1 BUKA Rijeka

1. B U K A (FIZIKALNE ŠTETNOSTI I DIO)

Veleučilište u Rijeci – Odjel Sigurnosti na raduA. Regent

2

Veleučilište u Rijeci Odjel Sigurnost na radu

FIZIKALNE ŠTETNOSTI – 1 : BUKA �� LITERATURA

� 1- Sever, S.: Fizikalne štetnosti, skripta VŠSR, IPROZ, Zagreb, 2007.

� 2- Radanović, B.: Fizikalne štetnosti – Buka, skripta VŠSR, IPROZ Zagreb, 1999.

� 3- Inggemansson, S., Elvhammar, H.: Zaštita od buke: načela i primjena, ZIRS, Zagreb, 1995.

� 4- South, T.: Managing Noise and Vibration at Work, A practical guide toassessment, measurement and control, Elsevier-Butterworth-Heinemann, Oxford etc. 2004.

� 5- Čudina, M.:Tehnična akustika – Merjenje, vrednotenje in zmanjševanje hrupa invibracij, Fakulteta za strojništvo, Ljubljana, 2001.

� 6- Gspan, P.: Varstvo okolja I – 2.del, skripta FKKT, Ljubljana 1997. – dio Hrup

� 7- Šarić, M., Žuškin, E.: Medicina rada i okoliša, Medicinska naklada, Zagreb,2002. – poglavlje Buka i akustična trauma

� 8- Kroemer, K.H.E., Grandjean, E.: Prilagođavanje rada čovjeku – Ergonomskipriručnik, Naklada Slap, Sveučilište u Splitu, 2000. poglavlje Buka i vibracije

� 9- Bošnjaković, R.: Redukcija buke, Delo, Ljubljana ≈ 1985.

� 10- Jelaković, T.: Zvuk, sluh, arhitektonska akustika, Školska knjiga, Zagreb 1978.

3


� 11- Parkin, P.H., Humphreys, H.R.: Akustika, buka i zgrade, Građevinska knjiga,Beograd, 1969.

� 12- +++: Tehnička enciklopedija, Leksikografski zavod „Miroslav Krleža“, Zagreb

� 13- Zakon o zaštiti od buke, (NN 30/09)

� 14- Pravilnik o zaštiti radnika od izloženosti buci na radu, (NN 46/08)

� 15- Pravilnik o najvišim dopuštenim razinama buke u sredini u kojoj ljudi rade iborave, (NN145/04)

� 16- Pravilnik o uvjetima koje moraju ispunjavati organizacije za mjerenje i predviđanje buke u sredini u kojoj ljudi rade i borave, (NN 37/90, 15/91)

� 17- Pravilnik o djelatnostima za koje je potrebno utvrditi provedbu mjera zaštite odbuke, (NN 91/07)

� 18- Pravilnik o stručnom ispitu iz područja zaštite od buke, (NN91/07)

� 19- Pravilnik o uvjetima glede prostora, opreme i zaposlenika pravnih osoba kojeobavljaju stručne poslove zaštite od buke, (NN 91/07)

� 20- Directive 2003/10/EC of the European Parliament and of the Council of 6February 2003 on the minimum health and safety requirements regarding theexposure of workers to the risk arising from physical agents (noise)

� 21- www.bk.com

4


S A D R Ž A J :

� 1. UVOD1.1 Što je buka1.2 Zvuk i sluh1.3 Čovjek i buka1.4 Eksponencijalna i logaritamska krivulja

� 2. ZVUK2.1 Što je zvuk2.2 Osobine zvuka2.3 Valna svojstva zvuka2.4 Osnovni pojmovi: tlak, snaga, intenzitet, razine, percepcija2.5 Zbrajanje zvučnih razina2.6 Oduzimanje zvučnih razina

5


� 3. PERCEPCIJA BUKE

3.1 Uho i slušanje3.2 Djelovanje buke na ljude

� 4. MJERENJE I OCJENJIVANJE BUKE

4.1 Osnovne karakteristike buke4.2 Mjerenje buke4.3 Ocjenjivanje buke4.4 Najviše dopuštene razine buke4.5 Direktiva 2003/10/EC

� 5. ZAŠTITA OD BUKE� 6. PRIMJERI RJEŠENJA ZAŠTITE OD BUKE

6


� 1.1 Što je buka ?� Buka je svaki neželjeni zvuk (subjektivan pristup)

� Buka je zbir zvukova koje čovjek subjektivno doživljava kao neugodani neprijatan za sustav osjeta zvuka

� Buka na radnom mjestu ili u okolišu je zvuk koji kombinacijom svojegintenziteta, trajanja, frekvencije i dr. prelazi propisima ili preporukamadopuštene granice

� Na simpoziju o buci (Bled, 10/2005) izneseno je :

1. Najveći broj profesionalnih oboljenja su posljedica buke

2. 50% građana EU izloženo je štetnoj buci

3. 20% građana EU izloženo je buci > 85 dBA (gornja upozoravajućagranica).

1. UVOD

7


4. 10% građana EU je nagluho

5. 10% mladih iznad 20 godina ima oštećen sluh

6. U Sloveniji: od ≈ 750 000 radnika � 96 000 ugroženo je bukom( populacija RH je cca 2 x veća)

7. Trošak zaštite u Sloveniji je: ≈ 800-900 miliona Eura

8. Ulaganje u zaštitu od buke se vraća poslodavcu/društvu:

Redukcija buke za 10dB � * produktivnost +12%* bolovanja – 20% * fluktuacija radnika – 60%

9. Zapošljavanje radnika bez audiograma � pri odštetnom zahtjevu sud pretpostavlja da je sluh u početku bio neoštećen

10. Odšteta za gubitak sluha: > 20 000 Eura

8


1.2 Zvuk i sluh

� Zvuk je neodvojivi dio čovjekovog okoliša.

