L'inquinamento acustico, livelli sonori indesiderati o eccessivi possono avere effetti dannosi sulla salute umana e sulla qualità ambientale. Si verifica comunemente in molte strutture industriali e in alcuni altri luoghi di lavoro. Oltre all'inquinamento acustico associato al traffico stradale, ferroviario e aereo e alle attività all'aperto.
Misurazione e percezione del volume
Le onde sonore sono vibrazioni di molecole d'aria trasportate da una fonte di rumore all'orecchio. Di solito è descritto in termini di volume (ampiezza) e altezza (frequenza) dell'onda. Il livello di pressione sonora, o SPL, è misurato in unità logaritmiche chiamate decibel (dB). L'orecchio umano normale può rilevare un tono che va da 0 dB (soglia dell'udito) a 140 dB. Allo stesso tempo, i suoni da 120 dB a 140 dB causano dolore.
Qual è il livello sonoro, ad esempio, nella libreria? Sono circa 35 dB, mentre all'interno di un autobus in movimento o metropolitana sono circa 85. Lavori di costruzionegli edifici possono generare fino a 105 dB SPL alla sorgente. SPL diminuisce con la distanza dal soggetto.
La velocità con cui viene trasmessa l'energia sonora è chiamata intensità, proporzionale al quadrato dell'SPL. A causa della natura logaritmica della scala dei decibel, un aumento di 10 punti rappresenta un aumento di 10 volte dell'intensità del suono. A 20 anni trasmette 100 volte di più. E 30dB rappresenta un aumento di 1000 volte l'intensità.
D' altra parte, quando la tensione raddoppia, il livello del volume del suono aumenta solo di 3 punti. Ad esempio, se un trapano da costruzione produce 90 dB di rumore, due strumenti identici che lavorano fianco a fianco creeranno 93 dB. E quando vengono combinati due suoni che differiscono di più di 15 punti in SPL, i toni deboli vengono mascherati (o soffocati) dal suono forte. Ad esempio, se un trapano sta funzionando a 80 dB in un cantiere edile accanto a un bulldozer a 95, il livello di pressione combinato di queste due sorgenti sarà misurato come 95. Non si noterà un tono meno intenso del compressore.
La frequenza di un'onda sonora è espressa in cicli al secondo, ma l'hertz è più comunemente usato (1 cps=1 Hz). La membrana timpanica umana è un organo altamente sensibile con un'ampia gamma dinamica, in grado di rilevare suoni a frequenze che vanno da 20 Hz (tono basso) a circa 20.000 Hz (tono acuto). La tonalità della voce umana in una normale conversazione si verifica a frequenze da 250 Hz a 2000 Hz.
La misurazione accurata del livello sonoro e la descrizione scientifica sono diverse dalle nozioni e opinioni umane più soggettive al riguardo. Le risposte umane individuali al rumore dipendono sia dal tono che dal volume. Le persone con udito normale di solito percepiscono i suoni ad alta frequenza più forti dei suoni a bassa frequenza della stessa ampiezza. Per questo motivo, i misuratori di rumore elettronici tengono conto delle variazioni del volume percepito con il tono.
I filtri di frequenza nei misuratori servono a far corrispondere le letture con la sensibilità dell'orecchio umano e il volume relativo dei vari suoni. Il cosiddetto filtro ponderato A, ad esempio, è comunemente usato per diagnosticare la comunità circostante. Le misurazioni SPL effettuate con questo filtro sono espresse in decibel ponderati A o dBA.
La maggior parte delle persone percepisce e descrive un aumento di 6-10 dBA dell'SPL come il raddoppio del "rumorosità". Un altro sistema, la scala pesata in C (dBS), viene talvolta utilizzata per i livelli di rumore da impatto come quello di sparo e tende ad essere più preciso del dBA per il volume percepito dei suoni con componenti a bassa frequenza.
I livelli di rumore tendono a cambiare nel tempo, quindi i dati di misurazione sono presentati come medie per esprimere i livelli sonori complessivi. Ci sono diversi modi per farlo. Ad esempio, una serie di misurazioni ripetute del livello sonoro potrebbe essere riportata come L 90=75 dBA, il che significa che i valori erano uguali o superiori a 75 dBA per il 90 percento delle volte.
Un' altra unità denominata gradi equivalenti del suono (L eq) può essere utilizzata per esprimere l'SPL medio in qualsiasi periodo di interesse, ad esempio una giornata lavorativa di otto ore.(L eq è un valore logaritmico, non aritmetico, quindi gli eventi ad alto volume dominano il risultato totale.)
Un'unità di livello sonoro chiamata Day-Night Noise Value (DNL o Ldn) tiene conto del fatto che le persone sono più sensibili ai toni di notte. Quindi, 10-dBA vengono aggiunti ai valori SPL misurati tra le 10:00 e le 7:00. Ad esempio, le misurazioni DNL sono molto utili per descrivere l'esposizione complessiva al rumore degli aerei.
