii pe secundă şi cu o intensitate între 0 si 120 dB. Zgomotul se defineşte ca fiind o suprapunere dezordonată a sunetelor de frecvenţe şi intensităţi diferite care produc o senzaţie dezagreabilă şi agresivă. Apare ca o consecinţă a activităţii industriale a omului, a activităţii de transport în urma căreia unde mecanice, reprezentate de trepidaţii, sunete, infrasunete şi vibraţii ultrasonore au o acţiune dăunătoare asupra sănătăţii omului. Existǎ un mod diferit de definire a zgomotului: fizicienii definesc zgomotul ca o suprapunere dezordonată cu frecvenţe şi intensităţi diferite, iar fiziologii consideră zgomotul, orice sunet supărător care produce o senzaţie dezagreabilă. Parametrii principali consideraţi în analiza acţiunii zgomotului sunt [1-3]: - intensitatea; - frecvenţa; - modul de acţiune; - durata acţiunii zgomotului; - durata activităţii în mediul zgomotos. Propagarea sunetelor este influenţată de: - sursa de zgomot - atmosfera - distanţa - obstacolele întâlnite. Intensitatea sonoră = energia purtată de sunet şi se măsoară în decibeli. Intensitatea sonoră a unei şoapte este de aproximativ 15 dB, murmurul produs de o clasă de elevi este de 50 dB, zgomotul unei străzi aglomerate este de aproximativ 90 dB. Sunetele de peste 90 dB pot fi deja insuportabile. Un zgomot de o intensitate de 140 dB produs de ex de un avion cu reacţie în timpul decolării este aproape dureros şi poate afecta timpanul. Cel mai comun efect al zgomotului este afectarea echilibrului neurovegetativ, care se poate produce la intensităţi de circa 60 dB. Practic, se consideră că limita de suportabilitate la zgomot pentru om este de 65 decibeli. În tabelul 4.1 se prezintă intensităţile sonore, în ordine crescândă, pentru unele activităţi uzuale [4,5]. Tabel 4.1. Intensitatea sunetelor unor activităţi uzuale Prag auditiv 0 dB Sunetele naturii 10 dB Bibliotecă 20 dB Conversaţie 40 dB Zgomot într-un birou 5060 dB Aspirator 70 dB Zgomotul trenului 80 dB Autocamion 90 dB Ciocan pneumatic 100 dB Motocicletă în demaraj 110 dB Orchestră de jazz modernă 112 dB Motorul pornit al avionlui cu reacţie 120 dB Avion cu reacţie, la decolare 130 dB Pragul dureros >140 dB Legat de durata zgomotului, s-a demonstrat că într-un mediu în care intensitatea este de 120 dB, omul poate fi activ doar 2 minute [4]. Marea majoritate a activităţilor omeneşti este generatoare de zgomote. Poluarea sonoră poate fi generată de surse naturale şi surse artificiale. • Sursele naturale de zgomot sunt erupţiile vulcanice, cutremurele, alunecările de teren, vuetul unei cascade etc. • Sursele artificiale de zgomot pot fi surse generatoare de zgomot în mediul ambiant: zgomotul utilajelor industriale şi agricole, sunetul sirenelor, soneriile, claxoanele, zgomotul produs de traficul auto sau aerian. Sursele artificiale de zgomot mai pot fi clasificate în două mari categorii: - zgomotele produse de transport (rutiere, feroviare, aeriene); - zgomotele de vecinătate (stabilimente industriale, şantiere, activităţi domestice şi de petrecere a timpului liber etc.). Vibraţiile sunt mişcările alternative ale unui sistem material faţă de poziţia de echilibru. Fenomenele cu efectele lor asociate sunt importante deoarece vibraţiile pot fi dăunătoare pentru om sau pentru elementele de rezistenţă ale structurilor, dar pot avea şi un efect benefic, util (baterea unor piloţi, forări etc.). Dintre sursele de vibraţii cu efecte defavorabile asupra structurilor de rezistenţă ale construcţiilor şi maşinilor se detaşeazǎ: - mişcarea de rotaţie a unor maşini cu mase neechilibrate; - utilajele supuse unor sarcini variabile de scurtă durată (şocuri); - sarcinile mobile (poduri rulante, convoaie de vehicule pe poduri etc.); - acţiunea acţiunea mişcărilor seismice, vântului; - exploziile etc. Zgomotul poate apǎrea fie la mişcarea de translaţie, fie la mişcarea de rotaţie a două corpuri, intensitatea sunetului rezultat fiind datǎ de coeficientul de frecare şi de reacţiunile normale dintre corpurile în contact. Astfel, cu cât suprafeţele corpurilor sunt mai rugoase, cu asperităţi pronunţate cu atât intensitatea zgomotului produs este mai mare. În urma frecării, corpul vibrează pe frecvenţele sale proprii care vor determina spectrul zgomotului generat, acesta fiind influenţatǎ şi de amortizarea internă a vibraţiilor corpurilor în trecere. Ex. : rularea roţilor pe şine, prelucrarea pieselor la raboteze, rotirea axelor în lagăre generează zgomot prin frecare. Tipurile de zgomote: Zgomotul aerian- este produs într-o încǎpere, care se propagă prin mediul aerian al încăperii respective până la elementele de construcţie despărţitoare (pereţi, planşee), prin intermediul cărora este radiat în încăperile adiacente. Zgomotul aerodinamic, denumit şi zgomot de sirenă este generat de scurgerea unui fluid între suprafeţe rigide, fixe (de exemplu, refularea aerului printr-o gură de ventilator), precum şi scurgerea fluidelor datorită mişcării relative a suprafeţelor (de exemplu, rotirea unei elice, a rotorului unei maşini) care atrage după sine variaţii de presiune, forma spectrului zgomotului depinde de o serie de factori printre care dimensiunile şi forma conductei de scurgere a fluidului, viteza curentului, de debit, vâscozitate etc. În cazul zgomotului de jet, analizele spectrale au pus în evidenţă şi existenţa unui spectru infrasonor şi ultrasonor. În cazul zgomotului magnetic, care este specific maşinilor electrice, acesta se datorează forţelor periodice care se exercită în interspaţiul dintre stator şi rotor. Componentele tangenţiale ale forţelor magnetice dau naştere momentului (cuplului) total care produce lucrul util al motorului, iar componentele radiale nu contribuie la efectuarea unui lucru mecanic util, ci acţionând asupra elementelor maşinii electrice, le pun în vibraţie, generând zgomot. Deci, de mărimea componentelor radiale ale forţelor magnetice depinde şi intensitatea zgomotului generat. Astfel, zgomotul se datorează formării de turbioane în focar, desprinderii turbioanelor de pe marginea arzătorului şi vibraţiilor aerului în focar. În spectrul unui asemenea zgomot predomină componentele de joasă frecvenţă 60 - 260 Hz, aceasta datorându-se şi apariţiei fenomenului de rezonanţă între vibraţiile proprii ale focarului şi vibraţiile generate de arzător. Zgomotul alb- sunet complex, al cărui spectru, în funcţie de frecvenţa, este continu, având valoare medie a energiei acustice raportată la un herţ. Zgomotul aleatoriu - al cǎrui nivel variază întâmplător în timp. Zgomotul colorant- sunet complex al cărui spectru, în funcţie de frecvenţă, este ccontinu, având valoarea medie a energiei acustice care variază cu frecvenţa. Zgomotul de fond- care exista într-un punct dat, în absenţa semnalelor acustice auditive. Zgomotul de impact- cel care ia naştere sub forma de sunet structurat, produs prin lovirea unui element de construcţie şi care este radiat în incapere sub formă de zgomot aerian. Se defineşte şi un zgomot de impact standardizat, produs cu ajutorul ciocanului de impact. Zgomotul de instalaţii - este recepţionat în interiorul unei unităţi în care se desfasoara o activitate şi datorat funcţionării unor instalaţii dintr-o unitate. Zgomotul staţionar - este caracterizat printr-un nivel constant în timp. 4.3. Efectele poluării fonice Zgomotul are asupra organismului uman o serie de efecte patologice. Numeroase observaţii clinice i-au determinat pe specialişti să afirme că există o “boală a zgomotului”. Zgomotul influenţează negativ sănătatea omului, afectând în primul rând sistemele nervos şi auditiv [10]. Oscilaţiile acustice care iau naştere în timpul funcţionării maşinilor şi agregatelor pot constitui factori nocivi pentru organismul uman. Perceperea lor de către organismul uman, prin organul auditiv, oscilaţiile acustice se clasifică în: - infrasunete, cu frecvenţa sub 16 Hz; - sunete, cu frecvenţa cuprinsă intre 16 şi 16.000 Hz; - ultrasunete, cu frecvenţa peste 16.000 Hz. [3]. În mediul industrial, infrasunetele, sunetele şi ultrasunetele se suprapun atât în ceea ce priveşte componenţa spectrului oscilaţiilor generate de maşini şi utilaje, cât şi în privinţa acţiunii lor asupra organismului lucrătorului. 4.3.1. Infrasunetele Infrasunetele aparţin părţii inaudibile a spectrului sonor având frecvenţele inferioare valorii de 20 Hz. Infrasunetele sunt prezente în numeroase locuri de muncă. Oscilaţiile acustice întâlnite în mediul industrial au, de obicei, frecvenţe foarte variate. Infrasunetele pot apărea: - la automobilele cu viteză mare (frecvenţa infrasunetelor este de 16 Hz), la elicopotere (11,5 Hz), - la apropierea furtunii (6 Hz); - prin interacţiunea oceanului planetar cu masele de aer (0,1 – 10 Hz); - explozii; - cutremure; - în timpul zborului avioanelor supersonice când infrasunetele astfel emise. Percepţia infrasunetelor:-Sugarii manifestă înainte de furtună insomnie, convulsii, lipsă de poftă de mâncare, respiraţie agitată şi o creştere a temperaturii; - Păsările şi animalele semnalează prin comportarea lor agitată apariţia furtunilor sau a cutremurelor. Efecte nedorite ale infrasunetelor: - cele de 7 Hz traumatizează puternic sistemele nervos şi circulator, iar la alte frecvenţe pot distruge şi alveolele pulmonare. - la adulţi, infrasunetele produc ameţeală, vomă, un fals efect de euforie, sau chiar efecte cumulate, aşa cum se întâmplă unor persoane în timpul mersului cu viteză mare cu autoturisme sau autobuze. 