� Pomaže pri shvaćanju, snalaženju, djelovanju – nosi informaciju

� Informacija � * željena* neželjena (buka)

� Zvučne informacije prima osjetilo sluha (slušni organ, sustav)

� Organ sluha – jedan je od najsloženijih organa čovjeka: * Obuhvaća pojas od cca 16 – 20 000 Hz (> 10 oktava)* Obuhvaća jakosti od 10-12 – 102 W/m2 (1014 puta)* S dva uha određuje smjer izvora zvuka – prostorno snalaženje* Pomaže pri održavanju ravnoteže

9


1.3 Čovjek i buka

� Utjecaj buke na čovjeka:* Neprijatnost � otežava život i rad * Ometanje � umor, smanjena produktivnost i koncentracija* Šteta � oštećenje sluha, kardivaskularnog sustava i dr.* Sigurnost � smanjena razumljivost komuniciranja

� Buka je sve veći problem civilizacije

� Izvori buke (neprirodne) su strojevi i uređaji (civilizacija)

� Donesen niz propisa i normi usmjerenih ka zaštiti

� Rješavanje problema zaštite od buke traži primjenu niza fizikalnihveličina, tehničkih i medicinskih pojmova itd. Problemi su multi-disciplinarni

10


� Zaštita traži (kombiniranu) primjenu:

� tehničkih i tehnoloških mjera� organizacijskih mjera� medicinskih mjera� socijalno-psiholoških mjera

� Traži se optimum (kompromis) različitih suprotstavljenih zahtjeva(tehničkih, tehnoloških, zdravstvenih, ekonomskih, ...)

� Ljudski organizam ima vrlo složeni odziv na jakost, vrijemedjelovanja i na frekvencijski sadržaj zvučnog podražaja (buku)

� Ljudi imaju vrlo različitu osjetljivost. Zbog potreba propisa i normi,svi pokazatelji buke su statistički i odnose se na prosjeke ljudskepopulacije

11


� Problem � kako izraziti buku objektivnim fizikalnim veličinama ?

� Objektivna mjerila potrebna su za:

� mjerenje, ocjenjivanje, usporedbu parametara� normiranje i propisivanje (pitanje reprezentativnosti)� zaštitu radnika i populacije općenito

� Mjerila (mjerenja) moraju biti jednostavna i jednoznačna, ali što bližasubjektivnom osjetu i efektu zvuka na čovjeka

12


1.4 Eksponencijalna i logaritamska funkcija� Eksponencijalna funkcija y = f(x) = ax

(a > 0 ; a 1) a → baza

f (0) = a0 = 1

Područje definicije x: od - do +

Područje vrij. funkcije: od 0 do +

Primjeri: y = 2x ; y = 2-x = 1/2x

y = ex ; y = e-x

Za vježbu nacrtati funkcije: y = 2x

y = (1/2)x

a > 1 �� y = f (x)0 < a < 1 �� y = g (x)

≠

∞ ∞

∞

13


� Logaritamska funkcija Logaritam (y) je broj kojim treba(inverzna funkcija) potencirati bazu da se dobije zadani

broj (x).

y = loga x a loga

x = x a > o ; a ≠ 1 ; x > 0 logaax = x log1010x = x

logaa = 1loga1 = 0log10x = log xlog (mn) = log m + log nlog (m:n) = log m – log nlog mn = n log mlog = log m

a > 1 �� y = f (x) Za vježbu nacrtati funkcije: y = log2x0 < a < 1 �� y = g (x) y = log1/2x

n m

⇔

n

1

xaxa =

log → xx

=10log10

→

14


� Funkcije y = logax i y = ax su zrcalne funkcije po pravcu y = x.

15


� Logaritamska (log) skalaBudući da je log10n = n vrijedi slijedeće preslikavanje:

Tablica nekih vrijednosti funkcije y = log x je :

Ako se te vrijednosti pridruže točkama brojevnog pravca dobije se tzv. logaritamska skala :

16


� Logaritamska skala za tri dekadska razreda :

� RAZINA je logaritam omjera zadane veličine i referentne veličine iste vrste. Navesti treba :

- bazu logaritma, - iznos referentne veličine,- vrstu razine.

17


2. ZVUK

2.1 Što je zvuk ?

� Mediji širenja su elastični : krutina, tekućina, plin

� Zvuk nastaje promjenom brzine : uzrok su vibracije, sudar tijela,protjecanje fluida

� Zvuk je poremećaj, longitudinalno titranje čestica u elastičnommediju, koje se kao zvučni val širi brzinom karakterističnom za taj medij.

� Zvučni val je longitudinalni mehanički val.

� Zvuk se širi u :

� plinu, tj. zraku (zračni zvuk)� čvrstim tijelima (strukturni zvuk)� tekućinama, vodi (podvodni zvuk)

18


� Čujni zvuk je zvučno titranje koje čovjek osjeća kao osjet zvuka.

� Izvor zvuka stvara poremećaj, tj. titranje “čestica” zraka (medija) prema izvoru i od izvora zvuka � sabijanje i razrjeđivanje zraka.

19


� Zvučnu energiju prenose čestice koje longitudinalno osciliraju okoravnotežnog položaja.

� Zvučni tlak varira (+ ili -) oko atmosferskog tlaka (1 bar ~105 Pa). “Normalne” granice zvučnog tlaka su :

20 µPa → referentni zvučni tlak, granica čujnosti, tj. 0 dB200 Pa → granica bola 140 dB

� Zvučni tlak se superponira na atmosferski tlak.

20


� Zvučni valovi (tlak) prikazuju se grafički kao da su transverzalni (uovisnosti o putu ili vremenu) � SAMO ZBOG LAKŠEG PRIKAZA.

Promjene zvučnog tlaka su vrlo male – manje od metereoloških.

� Valna fronta je skup točaka medija u istoj fazi (npr. maksimalne ili minimalne gustoće).

� Točkasti izvor � sferična valna fronta� Linijski izvor � cilindrična valna ploha

21


2.2 Osobine zvuka

� valna duljina λ [m]

� brzina širenja zvuka c [m/s]

� frekvencija zvuka f [Hz =1/s]

� Valna duljina je udaljenost između dviju točaka susjednih valova koje su u istoj fazi.

� Brzina (širenja) zvuka je brzina kojom se fronta vala širi po prostoru.

� Frekvencija je broj valova u jednoj sekundi.

