Les méthodes de contrôle du bruit en milieu de travail intérieur démystifiées

La perte auditive induite par le bruit reste une blessure prévalente sur le lieu de travail dans les installations industrielles modernes. La gestion de l’exposition au bruit en milieu de travail est donc une responsabilité essentielle pour les employeurs. Cela peut être complexe – en termes de:

• Évaluer avec précision les niveaux sonores et l’exposition au bruit sur le lieu de travail
• Identifier et classer les principales sources de bruit à cibler pour l’atténuation
• Trouver des solutions de contrôle du bruit pratiques, efficaces et abordables

De nombreux aspects de l’acoustique intérieure et du contrôle du bruit sont contre-intuitifs, et il y a beaucoup de mythes et de désinformation qui encombrent les connaissances communes sur le bruit. Cet article cherche à démystifier certaines idées fausses courantes et à fournir un aperçu pratique du contrôle du bruit sur le lieu de travail. Il existe une « vérité pratique » que nous pouvons utiliser pour éliminer une grande partie de la confusion entourant le contrôle du bruit en milieu de travail. Tout simplement, il n’y a en fait que trois façons de réduire le bruit dans un environnement intérieur. Toutes les mesures de contrôle du bruit sur le lieu de travail peuvent vraiment être considérées comme des exemples ou des variations des trois méthodes de base de lutte contre le bruit, à savoir:

• Réduire la quantité de son produite par un processus, une opération ou une activité donnée
• Bloquer ou contenir et dissiper le son
• Réduire la réverbération excessive de la pièce 1

Voilà. Trois options. Mais examinons de plus près comment ces trois méthodes s’imbriquent et quels sont certains des détails importants pour déterminer quelles mesures conviennent à diverses situations et comment elles sont mises en œuvre.

QUELQUES BASES IMPORTANTES DE L’ACOUSTIQUE
La raison pour laquelle toutes les mesures de contrôle du bruit intérieur se répartissent en trois grandes catégories provient du fait fondamental de l’acoustique qu’il n’y a que quatre facteurs fondamentaux qui déterminent le niveau sonore à un endroit donné à l’intérieur:

1. Les niveaux d’émission sonore des sources sonores dans la pièce
2. Toute mesure physique susceptible d’entraver ou de dissiper le son lorsqu’il se propage des sources aux emplacements des travailleurs
3. Les distances entre les sources et les emplacements des travailleurs
4. La quantité de réverbération

En supposant que les distances ne peuvent généralement pas être modifiées entre les sources sonores et les emplacements des travailleurs, les autres facteurs 1, 2 et 4 représentent les possibilités pour les méthodes de contrôle du bruit.

Pour des raisons que nous aborderons dans les sections suivantes, la réduction de la quantité de son produite par un processus ou une opération donnée est la méthode de contrôle du bruit la plus efficace, mais c’est souvent aussi la plus difficile à mettre en œuvre. Le blocage ou le confinement et la dissipation du son est la deuxième méthode de contrôle du bruit la plus efficace et couvre toutes les méthodes les plus couramment utilisées. La réduction de la réverbération de la pièce n’est efficace que dans un nombre très limité de cas.

RÉDUIRE LA QUANTITÉ DE SON PRODUITE

Dans les cas où un moyen peut être trouvé pour réduire ou éliminer le son généré par un processus de fabrication particulier, c’est généralement la solution la plus efficace et la plus éloquente, plutôt que de lutter pour bloquer, contenir ou absorber le son après qu’il émane de la source.

Certaines méthodes de fabrication sont intrinsèquement bruyantes alors qu’en fait, il peut y avoir une méthode plus silencieuse pour réaliser la même tâche de production. Par exemple, il est courant d’utiliser de l’air comprimé pour guider les composants dans les virages des convoyeurs en mouvement, afin d’éviter les bourrages; ou à l’utilisation de trémies rotatives/vibrantes pour orienter les pièces légères avant qu’elles ne soient introduites dans une unité de traitement. Le « sifflement » intense de l’air comprimé 2 et le culbutage des pièces dans une trémie peuvent créer des niveaux sonores dépassant largement les limites d’exposition au bruit sur le lieu de travail.