4.3.2. Ultrasunetele Reprezintǎ vibraţii ale unui mediu elastic a cărei frecvenţă o depăşeşte pe cea a sunetului (frecvenţa ultrasunetelor este cuprinsă între 20 000 Hz şi 2 x 109 Hz), neputând fi percepută de urechea omului. Ultrasunetele se deosebesc de sunete prin faptul că, având o frecvenţă ridicată (peste 16.000 Hz), nu provoacă senzaţii auditive. În industrie, ultrasunetele apar fie în compoziţia spectrului unor zgomote puternice, fie sunt generate de instalaţii special destinate acestui scop. Producere şi percepţie: Sunt produse în natură, în industrie sau de aparatură electrocasnică. Ele pot fi receptate şi produse de unele animale (lilieci, delfini) şi produc ecouri când se lovesc de un obstacol. Animalele recepţionează ultrasunetele, liliecii orientându-se în timpul nopţii dupǎ ză ultrasunetele emise de ei. Efecte ultrasunetelor. Şi în acest caz avem efecte nedorite (la om, ultrasunetele distrug globulele roşii din sânge, apar migrene, greaţă sau chiar pierderea echilibrului), dar şi benefice (ultrasunetele distrug bacteriile, viruşii ca, de exemplu, bacilul tuberculozei, virusul gripei, al tifosului) etc. Ultrasunetele îşi găsesc aplicaţii în: - diagnosticarea medicală; - sterilizarea unor obiecte medicale (ace, seringi etc.); - defectoscopii pentru investigarea metalelor şi betoanelor, pentru identificarea golurilor, fisurilor interne, sulfurilor ş.a.; - localizarea submarinelor şi/sau vaselor eşuate pe fundul mărilor; - trasarea hărţilor oceanice; - cercetǎri şi studii chimice (uzura polimerilor etc.). Acţiunea biologică a ultrasunetelor variază în funcţie de caracteristicile acestora - frecvenţă, intensitate, durată de timp - şi de natura elementelor celulare sau a ţesuturilor expuse. Cele mai periculoase sunt ultrasunetele de intensitate mare şi frecvenţă joasă care se amortizează puţin în aer şi se răspândesc în toată încăperea de lucru. Ultrasunetele de intensitate mică şi frecvenţă ridicată sunt amortizate în mare măsură în aer şi, în mod practic nu au o acţiune nocivă asupra organismului uman. Ţesuturile cele mai vulnerabile sunt cele neomogene, precum şi elementele constitutive ale celulelor. Acţiunea biologică a ultrasunetelor se concretizează în efecte mecanice, termice şi chimice. Efectul mecanic se manifestă prin deplasări violente şi dezordonate ale moleculelor la nivelul protoplasmei celulare, care au drept consecinţă „dilatarea” celulelor, degenerarea nucleelor celulare şi alterarea cromozomilor. Efectul termic al ultrasunetelor se manifestă printr-o creştere generală a temperaturii organismului. El este caracteristic pentru ultrasunete şi este cu atât mai mare cu cât ultrasunetele au o frecvenţă mai ridicată şi cu cât organele expuse au o structură mai compactă. Efectul chimic al ultrasunetelor se caracterizează prin declanşarea unor reacţii de oxidare şi degradarea macromoleculelor care conduc la denaturarea proteinelor. Acţiunea ultrasunetelor poate să fie generală, interesând întregul organism, sau locală, afectând numai anumite organe sau sisteme. În literaturǎ, se descrie acţiunea ultrasunetelor asupra organului auditiv, sistemului nervos, endocrin, muscular, sângelui, epidermei etc. La nivelul plasmei sanguine, expunerea la ultrasunete provoacă scăderea numărului de leucocite. În fine ultrasunetele de intensitate şi frecvenţă foarte mare au o acţiune generală asupra organismelor vii, putând conduce la moarte. Frecvenţa critică este socotită a fi cea de 22 - 25,5 kHz la intensităţi de 160 - 165 dB. c) Zgomotul acţionează asupra întregului organism, deoarece senzaţia auditivă la sistemul nervos central, prin intermediul căruia influenţează alte organe. Efectele resimţite de om sunt: - reducerea atenţiei, a capacităţii de muncă, deci, creşte riscul producerii accidentelor; - instalarea oboselii auditive, care poate dispărea odată cu dispariţia zgomotului; - traumatisme ca urmare a expunerii la zgomote intense un scurt timp. Aceste traume pot fi ameţeli, dureri, lezarea aparatului auditiv şi chiar ruperea timpanului; - scăderi în greutate, nervozitate, tahicardie, tulburări ale somnului, - efecte asupra funcţiei vizuale (deficienţă în recunoaşterea culorilor, în special a culorii roşii); - surditate la perceperea sunetelor de înaltă frecvenţă. Efectele datorate zgomotelor depind de natura persoanei, de complexitatea, natura şi intensitatea zgomotelor (Ex. zgomote de intensitate foarte mare pot provoca deteriorări ale clădirilor, aparatelor, instrumentelor). Nivelele de zgomot s-au limitat în toate ţările, prin standarde, pe tipuri de activităţi (vezi cap. 3). În România, sunt încă valabile STAS 10009 – 88 pentru zgomote din trafic, STAS 6161.3 – 82 pentru zgomotele exterioare clădirilor etc (Tabelul 4.2.). Tabelul 4.2. Limitele admise pentru nivelul de zgomot din exteriorul clădirilor, conform STAS 6161.3 – 82 Nr. crt. Zona Limita de zgomot,dB Nr. crt. Zona Limita de zgomot, dB 1. Locuinţe 50 5. Centru orăşenesc 60 2. Recreere şi odihnă 45 6. Stradal: - cu trafic intens - cu trafic mediu - cu trafic redus 85 75 65 3. Dotări protejate 45 7. Aeroporturi, gări portuare 85 4. Centru de cartier 55 8. Incinte industriale 65 În tabelul 4.3. se prezintǎ situaţia îmbolnăvirilor profesionale în Romania pentru perioada 1992-2003. Tabelul 4.3. Situaţia îmbolnăvirilor profesionale în Romania într-un deceniu Anii de observaţie Total cazuri Boli profesionale determinate de zgomot 1993 1506 56 1994 1562 50 1995 1875 56 1996 2031 159 1997 2015 337 1998 2060 395 1999 1828 211 2000 1802 386 2001 1576 696 2002 2200 892 2003 1723 292 4.4. Mărimi caracteristice zgomotului şi vibraţiilor 4.4.1. Zgomotul În continuare se prezintǎ mǎrimile ce caracterizeazǎ zgomotul. Pentru exprimarea cantitativă a intensităţii unui zgomot, se utilizează o lege logaritmică şi o valoare de referinţă arbitrară. Prin definiţie, nivelul de intensitate acustică se exprimă în formula următoare: (4.1.), unde: L este nivelul de intensitate acustică a zgomotului considerat, exprimat în decibeli I1 = intensitatea acustică a zgomotului, exprimat în W/m2 I0 = intensitatea acustică de referinţă (intensitatea minimǎ audibilǎ la 1000 Hz. I0 =10 -12 W/m2). În realitate, pentru măsurare se utilizează microfoane care sunt sensibile la presiunea acustică. În condiţiile undei progresive plane în aer, intensitatea este proporţională cu pătratul presiunii. Prin urmare, se defineşte în acest caz nivelul de presiune acustică: (4.2.), unde: Lp este nivelul de presiune acustică P1 – presiunea acustică a zgomotului măsurat P0 – presiunea de referinţă (presiunea minimǎ audibilǎ la 1 Hz; P0= 2 10-5 Pa). Lp se exprimă întotdeauna în decibeli. Dacă se integrează intensitatea pe întreaga suprafaţă ce înconjoară o sursă de zgomot, se va obţine puterea acustică a acestei surse. Nivelul de putere acustică va fi: (4.3.), unde: LW este nivelul de putere acustică, exprimat în dB W1 – puterea acustică a sursei W0 – puterea acustică de referinţă (10-12 W) Această valoare a nivelului de putere acusticǎ reprezintă energia acustică totală eliberată de maşină în unitatea de timp. Puterea este deci o caracteristică intrinsecă a sursei şi se măsoară în dB. NOTĂ IMPORTANTĂ: - Nivelul de presiune acustică a unei maşini oarecare nu are nici o semnificaţie dacă această valoare nu se asociază cu distanţa la care s-a făcut măsurarea, având în vedere că această măsură descreşte cu distanţa; este un parametru care nu depinde de sursă. - Puterea acustică se măsoară de asemenea în dB şi este foarte important ca aceasta să nu se confunde cu nivelul de presiune acustică. Puterea acustică se măsoară plecând de la nivelurile de presiune acustică din jurul sursei. Este posibilă, dacă sursa este izotropă, cunoaşterea nivelurilor de presiune Lp dacă se cunoaşte nivelul de putere şi distanţa. În cazul unei energii sonore produse de o sursă punctuală şi radiantă printr-o sferă înconjurătoare, se poate scrie: Lp = Lw – 10 lg 4r2 (4.4) unde: Lw este puterea acustică a sursei r – distanţa dintre sursă şi receptor Lp – nivelul de presiune acustică. Dacă sursa este plasată pe un plan reflectant, energia acustică este radiată într-o emisferă şi: Lp = Lw – 10 lg 2 r2 (4.5) Influenţa vântului asupra vitezei sunetului şi a modului său de propagare se manifestă prin aceea că, viteza de propagare creşte pe direcţia de acţiune a vântului şi invers. La fel se manifestă şi tăria sau intensitatea vântului [9]. De asemenea viteza şi tăria vântului cresc într-un mediu atmosferic şi ionizat. Dacă sursa sonoră presupusă punctiformă este în repaus undele sonore ce pornesc din acest punct sunt unde sferice, fronturile de undă fiind sferice concentrice. Dacă sursa sonoră este în mişcare rectilinie, de ex., centrele suprafeţelor sferice se vor găsi pe linia care reprezintă traiectoria sursei. În funcţie de viteza sursei vs în raport cu viteza de propagare a sunetului v avem: vs <v (m/s) Undele sonore se înconjoară una pe cealaltă fără să se întretaie. Se produce efectul cunoscut Deppler-Fizeau adică cu cât se apropie sursa sonoră de noi sunetul este mai tare: Dacă vs = v undele specifice se ating într-un punct comun, care este punctul unde se găseşte sursa sonoră, iar dacă: vs >v undele sferice se întretaie, iar înfăşurătoarea lor este un con cu vârful în punctul unde se găseşte sursa în momentul respectiv. Corpurile care se mişcă cu o viteză mai mare ca viteza sunetului comprimă aerul în direcţia de înaintare, o undă care nu are caracter periodic, reprezentând doar un domeniu de comprimare care se propagă cu viteza sunetului. O astfel de undă se numeşte undă de şoc sau undă balistică (avioane cu reacţie, rachete, proiectile etc). Ele provoacă un zgomot puternic evident după un timp de la trecerea obiectului zburător. Intensitatea sau tăria sunetului, I, depinde de cantitatea de energie pe care o transportă o undă sonoră. Sunetele în propagarea lor prin atmosferă la separarea de două medii diferite se reflectă parţial sau total, dând naştere ecoului care poate fi funcţie de distanţă de unde se reflectă mono, bi, tri sau policiclice numit ecou multiplu dacă e polisilabic. Din analiza relatiei rezulta că deoarece ziua straturile inferioare atmosferice sunt mai calde, undele sonore se propagă mai repede în direcţia orizontală decât verticală. Direcţiile de propagare a sunetului fiind normale pe suprafaţele de undă deformate, sunetul are un traseu curbat în sus. Deci ziua se aude la distanţe mai mici (fig. a). Fig 4.2. Direcţiile (liniile de curent) de propagare a sunetului a) ziua; b) noaptea; c) sub acţiunea vântului. Noaptea Terra răcindu-se straturile atmosferice inferioare sunt mai reci deci deformarea se produce spre verticală şi sunetul se va auzi la distanţei mai mari (fig. b) Sunetele cauzatoare de trăsnet sunt tunetele. Alte sunete provocate de fenomene undele sonore sunt şuieratul vântului, ropotul ploilor, al grindinei, freamătul pădurilor, zborul avioanelor, a unor specii zburătoare, zgomotul valurilor marine etc. 4.4.2. Vibraţiile Deoarece vibraţiile, caracterizate prin frecvenţă, amplitudine şi diagramă de oscilaţie, depind de foarte mulţi factori care privesc tipurile de excitaţie, caracteristicile fizico-mecanice ale materialelor, deformarea structurilor, dependenţa deplasărilor de sarcini etc. punctele de vedere pentru clasificarea vibraţiilor