Brzina zvuka � c = f • λ [m/s] . . . (1)

22


� Opseg čujnih frekvencija za mladog čovjeka 16(20) – 20 000 Hz

� Brzina zvuka pri 20°C na morskoj razini je 343 m/s

� Valne duljine : - za 20 Hz λ = 17,15 m

- za 20 000 Hz λ = 17,15 mm

- za < 20 Hz � infrazvuk

za > 20 kHz � ultrazvuk

� Brzina zvuka općenito : . . . (2)

Modul kompresibilnosti medija (K) daje smanjenje volumena pojedinici pritiska:

K = - . . . (3)

ρ⋅=

Kc

1

dp

dV

V

1

23


Za plinski medij, modul adijabatske kompresibilnosti je :

Ka= ; ... adijabatska konstanta

� Brzina širenja zvuka u idealnim plinovima :

[m/s] . . . (4)

= cp/cV ... za dvoatomni plin = 1,4p [N/m2] ... tlak plina

[kg/m3] ... gustoća plina Rm [J/kmol K] ... opća plinska konstanta = 8314 J/kmol K = R mm

T [K] ... apsolutna temperaturamm [kg/kmol] ... molna masa; za zrak mz= 28,84 kg/kmolt [°C] ... temperatura

p⋅χ

1

V

p

c

c=χ

m

m

m

TR ⋅⋅=⋅= χ

ρ

pχc

χ

ρ

χ

24


Uvrštavanjem za zrak � c = 20,09 ; c20°C = 343,8 m/s

� Za praktične proračune brzina zvuka je:

c ≈ 331,4 + 0,6 t [m/s] ... (5)

� Brzine zvuka u nekim medijima (20°C):

T

5200željezo

5000staklo

3600opeka

3200led (-4°C)

1485voda

c [m/s]medij

25


� Neke napomene: * Promjena brzine zvuka s visinom je mala, ovisi o temperaturi

* Promjena brzine zvuka s vlažnošću zraka je mala

* Zvuk svih frekvencija ima istu brzinu

* Brzina zvuka ne ovisi o intenzitetu zvuka

� Zvučni val prenosi energiju.

Bez gubitka energije intenzitet zvuka : I ~ 2

1

r

26


� U stvarnosti intenzitet je :

I = Io Io - početni intenzitetr - udaljenost

- koeficijent apsorpcije

Za zrak : = a a = s2/cm= f ... kružna frekvencija

Za udaljenost r = 1 km � pri f = 100 Hz smanjenje na 98,4%pri f = 20 kHz smanjenje za 10274 .

re

µ−⋅

µ

µ 2ω⋅ 13104 −⋅

ω ⋅π2

27


2.3 Valna svojstva zvuka

� Prikaz zvuka moguć je tzv. “zvučnim zrakama” – zamišljenimpravcima okomitim na čelo zvučnog vala.

� Zvučne zrake slične su svjetlosnim zrakama.

� Postoji pojam “geometrijska akustika”.

� Refleksija zvuka:Od glatke površine zvuk se reflektira pod kutem jednakim upadnome.

28


- U hrapavu površinu se apsorbira i/ili difuzno reflektira

- Zakrivljene površine koncentriraju zvuk (konkavne) ili raspršuju zvuk (konveksne)

- Površina znatno veća od valne duljine → stvara zvučnu sjenu.

29


� Difrakcija (ogib) zvuka:Mala zapreka praktički ne utječe na širenje zvučnog vala.

30


� Refrakcija (lom) zvukaZvučne zrake lome se pri prijelazu iz jedne sredine u drugu.

→ kako je c ~onda

→ za T1>T2 � c1>c2

Temperatura normalno opada s visinom.

T

31


2.4 Osnovni pojmovi: tlak, snaga, intenzitet, razine,percepcija, spektri

� Zvučni tlak je izmjenični (oscilirajući) tlak – superponira seatmosferskom tlaku.

32


� Efektivna vrijednost zvučnog tlaka u nekoj točki prostora uvremenskom intervalu T = (t2 – t1) je :

p2 = pef2 = � pef =

Ljudsko uho percipira zvučni tlak u rasponu tlakova 1 : 107 �

* p = 20 µPa → prag čujnosti pri 1000 Hz* p = 200 Pa → prag bola

( )∫2

1

21t

t

dttpT

( )∫2

1

21t

t

dttpT

33


34


35


� Razina zvučnog tlaka (Lp)

Lp = 10 log = 20 log [dB]

p – stvarni zvučni tlak [Pa]po – referentni zvučni tlak [20 µPa]

Pri 1 kHz po = 20 µPa je ≈ prag čujnosti (prosječni).

2

0

2

p

p

0p

p

36


� Poopćena jednadžba za razliku razina : ∆L(p1,p2) = 20 log1

2

p

p

37


* Najmanja zamjetljiva razlika glasnoće: p2/p1 = 10∆L/20 = 1,41 (3 dB)

* Primjetna razlika glasnoće: p2/p1 = 1,78 (5 dB)

* Točkasti izvor na polovičnoj udaljenosti: p2/p1 = 2,00 (6 dB)

* Dvostruka osjetna razlika glasnoće: p2/p1 = 3,16 (10 dB)

* Velika razlika glasnoće: p2/p1 = 5,62 (15 dB)

* Četverostruka osjetna razlika glasnoće: p2/p1 = 10,00 (20 dB)

* Osmerostruka osjetna razlika glasnoće: p2/p1 = 31,6 (30 dB)

* 16-erostruka osjetna razlika glasnoće: p2/p1 = 100,0 (40 dB)

38


� Razina zvučne snage (Lw)

Lw = 10 log [dB]

- zvučna snaga izvora [W] - referentna zvučna snaga = 1 pW = 10-12 W

- Zvučna snaga je ukupna zvučna snaga izvora u nekom frekventnompojasu.

- Zvučna snaga je temeljna karakteristika izvora. - Ne ovisi o okolini (ostali izvori, apsorpcija itd.)

- Zvučni tlak ovisi o � * zvučnoj snazi

* karakteristikama polja

•

•

0W

W

•W•

0W

39


� Razina zvučnog intenziteta (LI)

LI = 10 log [dB]

I – intenzitet zvuka je tok zvučne energije u nekom smjeru kroz jediničnu površinu plohe okomite na smjer širenja zvuka u jedinici vremena [W/m2].

Io – referentni zvučni intenzitet = 1pW/m2 = 10-12 W/m2

� U zraku je razina zvučnog intenziteta (jakosti) približno jednaka razini zvučnog tlaka:

LI ≈ Lp za praksu prihvatljivo (u slobodnom zvučnom polju)

� Razine zvučnog tlaka i intenziteta ovise o vrsti izvora i udaljenosti od njega. Izvori zvuka �

* točkasti* linijski* plošni

0I

I

40


Na udaljenosti r ≥ 1,4 Dmax - većina izvora su kao izotropni točkastiDmax = najveća dimenzija izvorar = udaljenost od izvora

V r s t e i z v o r a

Točkasti izvor: za r2 = 2r1 → Lp2 = Lp1 – 6 dBLinijski izvor: za r2 = 2r1 → Lp2 = Lp1 – 3 dB Plošni izvor: Lp ≈ konst.