Bien que ce son puisse être difficile à atténuer, il peut y avoir des solutions simples en trouvant d’autres méthodes de transport ou de tri. De même, certaines surfaces de machine telles que les protecteurs de sécurité en tôle légers peuvent agir comme un haut-parleur et transformer efficacement les vibrations silencieuses d’une machine en son de haut niveau, via le rayonnement du panneau.

Si ces panneaux solides légers peuvent être remplacés par des panneaux perforés, ils deviennent inefficaces pour déplacer l’air et ne convertissent donc pas l’énergie vibratoire en énergie acoustique. Mais les exemples décrits ci-dessus sont les rares « fruits à portée de main ».

Dans de nombreux cas, il n’existe pas de méthodes alternatives plus silencieuses pour accomplir la tâche de production, en particulier dans le cas des méthodes d’usinage ou des étapes de traitement complexes de la production de produits pharmaceutiques, pétrochimiques, de micro-composants, etc.

Alors que nous, consultants en acoustique, sommes des experts en physique du son, nous ne sommes pas et ne pouvons pas être des experts dans les nuances des procédés de fabrication de précision. Ainsi, dans les rares cas où il est possible de réduire la génération de bruit à la source, la solution doit être un effort de collaboration entre l’équipe d’ingénierie des procédés et le consultant en bruit. Et, dans de nombreux cas, réduire le bruit généré à la source n’est tout simplement pas réalisable.

COMMANDE DE RÉVERBÉRATION AVEC ABSORPTION ACOUSTIQUE

Déflecteurs absorbants suspendus aux plafonds

Réduire le bruit en contrôlant la réverbération est une autre méthode qui n’est malheureusement efficace que dans un nombre relativement restreint de cas. Néanmoins, il est important de comprendre les avantages et les limites de l’utilisation de matériaux acoustiquement absorbants pour réduire la réverbération.

Lorsque le son est libéré dans un espace clos – comme une pièce, l’intérieur d’un boîtier de machine ou la cavité à l’intérieur d’un mur à double couche – ces ondes sonores continueront à voyager à l’intérieur de l’espace jusqu’à ce qu’elles soient absorbées par des réflexions successives sur les surfaces intérieures. Si les surfaces intérieures sont principalement réfléchissantes, l’énergie acoustique s’accumulera à mesure que davantage de sons intérieurs seront libérés dans l’espace, et les niveaux sonores résultants seront plus élevés – parfois beaucoup plus élevés – que si la même quantité de son était libérée dans un espace non clos ou avec une absorption acoustique adéquate.

Lorsque cette accumulation de son se produit dans une pièce, on parle de « réverbération ». Si les finitions de surface dans une pièce ne fournissent pas une absorption acoustique adéquate, la réverbération peut être excessive, ce qui peut nuire aux niveaux sonores à l’intérieur. De même, s’il y a peu ou pas d’absorption acoustique à l’intérieur d’un boîtier de machine, les niveaux sonores intérieurs augmenteront jusqu’au point où la quantité de son transmise à travers les parois de l’enceinte se rapproche de la quantité de son émise par les sources à l’intérieur, de sorte que l’enceinte fournira un confinement sonore minimal.

Par conséquent, l’absorption acoustique est un élément important dans le contrôle du bruit. Si un boîtier autour d’une machine doit servir de boîtier acoustique, il doit inclure – entre autres caractéristiques – une certaine absorption acoustique intérieure pour dissiper le son contenu; sinon, il sera inefficace.

Pour être efficace en tant qu’absorbeur acoustique, un matériau doit généralement être fibreux ou microporeux, tel qu’une batte de fibre de verre ou une mousse à cellules ouvertes, et avoir une épaisseur d’environ 1/7e ou plus que la longueur d’onde de la fréquence acoustique la plus basse qui doit être absorbée. Les matériaux minces n’absorberont que les hautes fréquences, mais les matériaux plus épais (par exemple, 4 » ou plus épais) absorberont à la fois les sons haute et basse fréquence. Ces matériaux fonctionnent en convertissant l’énergie acoustique, qui est l’oscillation des molécules d’air, en chaleur, par frottement visqueux. Au fur et à mesure que les molécules d’air vibrent dans et hors des minuscules capillaires tortueux entre les fibres ou les pores. Les fabricants de matériaux absorbants peuvent optimiser les performances en ajustant le diamètre de la fibre, la taille des pores, la densité apparente et l’épaisseur du matériau.