sunt multiple. După forma diagramei de oscilaţie distingem: a) Vibraţii armonice; b) Vibraţii periodice, mişcarea repetându-se identic după fiecare perioadă T; c) Vibraţii crescătoare sau descrescătoare; d) Vibraţii oarecare. După numărul gradelor de libertate avem: a) sisteme cu un grad de libertate; b) sisteme cu mai multe grade de libertate; c) sisteme cu o infinitate de grade de libertate; După cauzele care produc mişcarea: a) Vibraţiile libere = oscilaţii pe care le execută un sistem elastic după îndepărtarea cauzelor care au scos sistemul respectiv din poziţia de echilibru; b) Vibraţii forţate = cele care se produc sub acţiunea forţelor perturbatoare care pot fi armonice, periodice sau oarecare. După deformaţiile care apar distingem: a) Vibraţii axiale b) Vibraţii transversale c) Vibraţii torsionale. Vibraţiile întâlnite în tehnică sunt variabile (Vibraţii produse de utilaje ca: mori, concasoare, compresoare etc.). Pentru atenuarea efectelor vibraţiilor asupra executantului trebuie luat un ansamblu de măsuri tehnice, organizatorice şi medicale. Pentru caracterizarea unei vibraţii, se utilizează de regulă mărimile cinematice uzuale – deplasarea, viteza, acceleraţia, precum şi mărimea temporală – frecvenţa, respectiv pulsaţia sau perioada [14]. Dacă mişcarea este armonică este suficient a se cunoaşte una din amplitudini, a deplasării x0, a vitezei vx0 sau a acceleraţiei ax0 – şi frecvenţa f. Mişcarea armonică este rar întâlnită în practică; pentru aceste mişcări oscilatorii, periodice sau neperiodice, nu mai există relaţia simplă de mai sus între amplitudini. Viteza eficace este definită prin relaţia: (4.6) unde T este perioada (dacă mişcarea este periodică) sau o durată de timp aleasă astfel încât să cuprindă fenomenul ce trebuie interpretat. Nivelul de tărie al vibraţiilor (conform STAS 1957/3-88) s-a definit cu relaţia: (vibrări) (4.7) în care: [cm2/s3] (4.8) a este amplitudinea acceleraţiei vibraţiilor la frecvenţa f, în cm/s2; f este frecvenţa în hertz; A0 este tăria de referinţă (10-1 cm2/s2). Frecvenţa f reprezintă frecvenţa componentelor discrete ale unei vibraţii periodice sau frecvenţa medie a benzii de frecvenţă în care se face analiza, în cazul unei vibraţii cu spectru continuu. Între nivelul de tărie a vibraţiilor S şi parametrii matematici ai acestora există următoarele relaţii de transformare: (4.9) în care: d, v, a sunt: deplasarea, viteza şi acceleraţia la frecvenţa f; d0 = 0,008 cm; v0 = 0,05 cm/s; a0 = 0,316 cm/s2. Surse majore de de poluare sonoră pot fi: a) circulaţia sau transporturile; b) activitǎţile industriale; c) activitatea din construcţii şi construcţiile – montaj; d) terenurile sportive şi stadioanele (zgomotele provenite din acestea fiind de multe ori de peste 100dB ) ; e) animalele (câinii, pisicile, păsările) pot tulbura liniştea, mai ales în timpul noapţii; f) mediul urban, viaţa unui oraşpoate fi o sursă importantă de zgomot, prin cumularea zgomutului din activitǎţile descrise anterior. 4.4.3. ANALIZA TEMPORALĂ A ZGOMOTELOR Semnalul electric, proporţional cu variaţiile de presiune acustică poate fi reprezentat într-un sistem de coordonate amplitudine – timp. Acest mod de reprezentare permite accesul la o analiză statistică a semnalului acustic. Se poate, în particular, obţine un mod de reprezentare printr-o hidtogramă a amplitudinilor instantanee ale valorilor eficace ale semnalului. Se obţine în acest caz, în general, o lege gaussiană de unde se pot extrage informaţii statistice. Se pot defini astfel anumite valori: - Nivelul L 10 atins sau depăşit 10% din timp şi care reprezintă zgomotul de vârf. - Nivelul L 50 – medie statistică, reprezentând zgomotul mediu. - Nivelul L 90 reprezentând zgomotul de fond. Aceşti indici permit o evaluare rapidă privind variaţiile de semnal fluctuant observat. Pornind de la o reprezentare temporală a unui semnal, se poate accede la o reprezentare frecvenţială a acelui semnal prin transformare Fourier. Se obţine astfel analiza spectrală a acestui semnal. În acest caz, semnalul este reprezentat în coordonate amplitudine – frecvenţă. Acest tip de reprezentare este deosebit de util pentru cunoaşterea repartiţiei de energie acustică. În practică, analiza spectrală se face în două feluri distincte: - În bandă fină de lărgime constantă; se obţine astfel un spectru foarte complicat de o excelentă rezoluţie care permite în mod frecvent determinarea originii zgomotelor. - În bandă de o octavă (sau fracţiune de octavă) ce prezintă o repartiţie mai globală a energiei acustice în funcţie de frecvenţă; este reprezentarea obişnuită în acustică permiţând obţinerea benzilor de frecvenţă în care se utilizează zgomotul. Această cunoaştere permite adoptarea unor măsuri oportune de reducerea .a zgomotului. Semnalul de ieşire a sonometrului (v. subcap. Măsurare zgomot) reconstituie cu exactitate variaţiile de presiune captate de microfon. Deoarece urechea nu funcţionează în aceeaşi manieră, ea atenuează puternic frecvenţele joase şi foarte înalte. Numai frecvenţele medii sunt recepţionate cu maximum de sensibilitate. Această atenuare este mai importantă când nivelul global de zgomot este redus. Pentru corectarea acestui efect trebuie deci să se aplice un filtru de ponderare care reproduce sensibilitatea urechii. Există două filtre de ponderare fundamentale, A şi C, fiecare corespunde unei curbe de atenuare în frecvenţă bine definită. Măsurările în mediu ambiant se execută cu ponderarea (A) şi rezultatele se exprimă în dB ponderaţi (A). În cazul când zgomotul este stabil, sonometrul va indica o valoare în dB (A) constantă în timp. Dacă nivelul variază, indicaţia va fi evident fluctuantă. Pentru a caracteriza zgomotul, se poate recurge la parametrii statistici dar aceştia nu au o semnificaţie fizică foarte reprezentativă şi nu dau decât o informaţie parţială. Se utilizează astfel nivelul energetic pentru o durată T. El corespunde nivelului energetic pe care îl are un zgomot continuu stabil în aceeaşi durată şi conţinând aceeaşi energie. Acesta se numeşte echivalent Leq şi are expresia: (4.10) unde: Leq este nivelul echivalent T – durata de observare zisă şi “de integrare” a nivelului sonor L(t) – nivelul sonor în funcţie de timp. Această informaţie este furnizată de către sonometrul integrator care calculează Leq pornind de la ecuaţia: (4.11.) unde: N este numărul total de eşantionări în timpul T Li – nivelul în dB(A) al eşantionului nr.1. Acest indice energetic este, în prezent, cel mai utilizat. Să notăm că Leq poate fi sau nu ponderat (A). În general, se efectuează ponderarea şi nivelul echivalent de presiune acustică a unui zgomot fluctuant care se notează LAeq (T). În analiza complexă temporară a zgomotelor se va ţine seama de nivelul de expunere acustică, compunerea nivelurilor sonore, scăderea sau adunarea nivelurilor de zgomot (v. Cap 6 Studii de caz). ABSORBŢIA ENERGIEI SONORE Când în calea undelor sonore nu este interpus nici un obstacol, de o altă natură decât mediul de propagare, nu intervine nici un fel fenomen special care să perturbe propagarea continuă a acestor unde. În acest caz există numai unde progresive. Dacă undele întâlnesc un obstacol de altă natură, prin care pot trece total, parţial sau deloc, la suprafaţa de separare a celor doua medii (mediul iniţial şi mediul obstacol) se produce fie o reflexie (întreaga energie acustică transportată de unde, se reflectă, întoarce în mediul în care se află sursa), fie o refracţie (întreaga energie acustică incidentă trece de al doilea mediu, undele continuăndu-şi propagarea în acesta). Se pot întâmpla simultan şi ambele fenomene, cu modificări ale direcţiei de propagare şi a caracteristicilor energetice. Gradul de reflexie şi transmisie a undelor sonore care trec dintr-un mediu în altul se cuantifică prin anumiţi coeficienţi: - coeficientul de reflexive sonoră, αr; - coeficientul de transmisie sonoră, αtr. La propagarea undelor sonore printr-un mediu, pe lângă fenomenul de atenuare mai apare şi fenomenul de absorbţie. Undele sonore pierd treptat din energia lor, aceasta transformându-se în căldură. Absorbţia sunetului depinde foarte mult de frecvenţa lui, sunetele mai înalte (ν mai mare) fiind mai puternic absorbite decât cele joase. Aşa se explică, de exemplu că un om care stă alături de un tun din care iese un proiectil, aude un sunet ascuţit, iar un alt om care stă la o distanţă mare de tun aude un sunet înfundat. Absorbţia sunetului depinde şi de vâscozitatea mediului în care se propagă; datorită frecării interne pe care o suferă particulele mediului la trecerea undei sonore, energia undei se transformă în căldură. De asemenea, absorbţia sunetului depinde de conductibilitatea termică a mediului, datorită căreia se produce o absorbţie suplimentară din energia sunetului pe seama schimbului de căldură. Indiferent de cauzele care o produc, absorbţia intensităţii sonore în timpul propagării undei pe o porţiune de mediu dx este proporţională atât cu intensitatea însăşi I cât şi cu distanţa dx adică: dI = -α I dx (4.12) unde α este aşa numitul coeficient de absorbţie sonoră a mediului. Integrând ecuaţia (4.58) între limitele I0 şi I, respectiv zero şi x, se obţine: I = I0 e- x (4.13) unde I0 este intensitatea sunetului pentru x = 0. Aşa cum se observă, intensitatea sunetului scade exponenţial cu spaţiul străbătut x. Pentru diferite materiale, coeficientul de absorbţie are valorile: 0,45 pentru beton 0,02 pentru sticlă 0,05-0,1 pentru lemn 1 pentru fereastra deschisă. 4.5. MĂSURAREA ŞI MODELAREA POLUĂRII FONICE Mǎsurarea corectǎ şi apoi modelarea ulterioarǎ a poluării fonice depinde de alegerea metodei şi a mijloacelor de măsurare. Corectitudinea măsurătorilor este asigurată de elaborarea unor specificaţii obligatorii de măsurare, în care se precizează metoda de măsurare a mărimii, condiţiile şi mijloacele de măsurat. Măsurarea zgomotului, în scopul ameliorării cauzelor producerii acestuia şi în scopul verificării măsurilor propuse în vederea atenuării lui, este utilizată ca metodă de identificare a surselor de zgomot, precum şi a nivelului acestora (calitativ şi cantitativ). Măsurarea zgomotului se face prin evaluarea caracteristicilor lui fizice şi fiziologice şi anume: - caracteristica spectrală a zgomotului, prin măsurarea nivelului de presiune acustică L, în dB, funcţie de frecvenţa f, în Hz; - nivelul global de presiune acustică Lg, în dB; - nivelul acustic ponderat LA folosind curba de ponderare A, măsurat în dB (A). Măsurarea zgomotului, a mărimilor sale caracteristice este influenţată de o serie de particularităţi specifice ca valoarea redusă a acestor mărimi, presiunea acustică reprezentând de obicei milionimi din presiunea atmosferică, lăţimea mare a gamei de frecvenţe, complexitatea câmpurilor acustice din încăperi şi a spectrului zgomotelor. De aceea pentru măsurătorile acustice de precizie sunt necesare aparate de măsurare şi analizoare corespunzătoare exigenţelor impuse, precum şi încăperi special echipate. În continuare sunt prezentate principalele aparate pentru măsurarea zgomotului în rafinării şi combinate petrochimice. 