41


� Percepcija zvukaPromjena u percepciji: ∆E proporcionalna je relativnoj promjeni stimulusa (podražaja) ∆R/R .

∆E = k

k = konstanta proporcionalnostiRo= prag stimulusa

R

R∆⋅

42


� Općenito je percepcija visine tona i glasnoće zvuka :

E = 2,3 k log = k ln (R/R0)

R0 = stimulus na pragu percepcije

Za frekvenciju :razlika 100 Hz � 125 Hz ≈ razlici 1000 Hz � 1250 Hz

Za glasnoću :razlika 1 mPa � 2 mPa ≈ razlici 5 mPa � 10 mPa

0R

R

43


� Zvučni spektri

Zvučni spektar je prikaz veličine (može i faze) komponenatasloženog zvuka prema frekvencijama. Dobije se razlaganjemfunkcije zvuka po frekvencijama.

* Čisti ton je sinusoidalno zvučno titranje, harmoničko titranje;ima linijski spektar (1 frekvenciju)

* Složeni ton je periodično neharmoničko titranje. Može se Fourierovom analizom rastaviti na čiste tonove: osnovni ton (f) i više harmonike (n·f). Ima linijski spektar s više frekvencija.

* Šum je neperiodično titranje sa slučajnom vremenskom distribucijom. Pojava zvuka je neperiodična i nepravilna, nema diskretne frekvencije ni stalne amplitude. Spektar je kontinuiran.

Buka ima složeni (miješani) spektar.

44


45


� Oktava je jedinica frekvencijskog intervala, frekvencijski pojas kojemsu granične frekvencije fg = 2 fd .

� Terca je 1/3 oktave, frekvencijski pojas s omjerom fg/fd = .

Spektralna analiza zvuka provodi se po frekvencijskim pojasevima.

Za osnovnu analizu služe pojasni filtri širine 1 oktave ili 1 terce.

3 2

46


47


� 2.5 Zvučno polje

- Zvučno polje je prostor u kojem postoji zvučni tlak.

- Zvučni tlak u nekoj točki zvučnog polja ovisi o zvučnoj snazi izvorai o okolini (plohama koje reflektiraju / apsorbiraju zvuk).

* Blisko polje – velike promjene pef uz malu promjenu položaja

* Slobodno polje – Lp opada ≈ lin. s log udaljenosti (za r > 2 Dmax);

∆Lp = ∆L(r1,r2) = 20 log (r2/r1)

∆Lp = - 6 dB za dvostruku udaljenost

* Difuzno polje – pef ≈ konst. (reverberantno, ječno).

48


c

p

⋅ρ

2

24 r

W

π

•

49


� Slobodno zvučno polje

Najjednostavnije je zvučno polje: podalje od izvora, gdje nemarefleksija, a apsorpcija je zanemariva (otvoreni prostor).

Intenzitet zvuka (1) : I =

Može se dokazati da je Lp – LI = 0,11 dB � Lp ≈ LI za praksu

Intenzitet zvuka (2) : I = [W/m2] 24 r

W

π

•

c

p

⋅ρ

2

50


� Uz Lp = LI može se iz gornje relacije izvesti (za točkasti izvor):

Lp(r) = Lw – 20 log r – 11 [dB]

Za r2 = 2r1 � Lp(r2) = Lp(r1) - 6 [dB]

� Za linijski izvor duljine l :

Lp(r) = Lw – 10 log l – 10 log r – 8 [dB]

Za r2 = 2r1 � Lp(r2) = Lp(r1) – 3 [dB]

51


� Zvučno polje u blizini ploha

- Ako je izotropni (neusmjereni) izvor zvuka u blizini ravne plohe (tlo),zvučna energija se reflektira i sva snaga se širi u prostor jedne polukugle (ako nema apsorpcije) :

I = pa je � Lp(r) = Lw – 20 log r – 8

- Ako je izvor zvuka u blizini presjecišta 2 ravne plohe (npr. pod izid), sva zvučna snaga ide u ¼ prostora.

- Ako je izvor zvuka u blizini presjecišta 3 ravne plohe (kut prostorije),sva zvučna snaga ide u 1/8 prostora.

- Razina zvuka i blizu ploha pada 6 dB udvostručivanjem udaljenosti

π22r

W•

52


� Općenito je: Lp(r,Q) = Lw + 10 log Q – 20 log r – 11

Q - je faktor usmjerenosti izvora10 logQ – indeks usmjerenosti, daje razliku razina zvučnog tlaka s

plohama i bez ploha u slobodnom polju

Alternativno: Lp(r,Q) = Lp(r) + 10 log Q

53


� Kod linijskog izvora zvuka smještenog blizu 1 reflektirajuće plohe:

Lp(r) = Lw – 10 log l – 10 log r – 5

54


� Difuzno zvučno polje

Zvučni tlak u nekoj točki prostorije je zbroj zvučnog tlaka slobodnogpolja i zvučnog tlaka reflektiranog od zidova.

- Pri uključivanju izvora � razina zvučnog tlaka raste do stalne vrijednosti

- Pri isključivanju izvora � razina zvučnog tlaka postepeno pada do 0.

- Padanje zvučnog tlaka je odjek ili reverberacija.

Trajanje odjeka je ~ volumen prostorije, apsorpcija zidova.

55


� Razina zvučnog tlaka pri uključivanju i isključivanju izvora zvuka:

56


� Refleksija zvuka sliči na emisiju zrcalnog izvora.Refleksija zvučnih valova u 2D prostoriji izgleda kao višestruko zrcaljenje.

57


� Za 3D prostoriju refleksije sliče na “zvjezdano nebo”.Zvučno polje u prostoriji je zbroj zvukova iz svih zrcalnih izvora istovremeno.Kod kratkotrajnog zvuka, razine zvučnog tlaka su sve niže i gušće (stapaju se).