Dans certains environnements de fabrication soumis à des restrictions de bonnes pratiques de fabrication (BPF), tels que la transformation des aliments, la production pharmaceutique ou les salles blanches, l’utilisation de matériaux absorbants peut être un défi, car ils peuvent perdre des fibres, favoriser la croissance microbienne ou permettre une contamination croisée en accumulant et en libérant des microparticules. Dans ces cas, les matériaux absorbants peuvent être confrontés à un matériau mince et imperméable tel qu’une feuille d’aluminium, du papier ou du polymère.

Cependant, cela réduit l’absorptivité du matériau. Il existe également des absorbeurs non poreux tels que des films minces ou des films tendus sur une cavité d’air de support – qui fonctionnent par action diaphragmatique, comme un haut-parleur en sens inverse – ou des résonateurs accordés. Mais ces dispositifs ne sont souvent efficaces qu’à une fréquence acoustique spécifique ou à une gamme étroite de fréquences. Les absorbeurs les plus efficaces sont les matériaux fibreux ou poreux en vrac. Il est également important de noter que tous les isolants thermiques ne sont pas de bons absorbeurs acoustiques. Les mousses à cellules fermées telles que la mousse de polystyrène, le polystyrène expansé et la plupart des mousses pulvérisées n’ont pas de pores ouverts ou de capillaires fibreux pour dissiper le son, de sorte qu’elles n’offrent pratiquement aucun avantage acoustique.

Malheureusement, bien que l’absorption acoustique soit importante pour contrôler la réverbération, il existe souvent déjà un degré adéquat d’absorption acoustique naturelle dans de nombreuses pièces – telles que les meubles, les carreaux de plafond et les occupants eux-mêmes – qui peut déjà permettre une absorption appréciable. Dans ce cas, il y a un avantage différentiel minime de toute absorption supplémentaire, comme les déflecteurs acoustiques suspendus, les panneaux muraux en fibre de verre ou en mousse, ou l’isolation fibreuse du plafond pulvérisée.

De plus, il est important de comprendre que le niveau sonore total qui frappe l’oreille d’un travailleur est composé de deux parties – le son direct et le son réverbérant. La partie directe du son n’est affectée que par l’intensité sonore de la ou des sources, la distance entre la source et le travailleur et tout ce qui entrave le déplacement du son de la source au travailleur. Le son réverbérant est affecté par la géométrie de la pièce et la quantité d’absorption acoustique.

Aux postes de travail proches d’une source sonore, la composante directe du son est généralement beaucoup plus importante que la composante réverbérante, de sorte qu’une réduction du son réverbérant aura peu ou pas d’effet sur le niveau sonore total. Ainsi, dans la majorité des cas, le contrôle de la réverbération ne réduira les niveaux sonores que dans les zones éloignées de l’équipement de production – généralement des endroits où les travailleurs sont rarement présents. En conséquence, l’expérience montre que l’utilisation de traitements absorbants pour réduire la réverbération de la pièce est rarement une solution acoustiquement efficace ou rentable sur le lieu de travail.

BLOCAGE OU CONFINEMENT ET DISSIPATION DU SON

De loin, les mesures de contrôle du bruit les plus largement appliquées dans l’environnement de travail industriel sont des types de matériel de contrôle du bruit technique. Il en existe de nombreux types, mais en substance, ils sont tous des exemples de blocage du son, ou de le contenir et de l’absorber. Les sections suivantes couvrent les méthodes de contrôle du bruit les plus courantes et éprouvées.

Murs antibruit et enceintes acoustiques
Les murs antibruit, généralement sous la forme d’un mur antibruit ou d’un autre obstacle, bloquent le son, créant une « ombre acoustique » pour une zone protégée. Contrairement à une enceinte acoustique complète, un mur antibruit est généralement ouvert sur le dessus ou sur un ou plusieurs côtés. C’est-à-dire qu’une barrière est une enceinte partielle. Bien que les murs antibruit soient efficaces à l’extérieur, ils ont généralement un avantage minime à l’intérieur en raison de la réverbération ou des réflexions acoustiques discrètes (par exemple, du plafond) et en raison des contraintes de taille.