4.5.1. MĂSURAREA ŞI ECHIPAMENTE PENTRU MĂSURAREA ZGOMOTULUI Măsurarea caracteristicilor fizice ale zgomotului generat de diferite maşini şi agregate are mai multe obiective: - Verificarea faptului că zgomotul generat de sursă este conform normelor; - Compararea zgomotului emis de maşini cu aceleaşi caracteristici; - Compararea zgomotului emis de maşini diferite; - Determinarea zgomotului perceput de la o oarecare distanţă. Măsurarea zgomotului se efectuează conform unor prescripţii care stabilesc metodele şi aparatele de măsură utilizate, datele acustice, condiţiile de montare şi funcţionare a utilajului supus încercării. Caracterizarea unei surse de zgomot se face prin precizarea puterii acustice emise, spectrul de frecvenţă şi indicele de directivitate. Practic, măsurătorile acustice se realizează în încăperi care nu sunt ancoide (camera ancoidă = camera ai cărei pereţi absoarbe total sunetul, fără reflexie- mai scumpă!) nici total reverberante ci se comportă între aceste două limite. Camera reverberantă se caracterizează prin faptul cǎ toate suprafaţele sunt acoperite cu un material cât se poate de dur şi de refractant, cât şi prin faptul că nici o suprafată nu este paralelă altei suprafeţe, creeind un câmp sonor difuz, energia acustică fiind în mod egal distribuită în întreaga încăpere. Efectuarea corectă a măsurătorilor impune condiţii iniţiale privind: - câmpul acustic în care se fac măsurătorile; - plasarea microfonului faţă de sursa acustică; - alegerea criteriilor de apreciere a zgomotului. Importanţă deosebită mai prezintă: 1. Locul măsurării care se stabileşte în funcţie de scopul măsurătorii (încadrarea în norme, stabilirea soluţiilor tehnice pentru combaterea poluării sonore) şi de natura câmpului acustic. 1 Mărimi şi relaţii de calcul. Aprecierea nivelului zgomotului emis de o maşină se face cu: a. Nivelul ponderat A al presiunii acustice LA b. Nivelul mediu al presiunii acustice L (valoarea medie a nivelelor presiunii acustice măsurate în n puncte) c. Indicele de directivitate a zgomotului într-un punct: ID= Li-L +3, unde: Li este nivelul presiunii acustice în punctul i L = nivelul mediu al presiunii acustice. 2. Stabilirea suprafeţelor şi punctelor de măsurare. De regulă se stabilesc suprafeţe ipotetice (contururi) de măsură (emisferice sau paralelipipedice), măsurarea efectuîndu-se în câmp acustic liber (deasupra unui plan reflectant), difuz (încăpere puternic reverberantă) sau semidifuz (încăpere semireverberantă). 3. Amplasarea punctelor de măsurare şi modul concret de măsurare sunt diferite pentru utilaje diferite: compresoare, ventilatoare, motoare etc. Ex. Pentru motoarele Diesel se măsoară: - Nivelul zgomotului global generat de motor şi toate instalaţiile sale auxiliare; - Nivelul zgomotului generat de motor în condiţiile fonoizolării complete a acestuia faţă de alte surse de zgomot ca eşaparea gazelor şi aspirarea aerului; - Nivelul zgomotului emis de eşaparea gazelor şi aspiraţie a aerului. În procesul de măsurare o influenţă particulară o pot avea: - tipul aparatului - experienţa operatorului (la nivelul frecvenţei de 400 Hz reflexiile datorate corpului pot introduce erori de 6 db, când corpul operatorului se află la o distanţă de sub 1 m de obiectul de măsurat) - condiţiile meteorologice (vântul, umiditatea, temperatura, presiunea ambiantă, vibraţii, câmpuri magnetice etc. ), După măsurare se fac corecţii, în funcţie de condiţiile de măsurare: - datorate zgomotului de fond, Lf; - datorate efectelor acustice ale încăperii (reflexii, reverberanţe, rezonanţe) - datorate adunării nivelelor de zgomot (a 2 sau mai multe utilaje); Masurătorile de zgomot se efectuează conform STAS 7150 şi STAS 7301. Aparatura implicată este prezentată în continuare. 4.5.1.1. SONOMETRUL Sonometrul este cel mai simplu aparat portabil pentru măsurarea zgomotului. Aparatul măsoară efectiv nivelul de presiune acustică exprimat în dB. Sonometrul este un aparat care răspunde semnalului sonor aproximativ în acelaşi mod ca urechea umană şi care permite determinări de nivel de zgomot obiective şi reproductibile. Fig. 4.3. Schema de principiu a unui sonometru tip 2203 (Brűel şi Kjaer): 1 – microfoane; 2 – sursă stabilă de alimentare; 3 – atenuator; 4 – preamplificator; 5 – circuitele de ponderare A, B şi C; 6 – tensiune de referinţă; 7 – amplificatoare; 8 – aparat de citire; 9 – butoane transparente; 10 – buton negru; 11 – conectarea filtrului exterior Semnalul sonor este convertit într-un semnal electric identic prin intermediul unui microfon de înaltă calitate. Cele mai bune microfoane din punct de vedere al preciziei sunt cele de tip condensator. Schema de principiu a unui microfon de tip condensator, este reprezentată în figura 4.4. Fig. 4.4. Schema de principiu a unui microfon de tip condensator: 1 – diafragmă; 2 placă de spate; 3 – corpul microfonului; 4 – izolator; 5 – orificiu pentru egalizarea presiunii statice. Semnalul sonor fiind de nivel scăzut, trebuie amplificat înainte de a putea să-l citim pe ecranul instrumentului. După primul amplificator, semnalul trebuie să fie trecut prin reţeaua circuitelor de ponderare (A, B, C sau D) sau printr-un filtru de octavă sau de o treime de octavă, care poate fi conectat din exteriorul aparatului. Octava este diferenţa care separă două frecvenţe ale sunetului, dintre care una este dublul celeilalte. Un filtru de o octavă este astfel dimensionat incât frecvenţele sale limită f1 şi f2 sunt într-un raport de 1 la 2, iar frecvenţa centrală se determină cu relaţia ; Δf=0,7 fc, iar Δf/fc = 70%. La filtrele de o treime de octavă ; ; Δf/fc = 23%. Putem avea impresia că este relativ simplu de a construi un circuit electronic a cărui sensibilitate să varieze cu frecvenţa în acelaşi fel ca şi urechea internă. Acest circuit a fost realizat conducând la trei curbe recunoscute pe plan internaţional cu anumite curbe de ponderare sau cu egală tărie sonoră A, B şi C. Circuitele de ponderare A, B şi C corespund la trei curbe de ponderare care îşi găsesc justificarea în faptul că liniile izosonice (de egală senzaţie auditivă) nu sunt paralele şi pragul de audibilitate pentru frecvenţele joase şi cele înalte corespund unui nivel de presiune acustică ridicat. Curba de ponderare “A” ne oferă o aproximaţie a curbei de egală tărie sonoră la nivelele de presiuni acustice reduse; curba de ponderare “B” corespunde nivelelor medii şi curba de ponderare “C” celor ridicate. Ulterior s-a introdus o a patra curbă de ponderare “D” care este utilizată în domeniul aviaţiei. În mod curent este utilizată ponderea “A” deoarece curbele “B” şi “C” nu oferă corelaţii suficient de bune în cazul testelor subiective. Curbele de ponderare “B” şi “C” n-au oferit rezultatele aşteptate, deoarece contururile de egală tărie sonoră au fost determinate pe baza experimentărilor cu sunete pure, în timp ce zgomotele obişnuite sunt caracterizate printr-o formă extrem de complexă a semnalului. 4.5.1.2. ANALIZORUL DE FRECVENŢĂ Analizorul este un aparat care permite măsurarea spectrului zgomotului, adică a distribuţiei presiunii acustice în funcţie de frecvenţă. În principiu, analizorul de frecvenţă este constituit dintr-un amplificator de intrare, o serie de reţele corectoare, o secţiune de amplificare selectivă şi un amplificator de ieşire. Analizorul de frecvenţă tip 2107 (BRŰEL şi KJAER) este un amplificator selectiv continuu în domeniul de frecvenţă 20 Hz – 20 KHz împărţit în 6 domenii. Filtrul este constant proporţional cu lărgimea benzii care este reglabilă de la 6 la 20%. Are încorporate circuite de ponderare A, B şi C care pot fi înserate în serie cu filtrul permiţând analiza de frecvenţă a semnalelor de tărie sonoră egală. Spectrogramele se pot înregistra automat pe hârtie etalonată în frecvenţe, când analizorul este conectat cu înregistratorul rapid de nivel tip 305. Scala instrumentului este etalonată în dB, V şi % pentru operarea coeficientului de adsorbţie la materialele fonoabsorbante. Foarte utile în efectuarea analizelor spectrale ale zgomotului s-au dovedit a fi analizoarele instantanee de 1/3 octavă. Analizorul instantaneu de frecvenţă tip 3347 este un sistem complex pentru analiza de frecvenţă rapidă şi exactă a zgomotului şi vibraţiilor, precum şi a altor fenomene din spectrul audibil. Poate analiza în acelaşi moment pe un ecran şi sub formă de citire digitală. Reprezentarea spectrului este reînnoită după fiecare 20 ms. Nivelul fiecărui canal poate fi citit pe ecran direct în dB. Conţine 30 filtre de 1/3 octavă având frecvenţele centrale de la 25 Hz la 20 KHz. Modelul standard este executat pentru 38 canale. Unul dintre canale este utilizat pentru nivelul de tărie A, B, C sau D iar altul pentru nivelul global. Linia superioară a ecranului poate fi operată de a indica de la 150 la 50 dB. Pot fi alese game de reprezentare 10, 25 şi 50 dB, precum şi o gamă liniară. Gradarea scalei se obţine electronic şi permite o citire fără distorsiuni de paralaxă şi se schimbă automat în funcţie de scara aleasă. 4.5.1.3. ÎNREGISTRATORUL DE NIVEL Acest aparat este conceput în vederea înregistrării exacte a nivelurilor semnalelor în diferite game de frecvenţe, cât şi a semnalelor de curent continuu. Tipul cel mai des utilizat la noi în ţară este 2305 (BRŰEL şi KJAER); care înregistrează semnalele în gama de frecvenţe 2 Hz – 200 KHz. Nivelurile de zgomot pot fi înregistrate în funcţie de timp, folosind hârtie liniată, sau în funcţie de frecvenţă (analiză spectrală), împreună cu analizorul de frecvenţă 2107, folosind hârtie etalonată în frecvenţe. Ca tip perfecţionat este înregistratorul rapid de nivel pe hârtie etalonată tipul 2306. Semnalele se pot înregistra în intervalul de frecvenţă de la 1,6 la 20 KHz. Aparatele moderne actuale au 8 viteze ale hârtiei şi 4 viteze de scriere şi permite înregistrarea automată sau semiautomată a spectrogramelor de zgomot. 