58


� Razina tlaka difuznog zvučnog polja

Kod kontinuirane emisije zvuka, u svakoj točki izvan slobodnogzvučnog polja, razina zvuka je približno jednaka (difuzno zvučno polje). Razina tlaka difuznog zvučnog polja u nekoj prostoriji :

Lp dif = Lw + 10 log A =

A [m2] → apsorpcija prostorije, ekvivalentna apsorpcijska površina

→ koeficijent apsorpcije i-te plohe

Si [m2] → površina i-te plohe prostorije

Za = 1 � A =

Ako je apsorpcija: A2 = 2A1 � Lp dif 2 = Lp dif 1 – 3 dB

A

4

iα

α

∑ ⋅i

ii Sα

∑i

iS

59


� Apsorpcija neke prostorije određuje se mjerenjem vremena odjeka(reverberacije) T.T = vrijeme potrebno da se zvučni tlak u prostoriji smanji za 103 puta,tj. razina zvučnog tlaka smanji za 60 dB.

Sabinova formula � T = 0,16 [s]

V [m3] ... volumen prostorijeA [m2] ... apsorpcija prostorije

Npr.: prostorija oblika kocke, V = 200m3 i = 0,05 ima T = 3,12 s.

Pomoću Sabinove relacije moguće je odrediti koeficijent apsorpcije neke plohe površine Sx :

=

Tx ... vrijeme odjeka s plohom površine Sx

Tpr ... vrijeme odjeka prazne prostorije

A

V

α

xα

xαx

prx

S

TTV

−⋅

1116,0

60


� Ukupno zvučno poljeRazina ukupnog zvučnog tlaka u prostoriji je zbroj slobodnog i difuznog zvučnog polja:

Lp(r) = Lw + 10 log ... slobodno polje

... difuzno polje

Apsorpcija A = =

... prosječni koeficijent apsorpcije

S ... ∑Si

+

Ar

Q 4

4 2π π24 r

Q

A

4

∑ ⋅i

ii Sα SS α⋅

Sα

61


62


Relacija Lp(r) omogućava određivanje Lw izvora.

- Za A veliko � difuzno polje je zanemarivo, postoji samo slobodno zvučno polje.

- Za r veliko � slobodno polje je zanemarivo, postoji samo difuzno zvučno polje.

Akustički polumjer ra je udaljenost od izvora zvuka na kojoj slobodno idifuzno polje imaju istu vrijednost.

ra =

Za r > ra � dominira difuzno zvučno poljeZa r < ra � dominira slobodno zvučno polje

π16

AQ ⋅

63


2.5 Zbrajanje zvučnih razina

� Zvučne razine se zbrajaju i oduzimaju energijski, tj. kao zvučniintenziteti. Rezultantna razina od n izvora zvuka:

L∑ = 10 log = 10 log ( )

Li ... razina zvučnog tlaka i-tog izvora u određenoj točkin ... broj izvoraL∑ ... rezultantna razina

Ako su razine n izvora u toj točki jednake, tj. Li = L1

→ L∑ = L1 + 10 log n

∑=

n

i

Li

1

10/10 nLLL ⋅⋅⋅+++

1,01,01,010...1010 21

64


65


� Rezultantna razina od 2 razine može se odrediti iz nomograma :

- Izračuna se ∆L = L2 – L1 [dB]- Za ∆L očita se dodatak L+

- Višoj razini L2 doda se L+ � L∑ = L2 + L+

- Ako je ∆L > 10 dB , niža razina (L1) se zanemaruje.

66


67


2.6 Oduzimanje zvučnih razina

� Oduzimanje zvučnih razina potrebno je pri određivanju razine izvorau prisustvu visoke razine osnovne buke.

� Razina zvučnog tlaka od promatranog izvora LS računa se iz ukupnerazine svih izvora LS+N i razine bez promatranog izvora LN .

LS = 10 log ( )NNS LL ⋅⋅−+ 1,01,0

1010

68


� Razina LS može se odrediti iz nomograma :

- Izračuna se ∆L = LS+N – LN [dB]- Za ∆L se očita dodatak L-

- Od LS+N se odbije dodatak L- .- Ako je ∆L > 10 dB, niža razina se zanemaruje.- Ako je ∆L < 3 dB, LS se ne može odrediti.

69


3. PERCEPCIJA BUKE

3.1 Uho i slušanje

� Sluh je jedno od najvažnijih osjetila.

Sluhom se � * lociraju zvukovi kao znakovi opasnosti* uživa u muzici i prirodnom okolišu* komunicira govorom

- Oko se od prejakog svjetla štiti zatvaranjem kapaka.

- Uho se od prejakog zvuka sporo i djelomično štiti kompleksnimmehanizmom CNS-a.

- Osjetilo sluha nije prilagođeno za otpor protiv civilizacije bučnihstrojeva.

70


� Građa uha- Vanjsko uho � skuplja zvučne valove- Srednje uho � prenosi ih kao vibracije- Unutarnje uho � prenosi ih kao električne impulse u mozak

71


� Vanjsko uho � ušna školjka, slušni kanal, bubnjić .

Zvučne valove sakuplja i vodi do bubnjića koji vibrira.

� Srednje uho � u šupljini su 3 slušne košćice:

- čekić (pričvršćen za bubnjić), - nakovanj,- stremen (pričvršćen za ovalni prozorčić).

- Polužje košćica pojačava vibracije na ovalnom prozorčiću.

- Dva mišića stežu polužje kod prejakog zvuka i štite unutarnje uho.

72


- Mišići � ne mogu reagirati trenutno� ne mogu biti stalno kontrahirani

Srednje uho izjednačava tlak s okolinom preko Eustahijeve cijevi.

� Unutarnje uho (labirint) � 3 šupljine ispunjene tekućinom:

- predvorje, - 3 polukružna kanala, - pužnica.

Polukružni kanali � međusobno su okomiti, daju osjet ravnoteže.

73


- Pužnica je spiralni kanal s 2,5 zavoja. - Uzdužno je podjeljena membranama na 3 kanala.- Duž bazilarne membrane je Cortijev organ s 30 000 vlaknastihstanica.

Longitudinalni valovi od ovalnog prozorčića putuju kanalimapužnice, izazivaju titranje bazilarne membrane što detektira Cortijevorgan (cilijarne stanice) i kao električne impulse prenosi prekoslušnog živca u mozak.

� Osjetljivost uha

Slušna ploha (područje čujnosti) ograničeno je frekvencijama irazinama zvučnog tlaka koje uho registrira.