Une certaine quantité de son diffracte toujours sur le dessus ou autour des côtés ouverts de la barrière. Par conséquent, les boîtiers acoustiques sont généralement la mesure de contrôle du bruit la plus courante et la plus efficace dans l’environnement de fabrication.

Une enceinte acoustique fonctionne en contenant efficacement le son, puis en le dissipant par absorption. Afin de contenir le son, les parois de l’enceinte doivent être imperméables à l’air et avoir une masse suffisante (en fonction de l’ampleur et de la fréquence du son contenu).

Toutes les ouvertures de l’enceinte – par exemple pour permettre l’entrée et la sortie du produit ou de l’air de ventilation/refroidissement – doivent être munies de silencieux ou de passages à revêtement acoustique. Sinon, les joints, les interstices ou les fissures doivent être scellés hermétiquement. Même un petit espace ou une ouverture non silencieuse peut considérablement dégrader ou annuler le confinement du son. Dans certains cas, les équipements destinés à la lutte contre le bruit ont déjà des enceintes intégrées, pour des raisons de sécurité ou de qualité du produit. Cependant, en raison des ouvertures ou des interstices et de l’absence d’absorption acoustique intérieure, ils n’offrent naturellement pas un avantage acoustique appréciable.

Parfois, ces boîtiers peuvent être améliorés pour fonctionner comme des mesures efficaces de contrôle du bruit, en scellant les espaces, en assurant l’absorption intérieure et en concevant des ouvertures silencieuses pour l’entrée / sortie des matériaux du produit et de l’air de refroidissement.

Décalage acoustique
Pour les tuyaux et les cuves, le « décalage » acoustique (enveloppement) est une méthode courante de contrôle du bruit, car elle peut être moins encombrante qu’une enceinte acoustique complète. Essentiellement, le retard acoustique est simplement une enceinte acoustique conforme qui est supportée à la surface de la source de bruit elle-même, plutôt que d’être autoportante. Il se compose d’une ou plusieurs couches de matériau fibreux ou poreux, potentiellement une ou plusieurs couches intermédiaires molles, de barrière imperméables à l’air et d’une enveloppe extérieure lourde imperméable à l’air.

Le matériau de gaine le plus courant consiste en un revêtement protecteur en aluminium ou en acier inoxydable, avec du vinyle laminé en masse souple à l’arrière, face à l’isolant, et est disponible auprès des fournisseurs de contrôle du bruit. Pour les équipements de forme complexe, il existe des produits de mastic disponibles pour la gaine extérieure, qui peuvent être appliqués à la truelle sur la couche isolante et qui durcissent ensuite sur place. Les couches fibreuses ou poreuses assurent l’absorption acoustique, mais agissent également comme un support résilient pour la gaine extérieure contenant le son, afin de la découpler partiellement de la surface vibrante du tuyau ou du récipient.

Il est important de noter que la réduction maximale du bruit possible à partir d’un revêtement acoustique est inférieure à celle d’une enceinte acoustique entièrement découplée, en raison du contact, bien que résilient, entre la surface de la source de bruit et l’enveloppe extérieure. De plus, bien que le décalage acoustique soit efficace pour le bruit à haute fréquence, dans la gamme de 500 à 5000 Hz, il a tendance à amplifier le son aux basses fréquences et ne convient donc pas aux sources qui produisent un bruit appréciable à basse fréquence.

Silencieux et persiennes acoustiques

Un silencieux est une mesure de contrôle du bruit courante et efficace qui permet l’écoulement de l’air ou d’autres gaz, mais qui élimine une partie de l’énergie acoustique du flux de gaz qui le traverse. Les silencieux peuvent être installés sur l’entrée ou la sortie d’un ventilateur, ou dans une ouverture de ventilation dans une enceinte.

Un silencieux « dissipatif » (c’est-à-dire absorbant) est un passage acoustiquement doublé (ou un faisceau de passages acoustiquement alignés disposés en parallèle). Une persienne acoustique est simplement un silencieux acoustique court avec une profondeur adaptée à l’installation au ras d’un mur. Le revêtement acoustique est généralement un matériau isolant fibreux ou poreux, mais pour les zones GMP, l’isolant peut être enveloppé d’un revêtement imperméable.