4.5.1.4. GENERATORUL DE ZGOMOT Generatorul este o sursă de semnale electrice care pot fi convertite în zgomot acustic cu ajutorul unui difuzor. Asemenea generatoare, sunt utile la măsurarea transmisiei zgomotelor prin structuri în verificarea caracteristicilor microfoanelor şi în operaţiile de etalonare. Generatorul de zgomot tip 1024 BRŰEL şi KJAER utilizat mai des în România produce trei feluri de semnale: sinusoidale, zgomot alb şi bandă îngustă de frecvenţă şi zgomot alb de bandă largă de frecvenţă. Banda de frecvenţă este cuprinsă între 20 Hz şi 20 KHz. 4.5.1.5. DOZIMETRUL Normele naţionale şi internaţionale definesc limita de nocivitate a zgomotului fǎcând referire la conceptul de doză de energie acustică, sau doză de zgomot, care este nivelul echivalent continuu, raportat la un interval de timp (de obicei 8 ore sau o săptămână). La locurile de muncă din cadrul rafinăriilor de petrol şi combinatelor petrochimice, la care nivelul de zgomot rămâne aproximativ constant de-a lungul unei zile de muncă, nivelul echivalent continuu este dat de indicaţiile sonometrului. În multe cazuri însă, nivelul de zgomot variază în timpul unei zile de muncă în limitele destul de largi făcând dificilă şi uneori imposibilă măsurarea nivelului de zgomot echivalent continuu. În asemenea situaţii, deosebit de utile, s-au dovedit dozimetrele portabile (de buzunar) tip 4424 (firma BRŰEL şi KJAER), care înregistrează automat doza de energia acustică recepţionată de purtător, într-un anumit interval de timp. Nivelului echivalent continuu admis de 90 dB (A) îi corespunde doza de zgomot de 100%. Fig.4.5. Schema bloc a dozimetrului portabil tip 4424 (Brüel şi Kjaer) 1 – microfon; 2 – circuit de ponderare A; 3 – amplificator; 4 – detector; 5 – detector de nivel înalt; 6 – lampă; 7 – convertor DC/log; 8 – evaluarea amplitudinii; 9 – convertizor Lg/Lin; 10 – convertizor DC/Frec V; 11 – dispozitiv de măsurare (contor); 12 – afişaj; 13 – detector de nivel scăzut. Dozimetrele tip 4424 permit şi măsurarea dozei de energie acustică recepţionată de personalul care, prin natura serviciului, este obligat să se deplaseze la mai multe locuri de muncă cu nivel de zgomot variabil. Simpla purtare de către un muncitor a acestor dozimetre , în timpul echivalent unui ciclu complet de lucru, permite determinarea dozei de energie acustică recepţionată şi compararea sa cu limita admisă de 90 dB(A). Dozimetrul tip 4424 este dotat cu un microfon special care poate fi montat fie direct pe aparat fie pe casca de protecţie a muncitorului. Valorile citite pe afişajul aparatului sunt în procente. Transformarea în dB(A) se face cu nomograme, care sunt în funcţie de poziţia comutatorului şi de durata de măsurare. 4.5.1.6. MAGNETOFONUL Magnetofoanele sunt utilizate pentru înregistrarea şi analiza spectrală a diferitelor zgomote. Magnetofonul 7001 (BRŰEL şi KJAER) este un aparat de laborator bicanal. Cele două canale de măsură utilizează modulaţia în frecvenţă FM, în timp ce la al treilea canal suplimentar, folosit pentru marcaj şi identificare se utilizează metoda obişnuită de înregistrare. Un adaptor cu buclă închisă permite analiza detaliată a părţilor speciale dintr-o înregistrare şi datorită celor 4 viteze diferite se obţibe o multiplicare a frecvenţelor. Datorită celor două canale de măsură identice, este posibilă înregistrarea, stocarea şi analiza a două fenomene concomitente. Pentru înregistrări de zgomot pe teren, se poate utiliza magnetofonul portabil (ex. 7003 BRŰEL şi KJAER), alimentat de la baterie. Aparatele prezentate mai sus se pot conecta în funcţie de mărimile ce trebuie măsurate. 4.5.2. MODELAREA POLUĂRII FONICE În modelarea poluǎrii fonice se vor ţine seamǎ de urmǎtoarele variabile: a. Capabilităţi tehnice de măsurare şi procesare statistică: • Măsurarea continuă şi înregistrarea nivelurilor de presiune acustică în proximitatea arterelor de trafic rutier. • Procesarea statistică a datelor măsurate în vederea obţinerii unor parametri ce caracterizează nivelul energetic mediu al poluării acustice, precum: - Nivelul de zgomot echivalent orar Lech [dB(A)]; - Nivelurile de zgomot indexate orare şi deviaţia standard orară L10 [dB(A)], L50 [dB(A)], L90[dB(A)], respectiv (h) [dB(A)]; - Nivelul de zgomot echivalent zilnic Lech(24) [dB(A)]; - Nivelurile de zgomot indexate zilnice şi deviaţia standard zilnică L10(24) [dB(A)], L50(24) [dB(A)], L90(24)[dB(A)], respectiv (24)[dB(A)]; - Climatul de zgomot L10(24) – L90(24)[dB(A)]; - Nivelurile echivalente de zgomot diurn (orele 7-22) şi respectiv nocturn (orele 23-6) Ld[dB(A) şi Ln[dB(A)]; - Nivelul de zgomot echivalent ponderat diurn-nocturn Ldn [dB(A)]; - Nivelul de poluare sonoră LNP [dB(A)]; - Indicele zgomotului de trafic (“Traffic Noise Index”) TNI [dB(A)]. • Estimarea implicaţiilor sociale ale poluării acustice asupra rezidenţilor, prin determinarea: - Indicelui mediu de deranj (gradul de jenă) D; - Procentajelor de persoane rezidente deranjate în diverse activităţi: citit, urmărirea emisiunilor radiofonice şi de televiziune, perturbarea relaxării şi a somnului, afectarea conversaţiilor, inducerea unor stări de stress-anxietate. b. Capabilităţi tehnice de modelare: • Modelarea poluării acustice generate de traficul rutier, ţinând cont de: - Caracteristici de emisie: - Nivelurile acustice individuale ale principalelor categorii de autovehicule: autoturisme, autivehicule medii, autocamioane grele, autobuze şi motociclete. Evaluarea caracteristicilor de emisie acustică ale autovehiculelor parcului rutier naţional se bazează pe procesarea statistică a unei baze de date consistente, înglobând rezultatele a numeroase măsurători reprezentative de zgomot realizate atât în cadrul unor contracte de cercetare ştiinţifică din perioada 1986-1994, cât şi al probelor standardizate pentru omologarea de tip. - Tipul traficului rutier: - Trafic rutier liber viteza de rulare cvasi-constantă; - Trafic rutier condiţionat (flux întrerupt sau congestionat) viteza de rulare variabilă (accelerări, decelerări, staţionări în regim de relanti); - Intersectii semaforizate regim variabil ciclic al vitezei de rulare. - Parametrii de trafic: - Debit de trafic – [vehicule/oră] sau [vehicule/zi]; - Compoziţie trafic – ponderea [%] participativă la trafic a diverselor categorii de autovehicule; - Viteze medii de rulare – [km/oră]; - Ciclurile şi fazele de sincronizare în cazul intersecţiilor cu trafic controlat opto-electronic, precum şi date suplimentare definind traseele specifice urmate de autovehicule în situaţia unor configuraţii complexe reale (treceri de pe o badă de circulaţie pe alta, întoarceri, viraje la stânga sau la dreapta); - Configuraţia geometrică a infrastructurii rutiere şi topografia zonei supuse modelării - Drumuri în palier, rampe, pante, rambleu, debleu, poduri, parcări; - Multiple benzi/tronsoane de circulaţie (maximum 20); - Tronsoane rutiere în aliniament, curbe, serpentine rurale şi montane; - Intersecţii multiple perpendiculare, oblice, în T, în Y, sensuri giratorii; - Intersecţii denivelate, insule de dirijare şi separare a circulaţiei, configuraţii geometrice complexe; - Zone adiacente infrastructurii rutiere – deschise şi netede din punct de vedere topografic, canioane naturale, chei, bot de deal, canioane stradale etc. - Influenţa declivităţii pozitive a rampelor (în plaja: 0...7%) asupra nivelurilor emisiilor acustice ale autovehiculelor grele - Influenţa tipului îmbrăcăminţii căii de rulare asupra nivelurilor emisiilor acustice ale autovehiculelor - Suprafeţe acoperite cu materiale speciale fonoabsorbante (asfalt poros); - Asfalt neted; - Mixturi beton asfaltic; - Pavaje (piatră cubică, macadam etc.). - Influenţa reflexiilor acustice cauzate de existenţa clădirilor pe latura opusă arterei de trafic (efect de canion stradal) în funcţie de: - Înălţimea canioanelor stradale; - Lăţimea canioanelor stradale; - “Porozitatea” şi/sau fracţiunea discontinuităţilor longitudinale ale faţadelor clădirilor situate pe latura canionului stradal opusă punctului de recepţie; “porozitatea” pereţilor canionului stradal este definită ca fracţiunea lipsă din suprafaţa faţadelor clădirilor adiacente, un exemplu fiind cel al garajelor-parcări semi-deschise, în care 60% din suprafaţa pereţilor este constituită din beton iar restul de 40% din aer, astfel încât “porozitatea” are în acest caz valoarea de 0,4. - Fenomenele de atenuare la propagarea energiei acustice (modelări conform procedurilor recomandate de normativul internaţional ISO 9613:1996), în funcţie de: - Distanţele şi geometria tridimensională surse-receptori (maximum 40 de receptori per simulare); - Tipul şi caracteristicile suprafeţelor dintre surse şi receptori (sol dur sau moale), cu implicaţii asupra atenuării zgomotelor prin absorbţie acustică şi dispersie geometrică; - Absorbţia atmosferică dependentă de temperatura aerului [C], umiditatea relativă [%RH] şi frecvenţa sunetelor [Hz]; - Ecranarea acustică datorată oricăror obiecte care obturează propagarea directă a zgomotului între surse-receptori (clădiri, vegetaţie, vehicule parcate, obstacole topografice naturale etc.); - Bariere acustice artificiale multiple (maximum 20), definite atât prin coordonate tridimensionale la bază şi respectiv înălţimi, precum şi prin tipul materialelor fonoabsorbante (oţel, beton, lemn, zidărie, valuri de pământ – movile). - Nivelul zgomotului de fond - Tipul parametrilor (ieşirilor) ce caracterizează nivelul energetic al poluării acustice şi implicaţiile sociale asupra comunităţilor umane - Niveluri de zgomot instantanee la anumite intervale temporale de analiză setate prealabil; - Niveluri maxime de zgomot pentru fiecare receptor; - Nivelul de zgomot echivalent (Lech) pentru întreaga perioadă de simulare (analiza cumulativă); - Procentaje de timp în care sunt depăşite anumite praguri de zgomot setate prealabil; - Izocontururi de nivel de zgomot echivalent; - Calcularea parametrilor: - Nivel de zgomot echivalent Lech [dB(A)]; - Nivel de zgomot indexat L10 [dB(A)]; - Nivel echivalent de zgomot diurn (orele 7-22) Ld [dB(A)] - Nivel echivalent de zgomot nocturn (orele 23-6) Ln [dB(A)]; - Nivel de zgomot echivalent ponderat