Lavorare con gli effetti
Il rumore è più di un semplice fastidio. A determinati livelli e durate di esposizione, può causare danni fisici al timpano e alle cellule ciliate sensibili nell'orecchio interno, con conseguente perdita dell'udito temporanea o permanente.
Di solito non si verifica a SPL inferiori a 80 dBA (è meglio mantenere i livelli di influenza di otto ore al di sotto di 85). Ma la maggior parte delle persone esposte ripetutamente a più di 105 dBA avrà un certo grado di perdita permanente dell'udito. Inoltre, un'eccessiva esposizione al rumore può anche aumentare la pressione sanguigna e la frequenza cardiaca, causare irritabilità, ansia e affaticamento mentale e interferire con il sonno, il rilassamento e l'intimità.
Controllo dell'inquinamento acustico
Pertanto, è importante mantenere il massimo silenzio nei luoghi di lavoro e nella società. Le normative e le leggi sul rumore adottate a livello locale, regionale e nazionale possono essere efficaci nel mitigare gli effetti negativi dell'inquinamento acustico.
Ambientale eronzio industriale è regolato dalla legge sulla sicurezza e salute sul lavoro e dalla legge contro di essa. In base a queste normative, l'Amministrazione per la sicurezza e la salute sul lavoro ha stabilito criteri per il rumore industriale per imporre limiti all'intensità dell'esposizione al suono e alla durata per la quale tale intensità può essere consentita.
Se una persona è esposta a diversi livelli di rumore in momenti diversi della giornata, l'esposizione totale o dose (D) del rumore si ottiene dal rapporto,
dove C è il tempo effettivo e T è il tempo consentito a qualsiasi livello. Usando questa formula, la dose di rumore giornaliera più possibile sarebbe 1 e qualsiasi esposizione superiore a quella sarebbe inaccettabile.
Livello sonoro massimo
I criteri per il rumore interno sono riassunti in tre serie di specifiche ottenute raccogliendo giudizi soggettivi da un ampio campione di persone in varie situazioni specifiche. Questi si sono evoluti in Noise Criteria (NC) e Preferred Tone Curves (PNC), che fissano i limiti del livello introdotto nell'ambiente. Le curve NC, sviluppate nel 1957, mirano a fornire un ambiente di lavoro o di vita confortevole specificando il livello sonoro massimo consentito in bande d'ottava sull'intero spettro audio.
Un set completo di 11 curve definisce i criteri di rumore per un'ampia gamma di situazioni. La grafica PNC, sviluppata nel 1971, aggiunge limiti al ronzio a bassa frequenza e al fruscio ad alta frequenza. Pertanto, sono preferitistandard NC precedente. Riassunti sulle curve, questi criteri forniscono obiettivi di progettazione per i livelli di rumore per varie idee. Parte della specifica del lavoro o dell'habitat è la curva PNC corrispondente. Nel caso in cui il livello superi i limiti PNC, materiali fonoassorbenti possono essere introdotti nell'ambiente secondo necessità per conformarsi alle norme.
I bassi livelli di rumorosità possono essere superati con materiale assorbente aggiuntivo come tendaggi pesanti o piastrelle per interni. Laddove bassi livelli di rumore identificabile possono distrarre o dove la privacy delle conversazioni negli uffici adiacenti e nelle aree di accoglienza può essere importante, i suoni indesiderati possono essere mascherati. Una piccola fonte di rumore bianco, come l'aria statica, posizionata in una stanza può mascherare la conversazione dagli uffici vicini senza essere un livello sonoro letale per le orecchie delle persone che lavorano nelle vicinanze.
Questo tipo di dispositivo viene spesso utilizzato negli studi di medici e altri professionisti. Un altro metodo di riduzione del rumore è l'uso di protezioni per l'udito, che vengono indossate sopra le orecchie allo stesso modo delle cuffie. Utilizzando protezioni disponibili in commercio, è possibile ottenere una riduzione del tono nella gamma tipicamente da 10 dB a 100 Hz a oltre 30 dB per frequenze superiori a 1.000 Hz.
Rileva il livello sonoro
Anche i limiti di rumore all'esterno sono importanti per il comfort umano. La costruzione di un edificio fornirà una certa protezione dai rumori esterni se l'edificio soddisfa gli standard minimi e seil livello di rumore rientra nei limiti accettabili.
Questi limiti sono generalmente specificati per determinati periodi della giornata, ad esempio durante le ore diurne, la sera e la notte durante il sonno. A causa della rifrazione nell'atmosfera causata dall'inversione della temperatura notturna, i suoni relativamente forti possono essere emessi da un'autostrada, un aeroporto o una ferrovia piuttosto distanti.