74


75


76


� - Prag čujnosti je individualna osobina čovjeka.- Podiže se sa starošću čovjeka.- Nagluhost je smanjenje slušnog područja.

- Krivulje jednake glasnoće (izofone) određene su kao prosjekaudiometrijskih mjerenja.

- Kod f =1kHz fonskaskala jednaka je decibelskoj.

- Osjetljivost ljudskoguha ovisi i o frekvencijii o intenzitetu zvuka(glasnoći).

77


78


3.2 Djelovanje buke na ljude

- Auralno, izravno na samo osjetilo sluha- Ekstraauralno, na cijeli ljudski organizam

� Auralno djelovanje

� Kratkotrajno (reverzibilno)- privremeni pomak praga čujnosti, slušni organ se oporavlja

� Dugotrajno (ireverzibilno)- permanentni pomak praga čujnosti, slušni organ trajno oštećen

� Akustička trauma- posljedica izlaganja vrlo intenzivnoj buci, ≥ 140 – 150 dB, 1 iliviše puta, moguće oštećenje bubnjića, slušnih košćica ipužnice

79


80


� Trajni pomak praga čujnosti je postepen. Ovisi o razini buke, vrstibuke, periodu izlaganja i frekvenciji. Najveći je u prvim godinama izlaganja na višim frekvencijama.

81


82


83


� Ekstraauralno djelovanje

- Buka izaziva metaboličke i endokrinološke poremećaje.- Podražuje simpatički dio autonomnog živčanog sustava (ubrzava

rad srca, disanje, podiže krvni tlak, pojačava znojenje itd.)- Izaziva razdražljivost i nesanicu, smanjuje koncentraciju.- Ugrožava odmor i san, svakodnevno funkcioniranje.

� Posljedice djelovanje buke

- Nagluhost i gluhoća (poremećaji razumijevanja i komunikacije)- Neurovegetativne reakcije tijela (hipertenzija, metabolizam)- Umor i psihičke reakcije (razdražljivost)- Smanjenje radne i životne sposobnosti

Zdrav čovjek se buci ne može prilagoditi.Kad se prilagodio (izgubio sluh), više nije zdrav.

84


4. MJERENJE I OCJENJIVANJE BUKE

4.1 Osnovne karakteristike buke* Razina* Promjenjivost razine s vremenom* Spektralni sastav

Neugodnost buke raste s promjenjivošću razine i istaknutim tonovima.

Promjene razine

* Kontinuirana buka* Prijelazna (povremena) buka* Impulsna buka

� Kontinuirana buka ima približno konstantnu razinu. Opisuje je kao Leq

u reprezentativnom vremenskom intervalu.

85


� Prijelaznoj buci se razina stalno mijenja s vremenom.

� Impulsnoj buci se razina značajno mijenja u vrlo kratkim intervalima.Impulsna buka je često iznenadna, kratkotrajna i izaziva većesmetnje nego što bi se očekivalo prema razini. Mjerenje impulsnebuke je specifično.

� Spektralni sustav buke

Buka može biti : - širokog spektra frekvencija- pretežno visokih ili pretežno niskih frekvencija- s izraženim pojedinim tonovima

Za analizu buke koriste se normalno A i C filter (ponekad Z).

86


� 4.2 Mjerenje bukeZvukomjer registrira zvuk slično kao ljudsko uho, a mjeri zvučni tlak.

Ulazna jedinica � pretvara signal visoke impedancije u signal niske impedancije

87


� Frekvencijsko vrednovanje �

- Potrebno A i C vrednovanje (za različitu buku).- Zvukomjer može imati oktavne filtre.

� Detektor �

- Pretvara izmjenični signal u istosmjerni napon koji odgovararazini zvuka.

- Određuje vremensko vrednovanje (Slow, Fast, Impulse). - Može istovremeno mjeriti rms i vršne (peak) vrijednosti.

� Integrator �

- Mikroprocesor koji preračunava zvučni tlak u razine dB, računa Leq vrijednosti, razdvaja spektar po oktavama,pohranjuje i formatira podatke itd .

88


� Detektor preopterećenja �

- Neovisno detektira i signalizira preopterećenje na prikazu i na ispisu.

- Preopterećenje je najčešće na gornjem ili donjem rubu frekventnog područja.

� Prikaz (displej) �

- Normalno je digitalni, ali može imati i kvazi-analogni pokazivač.

89


� IEC 61672 definira 2 klase točnosti zvukomjera :- Klasa 1 � viša točnost- Klasa 2 � niža točnost

90


� Razina efektivne vrijednosti zvučnog tlaka određuje se integriranjemsignala. Vremenske konstante integracije su :

S(low) . . . spora 1 sF(ast) . . . brza 125 msI (mpulse) . . . impulsna 35 ms

� Mikrofon � Pretvara zvučni tlak u električni impuls.

* Kondenzatorski - traži vanjski napon za rad* Predpolarizirani - ne traži vanjski napon za rad

Dijafragma i stražnja ploča na razmaku od ≈ 20 µm čine kondenzator. Vibracije dijafragme mijenjaju razmak među njima i kapacitet kondenzatora, tj. mali napon na izlazu iz mikrofona.

91


92


� Zvučni signali (buka) prikazuju se kao:p = f (t) ili Lp = f (f)

� Spektralna (frekventna) analiza zvuka daje spektre.Spektri buke su složeni i neperiodični.

93


� Spektralna analiza signala je razdioba u frekvencijske intervale.Oktavni i tercni intervali su normirani.

94


� Za daljnju analizu korisni su manji intervali frekvencija.

95


� Frekvencijsko vrednovanje signala temelji se na izofonim krivuljama(filter A).

96


� Uobičajene krivulje (filtri)

A – vrednovanje � daleko najčešće za normalne razine bukeC – vrednovanje � za vršne razine bukeZ – vrednovanje � slično Lin vrednovanju

97


98


� Frekvencijsko vrednovanje razina zvučnog tlaka � razinama zvučnog tlaka po oktavama pribroje se korekcije.

99


100


� Ukupna razina zvučnog tlaka je zbroj vrednovanih (korigiranih)razina po oktavama, oznakom dB (A) .

101


� Iz vremenske funkcije Lp = f(t) mogu se dobiti statističke značajkerazine zvučnog tlaka (percentili itd...).