diurn-nocturn Ldn [dB(A)] - Efecte cumulative pentru surse acustice multiple (doze de zgomot), precum şi estimarea impacturilor psihofiziologice asupra rezidenţilor. - Analize tehnico-economice preliminare cost/eficienţă pentru bariere acustice, pe baza: - Reducerii estimate a nivelurilor de zgomot; - Numărului de persoane beneficiare în fiecare dintre punctele de recepţie considerate; - Costurilor estimate ale materialelor şi manoperei de construcţie. • Modelarea poluării acustice generate de traficul feroviar, luând în considerare: - Caracteristici de emisie, dependente de: - Tipul constructiv al sistemelor de rulare şi de frânare ale garniturilor feroviare, precum şi nivelul de mentenanţă a acestora. - Parametri de trafic: - Debitul mediu orar de unităţi de material rulant feroviar (vagoane şi locomotive), separat pentru perioada diurnă (orele 7-19), serală (orele 19-23) şi nocturnă (orele 23-7) – [unităţi/oră]: - Compoziţia traficului feroviar – ponderea [%] participativă la trafic a trenurilor directe (accelerate, rapide) şi a trenurilor personale (curse de persoane cu opriri dese) sau marfare; - Vitezele medii de rulare separat pentru trenurile directe, personale şi mărfare – [km/oră]; - Vitezele de rulare de la care încep procesele de frânare a garniturilor feroviare, separat pentru trenurile directe, personale şi marfare – [km/oră]; - Profilul mediu zilnic al parametrilor de trafic (variaţia medie pentru cele trei perioade ale zilei considerate a parametrilor de trafic precizaţi mai sus). - Caracteristici constructive ale infrastructurii feroviare, având: - Traverse de beton; - Traverse de lemn; - Tronsoane scurte de şine (circa 30 m); - Şine fixate direct pe suprafeţe betonate. - Tipul şi caracteristicile suprafeţelor dintre surse şi receptori, cu implicaţii asupra atenuării zgomotelor prin absorbţie acustică şi dispersie geometrică: - Suprafeţe “dure” din punct de vedere acustic (reflexie totală): beton, nisip, apă; - Suprafeţe absorbante “moi” din punct de vedere acustic: ierburi, sol forestier, teren arabil, pietriş liber. - Distanţa dintre calea ferată şi receptori (în plaja 7 – 1500 m) - Înălţimea faţă de sol a infrastructurii feroviare (în plaja 0 – 50 m) - Înălţimea faţă de sol a receptorilor (în plaja 0 – 250 m) - Procentajul de reflexie acustică de pe latura opusă infrastructurii feroviare (în plaja 0 – 100%) - Estimarea preliminară a efectului de reducere a nivelului de zgomot prin bariere acustice - Tipul parametrilor (ieşirilor) ce caracterizează nivelul energetic mediu al poluării acustice şi implicaţiile sociale asupra comunităţilor umane - Nivelul echivalent de zgomot diurn (orele 7-22) Ld [dB(A)]; - Nivelul echivalent de zgomot nocturn (orele 23-6) Ln [dB/A)]; - Nivelul de zgomot echivalent ponderat diurn-nocturn Ldn [dB(A)]; - Efectele cumulative pentru surse acustice multiple (doze de zgomot), precum şi estimarea impacturilor psihofiziologice asupra rezidenţilor. - Nivelul zgomotului de fond. • Estimarea nivelurilor echivalente de zgomot generate de alte tipuri de surse de emisie, în funcţie de: - Nivelurile individuale ale puterii acustice, utilizând o bază consistentă la date experimentale pentru o largă varietate de maşini şi echipamente precum: - Excavatoare; - Încărcătoare frontale; - Motostivuitoare; - Automacarale; - Motogeneratoare; - Motocompresoare; - Ciocane-perforatoare pneumatice; - Motopompe; - Maşini şi echipamente forestiere etc. - Distanţa orizontală dintre sursa acustică şi receptori - Înălţimea faţă de sol a sursei acustice - Înălţimea faţă de sol a receptorilor - Tipul şi caracteristicile suprafeţelor dintre sursă şi receptori, cu implicaţii asupra atenuării zgomotelor prin absorbţie acustică şi dispersie geometrică - Suprafeţe “dure” din punct de vedere acustic (reflexie totală): beton, nisip, apă. - Suprafeţe absorbante “moi” din punct de vedere acustic: ierburi, sol forestier, teren arabil, pietriş liber. - Durata medie de operare a maşinii sau echipamentului în totalul timpului de lucru zilnic - Nivelul zgomotului de fond. c. Modele uzuale (denumiri comerciale): • CNM (Community Noise Model) The American Automobile Manufactures Association’s Community Traffic Noise Model, versiunea 5.0, Community Noise Lab. University of Central Florida, S.U.A., 1999. • LEQV2 San Francisco Highway Traffic Noise Prediction Program, versiunea 2.5. Division of New Technology, Materials and Research, California Department of Transportation (Caltrans), S.U.A., 1985. • SOUND32 The Caltrans Version of Federal Highway Administration (FHWA) STAMINA 2.0/OPTIMA Traffic Noise Prediction Programs, versiunea 1.41, Division of New Technology, Materials and Research, California Department of Transportation (Caltrans), S.U.A., 1991. • STAMINA 2.0/OPTIMA Federal Highway Administration (FHWA) Traffic Noise Prediction Programs, versiunea 3, Noise Software Library, The Technology Group, University of Louisville, Kentucky, S.U.A., 1995. • VLG Program for Calculating Noise Levels of Road Traffic, Railway Traffic and Cumulative Effects, versiunea 6.0E, Noise Directorate, Olanda, 1997. 4.6. MĂSURI ŞI METODE DE PREVENIRE ŞI REDUCERE A POLUĂRII SONORE ŞI VIBRAŢIILOR Combaterea zgomotului este o problemă de sistem de muncă. În acest caz, prin sistem înţelegem ansamblul format de sursa de zgomot, mediu (calea de propagare) a energiei acustice şi receptorul. Sursa este acea parte a sistemului în care ia naştere energia acustică. În general, sursa trebuie considerată ca un grup de generatoare de zgomot care pot să aibă diverse caracteristici fizice, distribuite în spaţiu şi timp [1-5]. O schemă simplificată a sistemului este reprezentată în figura 4.6. Situaţia iniţială este prezentată cu linii continue, iar măsurile posibile, cu linii întrerupte. Zgomotul în punctul A este suma contribuţiilor B, C şi D. Metodele de combatere a zgomotului trebuie încorporate elementelor acestui sistem, combaterea intervenind pe oricare din componentele ansamblului. Fig. 4.6. Schema simplificată a unui sistem de combatere a zgomotului Combaterea zgomotului nu este un termen sinonim cu reducerea zgomotului, după cum reglarea temperaturii nu înseamnă întotdeauna scăderea temperaturii. Este adevărat că multe probleme de combatere a zgomotului se soluţionează favorabil prin realizarea unei reduceri a unei părţi a puterii acustice sau a presiunii acustice. Există însă situaţii în care soluţia corectă constă în modificarea spectrului de frecvenţă, fără a se reduce neapărat nivelul acustic total. Măsurile de prevenire şi reducere a poluării sonore implică tratarea a trei aspecte: • un aspect de natură socială, care constă în adoptarea celor mai eficiente măsuri în vederea înlăturării efectului de noxă socială; • un aspect tehnic care constă în realizarea unor maşini, agregate, instalaţii şi construcţii al căror nivel de zgomot să nu depăşească limitele admise; • un aspect medico-sanitar care constă în aplicarea unor măsuri menite să protejeze individul împotriva efectelor nocive ale zgomotului, în vederea unui confort fizic şi psihic corespunzător. Tehnica de combatere a zgomotului se corelează cu definirea exactă a obiectivelor urmărite, corelat cu aspectele menţionate anterior. Măsurile pentru reducerea poluării fonice necesită investiţii, noi materiale, noi tehnici în construcţiile civile, industriale, în construcţia de maşini, regândirea unor procedee, instalaţii, mijloace şi sisteme de trafic şi nu, în ultimul rând, un comportament civilizat al oamenilor între ei. Poluarea sonoră (fonică) poate fi redusă prin măsuri specifice genului de activitate generatoare de zgomot [6-7]. 1. Zgomotul produs de autovehicule se poate reduce prin: - limitarea vitezei de circulaţie (se poate reduce cu cca 4 5 dB); - interzicerea circulaţiei pe anumite trasee ori la anumite ore, mai ales a maşinilor grele. 2. Prevenirea ori reducerea zgomotului produs de avioane, care nu au caracter general, se realizează prin: - restricţii orare, în special interdicţia de zbor în timpul nopţii; - stabilirea de itinerarii, altitudini de nivel şi de proceduri de zbor; - respectarea regulilor de urbanism, care permit evitarea construirii în apropiere a aeroporturilor. 3. Prevenirea zgomotelor produse de transporturile feroviare o constituie acţiunea asupra sursei de producere prin: - stabilirea unor norme de construcţie stricte; - măsuri de izolare a construcţiilor riverane traficului feroviar. 4. Prevenirea ori reducerea zgomotului datorat industriei, şantierelor, discotecilor ori restaurantelor, activităţilor casnice etc se poate face prin: - măsuri tehnice moderne, care vizează direct sursa generatoare de zgomot, în sensul reducerii zgomotului la niveluri normale, acceptabile pentru organism, prin insonorizarea surselor de zgomot cu ecrane şi carcase fonoabsorbante sau fonoizolante; - utilizarea amortizoarelor, antifoanelor, materialelor izolante antifonice moderne (polistiren expandat, polistiren elastificat, material spongios din poliuretan) [7-9]; - măsuri de construcţie a locuinţelor din materiale fonoizolante (BCA, poliflex etc.) cu spatele la stradă, asociat cu proiectarea şi achiziţionarea unor aparate electronice casnice silenţioase (frigidere, aspiratoare, maşini de spălat, mixere etc.); - măsuri de atenuare prin utilizarea factorilor de mediu, dintre aceştia arborii având un rol important. S-a demonstrat că în interiorul zonelor plantate cu arbori zgomotul scade cu circa 20%, iar perdelele de protecţie constituite din arbuşti au capacitatea de a reduce zgomotul pe şosele cu 10-15 dB. Pentru reducerea zgomotelor se utilizează procedee sau tehnici specifice sursei de zgomot. a) În industrie apar zgomote de diferite intensităţi şi frecvenţe, cu acţiune continuă sau intermitentă. Ciocanele pneumatice, de exemplu, produc zgomote de 110 dB, războaiele de ţesut 96 – 100 dB, crăiţuirea 118 dB etc. Dacă se depăşesc 90 dB în 8 ore de activitate, este absolut necesară reducerea acestui tip de poluare [11]. Dintre procedeele utilizate pentru reducerea zgomotelor se pot menţiona: - utilizarea unor ecrane fonoizolante, interpuse între sursa de zgomot şi personalul uman; - protecţia individuală a aparatului auditiv cu antifoane; - îmbunătăţirea caracteristicilor tehnice ale utilajelor ce poluează fonic foarte intens; - utilizarea carcaselor la maşini şi utilaje în timpul funcţionării; - alegerea