Dans certains cas, des silencieux sans support (« packless ») peuvent être utilisés. Silencieux réactifs, parfois appelés silencieux, consistant en une série interconnectée de cavités et de tubes internes accordés, etc., qui utilisent la résonance et l’anti-résonance pour atténuer le son passant en aval. Les silencieux à buses, qui sont de petits dispositifs généralement enfilés dans un orifice de libération d’air comprimé, utilisent des éléments poreux et des géométries aérodynamiques pour lisser l’écoulement et éliminer les bruits de cisaillement turbulents.

Tous ces types de silencieux resserrent le flux d’air dans une certaine mesure, ce qui entraîne une contre-pression supplémentaire sur le chemin d’écoulement. En règle générale, la contre-pression supplémentaire est proportionnelle à l’augmentation de l’atténuation acoustique, de sorte que la performance acoustique doit être équilibrée par rapport à la contre-pression incrémentielle admissible que le système peut accueillir. La contre-pression supplémentaire peut généralement être minimisée en utilisant des silencieux avec des dimensions de section transversale et / ou une longueur plus grandes, si l’espace disponible le permet.

Contrôle actif du bruit
Dans un petit nombre de cas particuliers, la « lutte active contre le bruit » peut être efficace. Le contrôle actif du bruit, ou « annulation du bruit », décrit la méthode d’utilisation d’interférences d’ondes destructrices pour neutraliser le son produit par une source.

En principe, un ou plusieurs microphones sont utilisés pour capturer le son émis par la source, et ce signal est transmis à un processeur numérique qui crée un signal inverse (image miroir) qui est réinjecté dans le champ sonore par un ou plusieurs haut-parleurs. Une annulation parfaite n’est pas possible, mais dans certains cas, des réductions appréciables du bruit peuvent être obtenues.

En général, cependant, cette méthode n’est efficace que pour le son dans un petit espace confiné, comme un conduit, à l’intérieur d’un serre-tête ou d’une cabine de véhicule. De plus, en pratique, le contrôle actif du bruit n’est principalement efficace que lorsque le son est une « tonalité pure » de basse fréquence (composée principalement d’une fréquence, inférieure à environ 500 Hz). De plus, il n’existe actuellement aucun produit de contrôle actif du bruit standard – un système personnalisé doit être développé, conçu, testé, affiné et installé pour chaque application différente.

RÉSUMÉ FINAL
La meilleure solution de contrôle du bruit dépend toujours des spécificités de l’équipement bruyant, du cadre dans lequel il se trouve et de la façon dont les travailleurs doivent interagir avec les processus de production. Dans la plupart des cas, une combinaison des méthodes décrites ci-dessus est nécessaire. La clé pour résoudre un problème de bruit existant – ou en prévenir un au stade de la conception – est d’identifier les sources de bruit dominantes et les voies de transmission, de les classer en fonction de leur importance en contribuant aux niveaux sonores globaux dans l’environnement de travail et de sélectionner la meilleure combinaison de solutions de contrôle du bruit techniques basées sur une compréhension des principes fondamentaux de l’acoustique. décrits ci-dessus.

1. La réverbération est la tendance du son à persister, et elle se produit à la suite du son rebondissant à l’intérieur d’un espace clos, réfléchissant et se reréfléchissant sur les nombreuses surfaces de la pièce. La quantité de réverbération dépend de l’absorption acoustique ou de la réflexion des surfaces intérieures de la pièce. Une réverbération excessive dans une pièce augmente la quantité de bruit en permettant au son de s’accumuler de manière cumulative – amplifiant ainsi le son émis par les sources.

2. Lorsque l’air comprimé est utilisé pour déplacer ou guider des composants, il peut générer un bruit de haute intensité et de haute fréquence à la fois lorsqu’il sort d’une buse à haute pression et lorsqu’il frappe le composant déplacé / guidé. Le premier peut parfois être quelque peu réduit à l’aide de buses « silencieux » optimisées sur le plan aérodynamique, mais le second est difficile ou impossible à améliorer, car le bruit est produit lorsque l’air empiète sur le composant et « cisaille » ses bords.