102


- Percentil L 85 = 55 dB(A) � Lp > 55 dB(A) u 85% vremena

- Percentil L 95 � daje osnovnu razinu buke, u 95% vremena

- Percentil L 1 � daje srednju vrijednost vršne razine buke, u 1%vremena

Izlazni podaci zvukomjera su:

- dB, dB(A), dB(C), ... , Leq

- percentili, minimalna i maksimalna razina, spektri, ...

103


MULTIFUNKCIONALNI INSTRUMENT DT – 8820

ZVUKOMJER �� - vrednovanje A : 35 – 100 dB ; 65 – 130 dB

- vrednovanje C : 35 – 100 dB ; 65 – 130 dB

- vremensko vrednovanje : F

- frekventni opseg : 30 – 10 000 Hz

- kondenzatorski mikrofon

1 – LCD ekran (3 znamenke)2 – ON / OFF3 – Izborno dugme funkcije i opsega mjerenja4 – Max Hold : zadržavanje najvišeg očitanja5 – Data Hold : zadržavanje trenutnog očitanja6 – Preklop funkcije :

Buka; Lux; Vlažnost; Temperatura7 – Mikrofon : kondenzatorski,

sa zaštitnom kuglom8 – Foto detektor : Si fotodioda9 – Osjetnik vlage i temperature

10 – Priključak za vanjski osjetnik temperature

104


� 4.3 Ocjenjivanje buke

Osnovne veličine za procjenu buke �

* L : ekvivalentna A – razina buke* L : ocjenska razina buke* L95 : osnovna razina buke* L : najviša standardizirana razina buke* L : razina izloženosti zvuku

� L � Ekvivalentna razina buke je A-razina stalne buke koja u vremenu T ima isti učinak na čovjeka kao promjenjiva buka LA(t) .

L = 10 log

TAeq ,

TAReq ,

nTAF ,max

dEX ,

TAeq ,

TAeq ,

∫ dt

T

T

tLA

0

10/)(10

1

105


Ako se vrijeme T razdijeli na intervale ti (i = 1, ... ,n) s razmacima LAi

� L = 10 log

� L � Ocjenska razina buke u vremenu T je L s korekcijama koje uzimaju u obzir ostale parametre štetnosti :

“Prilagođanja” (korekcije) se dodaju na L :

- sadržaj istaknutih ili dubokih tonova, impulsa, informacija (govor, glazba)

- vrijeme pojave buke (dan, noć, radno vrijeme)- vrsta izvora buke (cestovni, zračni promet, industrija, ...)

L = 10 log

TAReq , TAeq ,

TAeq ,

TAReq ,

TAeq ,

⋅∑

=

n

i

L

iAit

T 1

10/10

1

( )

⋅∑

=

++n

i

KKL

i

TiIiAeqitT 1

1,010

1

106


T ... ocjensko vrijemeti ... i - ti interval ocjenskog vremenaL ... ekvivalentna razina buke u intervalu tiK ... impulsno prilagođenje u intervalu tiK ... tonalno prilagođenje u intervalu ti

� Impulsno prilagođenje: K = 3 – 6 dB ali uz LC, peak ≤ 140 dB(C)� Tonalno prilagođenje: K = 2 – 3 dB za upravo uočljiv ton

5 – 6 dB za jasno uočljiv ton

� Ocjenska razina cjelodnevnog djelovanja buke:

L = 10 log

d,e,n ... trajanje dnevnog, večernjeg, noćnog razdoblja [h]L , L , L ... ocjenske razine za dan (7-19 h), večer (19-23 h),

noć (23-7 h) bez vremenskog prilagođenja

eqiA

iI

iT

iI

iT

denR

( ) ( ) ( )

−−++

+⋅+⋅+⋅ nRnedRd KLKLKL eded 1,01,01,010

24

2410

2410

24Re

dR eRnR

107


Kd , Ke , Kn ... prilagođenja za pojedina razdoblja

� L 95 � Osnovna razina buke – ona buka koja je premašena u 95% vremena mjerenja.

� L � Najviša standardna razina buke za zatvorene boravišneprostore, standardizirana je na vrijeme odjeka 0,5 s.

L = L - 10 log dB

L ... najviša izmjerena A-vrednovana razina bukeTr ... vrijeme odjeka u prostoriji, mjereno A-vrednovanjem

� L � Razina izloženosti zvuku je razina buke s istom količinom zvučne energije kao i promatrana razina promjenjive buke ureferentnom vremenu (8h, 1s), tj. stalna buka s istim efektomna čovjeka kao promjenjiva buka u istom periodu vremena.

nTAF ,max

nTAF ,max maxAF5,o

Tr

maxAF

dEX ,

108


Dnevna izloženost L radnika buci :

L = L + 10 log

Te ... trajanje osobne izloženosti buciL ... ekvivalentna razina buke u vremenu Te

To ... referentno vrijeme, 8h

Tjedna izloženost je srednja vrijednost dnevnih izloženosti :

L = 10 log

m ... broj radnih dana u tjednu (5)(L )i ... dnevna izloženost, i - ti dan

dEX ,

dEX , eeq TAR ,

0T

T e

eeq TAR ,

wEX ,

( )

⋅∑

=

m

i

iL

idEXt

m 1

1,0 ,101

dEX ,

109


Nomogram za određivanje dnevneizloženosti radnikabuci LEX,d ili LEX,8h

110


� 4.4 Najviše dopuštene razine buke

Pravilnik o najvišim dopuštenim razinama buke u sredini u kojoj ljudirade i borave � NN br. 145/04 (osim čl. 12).

Pet zona buke određeno je prema planovima prostornog uređenja tenajviše dopuštene ocjenske razine buke na otvorenom prostoru �

111


Na granici koridora prometnice kroz zone 1 – 4

� Leq dan < 65 dB(A) ; Leq noć < 50 dB(A)

Buka u zatvorenim boravišnim prostorima (vrata, prozori) �

Razine L 95 moraju biti 10 dB niže od gornjih LReq .

Buka servisnih uređaja u zgradama (vodovod, kanalizacija, klima)�

112


Buka u zatvorenim prostorima posebne namjene �

Za zamjećivanje opasnosti / upozorenja � zvučni signal mora biti razina buke +10 dB ili više.