corectă a fundaţiei utilajelor, neomiţând criteriul reducerii zgomotelor; - folosirea, acolo unde este posibil, a suspensiilor elastice (resorturi metalice, cauciuc, fibre de sticlă, pâslă, mase plastice, plută, azbest); - schimbări în structura şi arhitectura halelor; - utilizarea de materiale fonoizolante pentru pereţii camerelor; - rotaţia personalului etc. Materialele de construcţie reduc de câteva zeci de ori zgomotele. Astfel, plăcile de lemn atenuează de 30 – 34 de ori, vata de sticlă de 42 – 88 ori, covoarele de 7 – 41 ori, uşile de 20 – 25 ori, ferestrele duble de 30 ori, zidăria de beton de 48 ori, zidăria de cărămidă de 40 ori etc. a) Traficul rutier este principala componentă a zgomotului din oraşe. Pe parcursul unei zile se înregistrează trei maxime ale nivelului de zgomot, la orele 6-7, 12 şi 18-19. Maşinile răcite cu aer, de puteri mari, motocicletele, motoretele şi scuterele produc cele mai mari zgomote (tabelul 4.3). O maşină Dacia 1300 produce 72 dB în regim, iar la frânare şi demarare rapidă 92 – 97 dB. Frânarea şi demararea sunt cele mai zgomotoase la toate tipurile de autoturisme. Motoarele Diesel sunt cele mai poluante sonic. Tabelul 4.3. Nivelele de zgomot la câteva vehicule Vehicul Nivele de zgomot, Db(A) Motociclete 75 – 92 Vehicule grele 75 – 88 Autoturisme 46 – 86 Biciclete 60 Pietonii percep componentele înalte de zgomot, iar pasagerii autoturismelor percep componentele de frecvenţă joasă şi ultrasunete de aproximativ 10 Hz, componente ce pot avea efecte nefavorabile, inclusiv asupra şoferului. Motorul, prin oscilaţii şi vibraţii produce infrasunete de 0,5 – 10 Hz şi respectiv 11 – 17 Hz; şasiul produce zgomote de 25 – 40 Hz; deformaţiile unor piese produc zgomote cu 50 – 150 Hz. Pentru reducerea zgomotelor, la autoturisme se utilizează atenuatoare şi filtre, la evacuarea gazelor de eşapament. Acestea transformă energia acustică în energie calorică. Atenuatoarele conţin elemente: - active, din material fonoabsorbant; - reactive, în care caz gazele trec prin camere de destindere şi îngustare, conţinând ecrane (filtre); - combinate. Constructiv, atenuatoarele de zgomot pot fi: cu o cameră; cu două camere; lamelare şi celulare. La motociclete s-au făcut modificări constructive la motor, cutia de viteze, folosindu-se atenuatoare de zgomot, materiale fonoizolante etc. La tramvaie se folosesc amortizoare de cauciuc, bandaje de cauciuc pe calea de rulare, amortizoare de vibraţii, inele antizgomot la roţi, motorul dispus longitudinal etc. La metrou, calea de rulare se realizează prin grinzi de beton armat, metal sau lemn de esenţă tare, curbele trebuie să fie cu rază mare, la postament şi la şină se pot folosi amortizoare, tunelul se acoperă cu material fonoizolant, în vagoane se reduc zgomotele prin măsuri constructive, prin natura materialelor de construcţie etc. b) Traficul feroviar produce zgomote de 110 – 115 dB, la viteze de 110 – 120 km/h. Pentru reducerea zgomotelor trebuie atât modificări constructive, cât şi de organizare a traficului. Dintre măsurile constructive se pot enumera: izolarea acustică a vagoanelor de călători şi locomotivelor, folosirea atenuatoarelor de zgomot, a frânelor cu disc etc. În organizarea traficului, se pot utiliza centralizarea comenzilor macazelor, eliminarea joantelor, folosirea de garnituri de cauciuc între talpa şinei şi traversă, stabilirea unei zone de protecţie de 400 – 500 m de la şină, la localităţi ş.a. Se apreciază că măsurile posibile de diminuarea zgomotelor, în special la locomotivele Diesel sunt insuficiente, poluarea fonică fiind de mare intensitate. c) Traficul aerian produce zgomote de la motoare, elice, mişcarea aerului. La avioanele subsonice (cu viteza sub 340 m/s) se aude zgomotul avionului crescând în intensitate la apropiere şi apoi scăzând în intensitate, la depărtare. La avioanele supersonice (cu viteză peste 340 m/s) se produce o undă de şoc, cu suprafaţă conică, deoarece sunetul se propagă cu o viteză inferioară (340 m/s). La sol, omul percepe un zgomot foarte puternic, ca un tunet, numit bang sonor. Bangul afectează clădirile, producând uneori chiar fisurarea pereţilor, spargerea geamurilor, iar pentru oameni acţionează ca efect surpriză. Terenul plat şi denivelările reflectă zgomotele, astfel încât omul percepe atât unda directă, cât şi undele reflectate multiple, deci, zgomotul se amplifică. Pentru protejarea populaţiei s-au creat zone de protecţie acustică. Astfel: zona I este zona cu zgomot peste 90 db, care este declarată nepopulată; zona II cu 80-90 db nerecomandată pentru locuinţe; zona III cu 80 db, nerecomandată pentru spitale, şcoli, aziluri de bătrâni, case de odihnă etc. d) Zgomotul urban apare nu numai prin trafic, dar şi din aparatele electrocasnice, activităţile şi comportamentul oamenilor. În birouri se reduc zgomotele prin: - izolare fonică de la uşi, ferestre, tavan, pereţii laterali, folosind polistiren expandat, vată de sticlă, pâslă, geamuri duble, tavan aparent din mase plastice, beton autoclavizat la pereţi, membrane flexibile etc.; - mochetă pe podea; - ecrane fonoabsorbante la unele maşini ş.a. Clădirile de locuit se amenajează astfel: - cu pardoseli fonoizolante, din linoleum, cu covoare, mochetă; - spaţii de aer între planşee sau umplute cu pâslă impregnată; - etanşarea ferestrelor şi uşilor cu garnituri; - pereţi dubli la 5-7 cm distanţă; - uşi duble; - geamuri duble de 3 mm, la 15 cm distanţă unul faţă de altul; - fixarea conductelor de pereţi cu cauciuc, sau mase plastice; - executarea de fundaţii la pompe; - educaţia locatarilor pentru respectarea liniştii. Amplasarea locuinţelor va avea în vedere şi atenuarea zgomotelor. Astfel: clădirile nu se construiesc paralel cu şoseaua; interpunerea între şosea şi blocul de locuinţe a unor blocuri administrative; amplasarea şoselelor în denivelări naturale sau artificiale (văi); utilizarea unor ecrane de zgomot naturale, cum sunt arborii, arbuştii, rambleurile acoperite cu vegetaţie. În tabelul 4.5. se prezintă limitele admise pentru nivelul de zgomot din exteriorul clădirilor, conform STAS 6161.3-82. Tabelul 4. 5. Limitele admise pentru nivelul de zgomot din exteriorul clădirilor (STAS 6161.3-82). Zona Limita de zgomot, dB locuinţe 50 Recreere şi odihnă 45 Dotări protejate 45 Centru de cartier 55 Centru orăşenesc 60 Stradal : - cu trafic intens - cu trafic mediu - cu trafic redus 85 75 65 Aeroporturi, gări portuare 85 Incinte industriale 65 Respectarea acestor limite în condiţiile existenţei unor utilaje şi construcţii date (şi implicit cu un zgomot specific) se poate realiza prin izolarea utilajului (de la aşezarea pe elemente vibroizolante din cauciuc până la închiderea sa în carcase fonoizolante rigide căptuşite cu materiale fonoabsorbante), protejarea personalului muncitor cu antifoane, acoperirea pereţilor cu materiale care să absoarbă şi să nu reflecte zgomotele. Efectele acestor măsuri se pot vedea în tabelele 4.6. -4.7. Tabelul 4. 6. Coeficienţi de absorbţie a sunetelor (% Intensitate) Frecvenţa , Hz 128 512 1024 4096 Tencuială 1 4 5 16 Placă de lemn 47 30 30 37 Vată de sticlă 42 88 85 44 Parchet 3 6 12 17 Covor 7 19 30 41 Tabelul 4. 7. Coeficienţi de atenuare (dB) ai unor materiale de construcţie Zid exterior cărămidă 50 Zid interior despărţitor 40 Zid exterior beton 48 Fereastra dublă 30 Uşi 20-25 4.7. Poluarea fonică în rafinării. Măsuri şi tehnologii de combatere a poluării fonice în rafinării şi combinate petrochimice În rafinării există o gamă largă de surse specifice, producătoare de zgomot. În continuare se prezintă utilajele importante cu sursele de poluare fonică aferente [12,15]. Compresoare şi turbocompresoare Zgomotul produs de compresoare provine de la supapele de refulare şi aspiraţie, circulaţia gazului supus comprimării, motorul de antrenare, sistemul de ungere şi lagăre. Supapele de refulare şi aspiraţie produc zgomot din cauza forţelor de impact ce apar la închiderea bruscă a acestora, precum şi destinderii bruşte a gazului. Circulaţia gazului supus comprimării reprezintă, de asemenea, o sursă importantă de zgomot, ca urmare a apariţiei turbioanelor în curentul de gaz, mai ales în zona supapelor de aspiraţie şi refulare şi datorită pulsaţiei curentului de gaz în cazul compresoarelor cu piston. Sistemul de ungere produce un zgomot care adesea este supărător. In cazul ungerii prin barbotare, zgomotul se datoreşte apariţiei turbulenţei în uleiul de ungere, pe când în cazul ungerii cu ajutorul pompelor, zgomotul este influenţat de modul de comportare a sistemului de conducere. Motorul electric de antrenare generează un zgomot ale cărui componente sunt: - zgomotul mecanic al rotorului şi a altor piese; - zgomotul turbionar generat de sistemul de răcire al motorului; - zgomotul electromagnetic. Ventilatoare şi turbosuflante Zgomotul produs de ventilatoare şi turbosuflante se compune dintr-un zgomot de natură aerodinamică şi dintr-un zgomot de natură mecanică. Zgomotul aerodinamic produs de toate tipurile de ventilatoare poate fi împărţit într-o componentă de rotaţie şi o componentă turbionară. Componenta de rotaţie este asociată impulsului dat curentului de aer de fiecare dată când o paletă trece printr-un punct dat şi este constituită dintr-o serie de conuri discrete la frecvenţa fundamentală de trecere a paletei şi a armonicilor acesteia. Componenta turbionară a zgomotului se datoreşte în mare măsură neomogenităţilor locale şi a celor de la intrarea şi ieşirea rotorului, fiind produs de apariţia pulsaţiilor curentului de aer în jurul unor obstacole fixe sau în jurul paletelor în mişcare. Zgomotul de natură mecanică se datoreşte apariţiei forţelor de impact de frecare şi a vibraţiilor elementelor componente ale ventilatorului şi a dezechilibrării rotorului. Curbura paletelor ventilatoarelor centrifuge influenţează nivelul de zgomot care înregistrează cel mai mic nivel la ventilatoarele cu palete curbate înapoi. La turbosuflante zgomotul are aceleaşi cauze ca şi cel produs de ventilatoare, cu deosebirea că zgomotul de natură mecanică are un nivel de presiune acustică globală cu mult mai mic decât cel al zgomotului turbionar şi de rotaţie. Datorită turaţiei mari a rotorului şi a marelui număr de palete, zgomotul produs de frecvenţa înaltă, având caracterul unui sunet de sirenă, este puternic, nivelul zgomotului putând să atingă valoarea de 130 dB. Instalaţii de ventilare