Uno dei metodi interessanti di controllo del rumore è la costruzione di barriere antirumore lungo l'autostrada, separandola dalle aree residenziali adiacenti. L'efficacia di tali strutture è limitata dalla diffrazione del suono maggiormente alle basse frequenze, che prevalgono sulle strade e sono inerenti ai veicoli di grandi dimensioni. Per essere efficaci, devono essere il più vicino possibile alla sorgente o all'osservatore del rumore, massimizzando così la diffrazione necessaria affinché il suono raggiunga l'osservatore. Un altro requisito per questo tipo di barriera è che deve anche limitare il numero di livelli sonori al fine di ottenere una significativa riduzione del rumore.
Definizione ed esempi
Decibel (dB) viene utilizzato per misurare i livelli sonori, ma è anche ampiamente utilizzato nell'elettronica, nei segnali e nelle comunicazioni. DB - modo logaritmico di descrivere la tangenza. Il rapporto può manifestarsi come potenza, pressione sonora, tensione o intensità o molte altre cose. Successivamente associamo dB al telefono e al suono (in relazione al volume). Ma prima, per avere un'idea delle espressioni logaritmiche, diamo un'occhiata ad alcuni numeri.
Ad esempio, possiamo supporre che ci siano due altoparlanti,il primo dei quali riproduce un suono con una potenza di P 1, e l' altro una versione più forte dello stesso tono con una potenza di P 2, ma tutto il resto (fino a che punto, frequenza) rimane lo stesso.
La differenza di decibel tra loro è definita come
10 log (P 2 / P 1) dB dove log è per la base 10.
Se il secondo produce il doppio dell'energia del primo, la differenza è in dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 2=3 dB,
come mostrato nel grafico che traccia 10 log (P 2 / P 1) vs P 2 / P 1. Per continuare l'esempio, se il secondo ha 10 volte la potenza del primo, la differenza in dB sarebbe:
10 log (P 2 / P 1)=10 log 10=10 dB.
Se il secondo avesse la stessa forza un milione di volte, la differenza in dB sarebbe
10 log (P 2 / P 1)=10 log 1 000 000=60 dB.
Questo esempio mostra una caratteristica delle scale di decibel che è utile quando si parla di suono. Possono descrivere relazioni molto grandi usando numeri di dimensioni modeste. Ma devi prestare attenzione che il decibel rappresenta il rapporto. Cioè, non si dirà quanta potenza emette uno qualsiasi degli altoparlanti, solo dalla differenza. E presta anche attenzione al fattore 10 nella definizione, che sta per deci in decibel.
Pressione acustica e dB
La frequenza viene solitamente misurata con i microfoni e rispondono (approssimativamente) proporzionale alla pressione, s. Ora il potere dell'onda sonora ad altronelle stesse condizioni è uguale al quadrato della testa. Allo stesso modo, la potenza elettrica in un resistore va come la tensione moltiplicata. Il logaritmo del quadrato è solo 2 log x, quindi quando si converte la pressione in decibel viene introdotto un fattore 2. Pertanto, la differenza di grado di pressione acustica tra due livelli di suoni con p 1 e p 2 è:
20 log (p 2 / p 1) dB=10 log (p 22 / p 1 2) dB=10 log (P 2 / P 1) dB.
Cosa succede quando la potenza sonora si dimezza?
Il logaritmo di 2 è 0,3, quindi 1/2 è 0,3 Pertanto, se la potenza viene ridotta di 2 volte, il livello sonoro verrà ridotto di 3 dB. E se esegui di nuovo questa operazione, l'acustica diminuirà di altri 3 dB.
Dimensione decibel
Puoi vedere sopra che dimezzando la potenza si riduce la pressione sulla radice 2 e il livello sonoro di 3 dB.
Il primo campione è il rumore bianco (una miscela di tutte le frequenze udibili). Il secondo campione è lo stesso tono con la tensione ridotta di un fattore della radice quadrata di 2. Il suo reciproco è di circa 0,7, quindi 3 dB corrispondono a una riduzione della tensione o della pressione fino al 70%. La linea verde mostra l'ugello in funzione del tempo. Quello rosso delinea un continuo declino esponenziale. Si noti che la tensione diminuisce del 50% per ogni secondo campione.
File audio e animazioni flash di John Tann e George Hatsidimitris.
Quanto è grande un decibel?
Bnella serie successiva, i campioni consecutivi diminuiscono di un solo punto.
Cosa succede se la differenza è inferiore a un decibel?
I livelli sonori sono raramente indicati in decimali. Il motivo è che quelli che differiscono di meno di 1 dB sono difficili da distinguere.
E puoi anche vedere che l'ultimo esempio è più silenzioso del primo, ma è difficile vedere la differenza tra coppie consecutive. 10log 10 (1,07)=0,3 Pertanto, per aumentare il livello sonoro di 0,3 dB, è necessario aumentare la potenza del 7% o la tensione del 3,5%.