� Propisana su i ograničenja za buku :* u sportskim, rekreacijskim, zabavnim objektima – kao gore

ugostiteljski objekti noću: LA,eq = 90 dB/A i LA,01 = 100 dB/A* od povremenih izvora (sve 4 zone): dan 70 dB/A, noć 55 dB/A* od gradilišta: dan 65 dB/A, 8-18 h prekoračenje do +5 dB/A

113


� Primjer karte buke za općinu Kostrena �

114


� 4.5 Najviše dopuštene razine buke na radnom mjestu

- Pravilnik o zaštiti radnika od izloženosti buci na radnom mjestu,NN 46/08 � traži usklađivanje postojećeg stanja do 31.3.2011.

- Uglavnom je to primjena Direktive 2003/10/EC � u zemljama EUprimjena je najkasnije od 15.02.2006.

- Razina buke smanjena je za 3 dB (na ½ zvučne jakosti) do 5 dB, s 90 dB/A � 87 dB/A (granična vrijednost izloženosti)

� Pravilnik definira:

- Ppeak – vršnu vrijednost zvučnog tlaka, kao najvišu C vrednovanuvrijednost trenutnog zvučnog tlaka (140 dB/C)

- LEX,8h – dnevnu razinu izloženosti buci u dB/A, kao vremenskivrednovanu srednju razinu izloženosti buci za 8 h radnidan. Obuhvaća svu buku, uključujući impulsnu.

115


- Tjednu razinu izloženosti kao vremenski vrednovani prosjek dnevnihrazina za 5 dana po 8 h/dan � koristi se pri promjenjivoj LEX,8h

� Vrijednosti izloženosti

a) Granična vrijednost izloženosti (exposure limit value):LEX, 8h = 87 dB/A i Ppeak = 200 Pa (tj. 140 dB/C) → s OZO

b) Gornja upozoravajuća granica izloženosti (upper e. action value):LEX, 8h = 85 dB/A i Ppeak = 140 Pa (tj. 137 dB/C) → bez OZO

c) Donja upozoravajuća granica izloženosti (lower e. action value):LEX, 8h = 80 dB/A i Ppeak = 112 Pa (tj. 135 dB/C) → bez OZO

Sigurna granica izlaganja po WHO = 75 dB/A.

116


� Pri izloženosti LEX, 8h ≥ 80 dB/A poslodavac mora radnicima:

- dati podatke i pružiti osposobljavanje glede rizika izlaganja buci, mjera zaštite, prepoznavanja simptoma oštećenja sluha, rezultatamjerenja buke na radnim mjestima itd.

- staviti na raspolaganje i preporučiti korištenje OZO.

� Pri izloženosti LEX, 8h ≥ 85 dB/A poslodavac mora izraditi i provesti program smanjenja izloženosti buci:

- poduzeti tehničke i/ili organizacijske mjere,

- organizirati sustavan zdravstveni nadzor,

- obilježiti i ograditi ugrožena mjesta rada,

- pribaviti OZO i osigurati njezino nošenje.

117


� Pri izloženosti LEX, 8h ≥ 87 dB/A poslodavac mora:

- odmah smanjiti izloženost ispod granične,

- utvrditi razloge prekomjerne izloženosti,

- doraditi preventivno-zaštitne mjere.

To su poslovi s posebnim uvjetima rada.

� Zdravstvena dokumentacija i rezultati mjerenja buke čuvaju seobvezno 40 godina.

� Radnike sa slušnim oštećenjima liječnik obavještava o tome, aposlodavac revidira procjenu rizika na radu i mjere zaštite.

118


Dopuštene razine buke prema djelatnosti

6580Rutinski fizički rad8

6575Manje zahtjevan fizički rad7

6570Upravljačke kabine, koncentrirani fizički rad, nadzor sluhom

6

5565Mehanizirani uredski rad, prodaja, precizni fizički rad

5

Od neproizvodnih izvora(klima, promet, ...)

Od proizvodnih izvora

5060Manje zahtjevan uredski rad, rutinski umni rad

4

4555Zahtjevni uredski poslovi, liječničke ordinacije, sastanci, škole

3

4050Pretežno umni rad, kreativno razmišljanje, istraživanje, projektiranje

2

4045Najzahtjevniji umni rad, velika odgovornost, najsloženiji poslovi upravljanja

1

Najviša dopuštena ekvivalentna razina buke LA,eq (dB/A)

O P I S P O S L A

Red.broj

119


� Primjer prekomjerne buke na radnom mjestu �

120


5. ZAŠTITA OD BUKE

� Svaki akustički sustav sadrži:

IZVOR BUKE � PUT ŠIRENJA � MJESTO PRIJEMA (IMISIJE)

� Širenje buke : * zračna komponenta* strukturna komponenta

121


122


� 3 jednostavna pravila za zaštitu od buke

1 - grupirati sadržaje i opremu koji ne stvaraju buku i koje trebaštititi (tihe) i one koji stvaraju buku (bučne).

2 - međusobno udaljiti “bučne” i “tihe” sadržaje i opremu

3 - mjere zaštite od buke primijeniti već od idejnog rješenja(primjena znanja i pravila)

� Mjere za zaštitu od buke

- Tehničko – organizacijske:

* izbor malošumnih strojeva i procesa

* redovito održavanje i remont

* automatizacija i robotizacija

123


- Tehničke:

Na mjestu emisije:

* primarne (smanjenje zračne i strukturne komponente zvuka)* sekundarne (oklapanje, vibroizolacija, prigušivači u cjevovode)

Na putu širenja:

* izolacija i apsorpcija zračnog zvuka* izolacija i gušenje strukturnog zvuka (vibracije)

Na mjestu prijema (imisija)

* lokalna izolacija, apsorpcija i prigušenje zvuka* OZO

124


Organizacijske :

* ograničenje vremena rada bučnih strojeva* uvođenje pauza za radnike* promjena radnog mjesta

Građevinsko – planske :

* pravilan raspored objekata i pogona* prostorno odvajanje izvora buke od zaštićenih prostora* pravilan raspored strojeva

125


126


127


128


� Usporedba učinkovitosti različitih akustičkih zaštitnih mjera �

129


130


131


132


133


� Učinkovito korištenje apsorbera zvuka. Zvučno-apsorpcijskapovršina jednake veličine efikasnija je ako se postavi u bliziniglavnog izvora buke.

134


135


136


137


138


139


140


141


142


Documents

1 BUKA Rijeka