Propagarea zgomotului, provenit din funcţionarea normală a instalaţiilor de ventilare, se face pe două căi principale: - sub formă de zgomot aerian şi structural, din centrala de ventilaţie către celelalte încăperi; - sub formă de zgomot aerodinamic, de-a lungul canalelor de ventilaţie. Conducte prin care se vehiculează gaze cu viteze mari Dintre aceste conducte se menţionează conductele de aspiraţie şi conductele de refulare. Conductele de aspiraţie de acest tip sunt amplasate de obicei la turbosuflante şi turbocompresoare, iar conductele de refulare (ejectoare) se folosesc în cazul ventilării locurilor de muncă cu pericol de explozie. Pompe şi electrompompe Zgomotul produs de electropompe se datoreşte neechilibrării statice şi dinamice a rotorului pompei care, în consecinţă, generează un zgomot mecanic, precum şi fenomenului de cavitaţie. Curgerea lichidului prin conductele aferente pompelor şi apariţia regimului turbionar în circulaţia lichidului produc un zgomot suplimentar. O altă sursă importantă de zgomot o constituie motorarele electrice de acţionare a pompelor. Zgomotul produs de motoarele electrice se formează din suprapunerea mai multor componente de natură diferită cum sunt: zgomotul mecanic, cel turbionar şi cel electromagnetic. Centrale termoelectrice Sursele de zgomot existente în centralele termoelectrice care produc zgomotul cel mai puternic sunt conductele de abur, precum şi armăturile de închidere, de reglare şi de reducere şi supapele de siguranţă. Zgomotul este bogat în frecvenţe medii şi, în special, înalte, ajungând uneori chiar şi în domeniul ultrasunetelor. Instalaţiile auxiliare (ventilatoare), generatoarele de energie electrică, compresoarele cu piston pentru furnizarea aerului comprimat constituie, de asemenea, surse importante de zgomot. În sălile de compresoare, datorită funcţionării simultane a acestora, se produc interferenţe care provoacă o fluctuaţie a nivelului de presiune acustică globală a zgomotului de 104-112 dB. În ceea ce priveşte cazanele de abur, principala sursă de zgomot este constituită de arzătoare care, datorită numărului lor mare, produc un zgomot puternic. Ateliere mecanice In atelierele mecanice ale răfinăriilor sau combinatelor petrochimice sunt utilizate numeroase maşini şi utilaje care constituie surse puternice de zgomot şi vibraţii. Dintre acestea se menţionează: strunguri, maşini de frezat, maşini de rabotat, ciocane de forjă etc.De asemenea, există o serie de procese tehnologice cu şocuri, generatoare de zgomot şi vibraţii (îndreptarea tablelor, nituirea, tăierea, lucrările de tinichigerie). Cuptoare Nivelele de zgomot din jurul cuptoarelor depăşesc deseori limitele acceptabile pentru expunerea personalului, utilizarea sistemelor de comunicaţie şi activităţile din zonele învecinate. Sursa cea mai importantă de zgomot o constituie arzătoarele. Alte surse includ ventilatoarele de tiraj forţat, supapele de reglare şi suflantele. Zgomotul arzătorului este produs prin arderea combustibilului şi prin aspirarea aerului de preamestec. Zgomotul de ardere este o funcţie a stabilităţii flăcării care este legată de raportul aer/combustibil, amestecul aer combustibil, cantitatea de combustibil care alimentează un arzător, tipul arzătorului etc. Sistemul de faclă. În rafinării o particularitate fonică aparte o prezintă facla [13]. În cele ce urmează se prezentă soluţiile de prevenire şi combatere a poluării fonice pornind de la tipurile de surse de zgomot din rafinării (tabelul 4.8. ). Tabelul 4. 8. Soluţii preventive în proiectare şi construcţia utilajelor din rafinării [12,15] Utilajul tehnologic cu sursele de zgomot Soluţii prevăzute în faza de proiectare pentru prevenirea şi reducerea poluării fonice Compresoare şi turbocompresoare - supapele de refulare şi aspiraţie; - circulaţia gazului supus comprimării; - motorul de antrenare prin: - zgomotul mecanic al rotorului şi a altor piese; - zgomotul turbionar generat de sistemul de răcire al motorului; ……… -zgomotul electromagnetic; - sistemul de ungere şi lagăre. • - Montarea unui atenuator de zgomot activ la gura conductelor de admisie (usual, un rezervor cu un volum determinat, care comunică cu conducta de admisie, legătura cu atmosfera făcându-se printr-un tub Venturi); • - Intercalarea pe conducta de refulare, în vecinătatea cilindrului, a unui atenuator reactiv, în vederea combaterii pulsaţiilor curentului de aer; • - Acoperirea conductelor de refulare şi de admisie cu material fonoizolant pentru a împiedica propagarea în mediul înconjurător a zgomotului provocat de vibraţia pereţilor acestora; • - Suspendarea elastică a conductelo, efectuată cu elemente vibroizolante, reducându-se vibraţiile acestora; • - Carcasarea fonoizolantă a compresorului. Ventilatoare şi turbosuflante - produc zgomote de natură aerodinamică şi de natură mecanică; Zgomotul aerodinamic are o componentă de rotaţie şi o componentă turbionară. - Montarea pe conducta de aspiraţie şi refulare a câte unui attenuator active; - Tratarea conductelor de aspiraţie şi refulare cu chit antifonic sau învelirea lor cu materiale fonoizolante; - aplicarea unor carcase fonoizolante sau fonoabsorbante care să permită totuşi răcirea instalaţiei; - intercalarea între două agregate alăturate a unor ecrane tratate acustic pe ambele feţe; - carcasarea vanelor; - carcasarea fonoizolantă a motorului de antrenare (unde se poate) Instalaţii de ventilare (ventilatoare, motoare electrice de antrenare, compresoare, electropompe) - Propagarea zgomotului, provenit din funcţionarea normală a instalaţiilor de ventilare, se face pe două căi principale: a. sub formă de zgomot aerian şi structural, din centrala de ventilaţie către celelalte încăperi; b. sub formă de zgomot aerodinamic, de-a lungul canalelor de ventilaţie. - optimizarea din punctul de vedere fonic a echipamentelor; - carcasarea si/sau ecranarea fonică a surselor de zgomot; - amplasarea in corpuri anexe, la distanţă faţă de clădirile; principale; - alegerea unor agregate cu nivel de zgomot aerian cel mult egal cu cel admis pentru spaţiul dat; - aplicarea unor tratamente fonoabsorbante; - amplasarea echipamentelor, utilajelor pe sisteme amortizoare corect dimensionate - fixarea şi conectarea canalelor de ventilarte de elementele - de construcţii prin dispozitive elastice Pompe şi electrompompe - neechilibrarea statică şi dinamică a rotorului pompei care, în consecinţă, generează un zgomot mecanic, precum şi fenomenului de cavitaţie. - curgerea lichidului prin conductele aferente pompelor şi apariţia regimului turbionar în circulaţia lichidului; - motoarele electrice de acţionare a pompelor (suprapunerea mai multor componente de natură diferită cum sunt: zgomotul mecanic, cel turbionar şi cel electromagnetic). - proiectarea şi exploatarea pompelor la un randament optim, căruia să-I corespundă şi cele mai reduse şocuri de natură hidraulică; - conducta de refulare va avea o secţiune cât mai mare, iar între conductă şi pompă va introduce un difuzor; - echiparea halelor staţiilor de pompare cu aceleaşi dotări suplimentare ca la instalaţiile de ventilare. Centrale termoelectrice - conductele de abur şi armăturile de închidere, de reglare şi de reducere; - supapele de siguranţă. Zgomotul este bogat în frecvenţe medii şi, în special, înalte, ajungând uneori chiar şi în domeniul ultrasunetelor; - instalaţiile auxiliare (ventilatoare), generatoarele de energie electrică, compresoarele cu piston pentru furnizarea aerului comprimat; - în sălile de compresoare, datorită funcţionării simultane a acestora, se pot produce interferenţe care provoacă o fluctuaţie a nivelului de presiune acustică globală a zgomotului de 104-112 dB. - cazanele de abur, unde principala sursă de zgomot este constituită de arzătoare care, datorită numărului lor mare, produc un zgomot puternic. - proiectarea utilajelor principale şi auxiliare astfel încât zgomotul produs să aibă valori cât mai scăzute (admise); - izolarea (protejarea) fonică specială a camerelor de comandă; - gruparea utilajelor “zgomotoase” în vederea izolării lor; - ecranarea şi carcasarea; - protejarea acustică cu materiale fonoabsorbante a elementelor vecine; - reducerea transmiterii vibraţiilor la elementele de rezistenţă ale clădirilor; - asigurarea unor zone speciale, protejate fonic pentru amplasarea mijloacelor de comunicaţie fonică şi telefonică. Ateliere mecanice - maşinile şi utilajele dinamice: strunguri, maşini de frezat, maşini de rabotat, ciocane de forjă etc. - procese tehnologice cu şocuri, generatoare de zgomot şi vibraţii (îndreptarea tablelor, nituirea, tăierea, lucrările de tinichigerie). - fonoizolarea sursei de zgomot - reducerea zgomotului la sursă; - introducerea unor procese tehnologice care să elimie acţiunile prin şocuri (furnizoare de zgomot); - utilizarea la prelucrarea materielelor metalice a unor ganituri din amateriale amortizante; - vibroizolarea activă a maşinilor unelte. Cuptoare - arzătoarele (zgomot produs prin arderea combustibilului şi prin aspirarea aerului de preamestec); - ventilatoarele de tiraj forţat, supapele de reglare şi suflantele. - utilizarea unor arzătoare mici cu amortizoare de zgomot pentru a reduce la minim zgomotul produs la registrul pentru aer secundar; - plasarea pe traseul de transmisie a amortizoarelor de zgomot; - supradimensionarea arzătoarelor pentru a reduce presiunile de gaz; - utilizarea unor combustibili cu putere calorică mare şi cu presiune acustică la ardere scăzută; - asigurarea unor curgeri netulburente prin treceri treptate; - asigurarea unei stabilităţi maxime a flăcării în intregul interval de funcţionare; - proiectarea şi utilizarea unor ventilatoare cu tiraj forţat şi/sau Indus, în camere căptuşite fonic, care include şi arzătoarele; - utilizarea unor ventilatoare silenţioase. Conducte prin care se vehiculează gaze cu viteze mari (conductele de aspiraţie şi conductele de refulare) a. Conductele de aspiraţie de acest tip sunt amplasate de obicei la turbosuflante şi turbocompresoare; b. Conductele de refulare (ejectoare) se folosesc în cazul ventilării locurilor de muncă cu pericol de explozie. - modificarea formei ajutajului; - atenuatoare de zgomot prin diverse procedee. |
|||
| Referat oferit de www.ReferateOk.ro | |||
Varianta Printabila 
Free Download Referat Word
Free Download Referat PDF |
Home : Despre Noi : Contact : Parteneri |  |
