Hlučnosť - pojmy, meranie, dôsledky a prevencia

V posledných rokoch sa na bezpečnosť pri práci kladie čoraz väčší dôraz a príslušné normy sú stále prísnejšie. Ak je na náradí, používaných nástrojoch alebo v ich sprievodnej dokumentácii znázornený tento symbol (obr. 1), niet o čom rozmýšľať: použitie ochrany sluchu je povinné!

V návodoch k elektrickému náradiu v sekcii technických parametrov nájdete okrem najdôležitejších údajov, ako je príkon, otáčky a pod. aj údaj o hlučnosti spotrebiča. Väčšina užívateľov tento údaj ani nezaregistruje a ak aj áno, málokto si vie predstaviť, čo vyjadruje a čo z neho vyplýva z pohľadu bezpečného používania zariadenia.

Uvádzanie údaja o hlučnosti je povinné a v niektorých prípadoch je vyjadrené jedinou hodnotou (hlučnosť), ale – aspoň u náradí sa častejšie stretneme s údajmi: hladina akustického tlaku (Sound Pressure Level - SPL) a hladina akustického výkonu (Sound Power Level - SWL), pričom:

Hladina akustického tlaku je miera tlaku vyvolaného zvukom v porovnaní s referenčným akustickým tlakom. Vzťahuje sa na intenzitu zvuku na konkrétnom mieste v priestore v určitom čase. Meranie hladiny akustického tlaku zohľadňuje tlakové fluktuácie v zvukovom poli a zisťuje, ako ovplyvňujú ucho.

Obr. 1. Piktogram “používajte ochranu sluchu”

Hladina akustického výkonu vyjadruje celkový výkon, ktorý daný zdroj zvuku vyžaruje do okolia nezávisle od okolitých podmienok alebo vzdialenosti. Vzťahuje sa na celkový výkon vyžarovaný zvukovým zdrojom, nezávisle od toho, ako sa tlakové vlny šíria v priestore. Hladina akustického výkonu je užitočná pri hodnotení celkového príspevku daného zvukového zdroja k hlukovému prostrediu.

Zvuk je akustickým prejavom mechanického vlnenia v látkovom prostredí. Je tou časťou spektra vlnenia, ktorú je schopný vnímať človek svojím sluchom. Typicky ide o frekvencie v rozsahu 20 – 20.000 Hz, hoci sú ľudia s mimoriadne dobrým sluchom, ktorí počujú aj hlbšie alebo vyššie zvuky.

Obr. 2. Frekvenčný rozsah sluchu zvierat v porovnaní s človekom

Zvuky s frekvenciou nižšou, než je schopné zachytiť ľudský sluch (teda nižšou než 20 Hz) nazývame infrazvukmi a naopak, zvuky s frekvenciou vyššou než 20.000 Hz nazývame ultrazvukmi.

Frekvenčný rozsah sluchu zvierat sa môže výrazne líšiť od počuteľného pásma človeka (obr. 2). Sluch sa u živočíchov vyvíjal na základe ich potrieb a prostredia v ktorom žijú a vo väčšine prípadov sa dá povedať, že majú „lepší ” sluch ako človek. Napríklad psi a mačky počujú ultrazvuk do frekvencie 60-80 kHz, delfíny do 150 kHz a netopiere až do 200 kHz. Naproti tomu slony počujú aj veľmi hlboké zvuky, až do 14 Hz (infrazvuky).

V každom prostredí sa zvuk šíri ináč a súvisí to s fyzikálnymi vlastnosťami daného prostredia, jeho hustotou, teplotou a tlakom. Vo všeobecnosti platí, že v hustejších látkach sa zvuk šíri rýchlejšie a útlm jeho intenzity so vzdialenosťou je menší. Je to preto, lebo vzdialenosti medzi čiastočkami hmoty, ktoré si medzi sebou odovzdávajú energiu kmitania, sú v hustejších látkach menšie. Okrem hustoty majú na rýchlosť šírenia zvuku vplyv elastické vlastnosti hmoty (tzv. Youngov elastický modul), v ktorej sa zvuk šíri. Vplyv elasticity môže byť v niektorých prípadoch vyšší než vplyv hustoty a výsledná rýchlosť zvuku okrem toho závisí od celého radu fyzikálnych a chemických vlastností prostredia.

Pre predstavu - vo vzduchu sa za bežnej teploty a tlaku šíri zvuk rýchlosťou 343m/s, vo vode rýchlosťou cca 1500m/s a v oceli rýchlosťou cca 5000m/s.

Zvuk má tri základné charakteristiky: výšku, intenzitu a zafarbenie (obr.3)

Výška zvuku je daná frekvenciou vlnenia – čím je frekvencia vyššia, tým je vyššia aj výška zvuku (a naopak). Udáva sa v hertzoch (Hz) a hodnota znamená počet kmitov za sekundu (napr. 50 Hz je 50 kmitov/s, 1 kHz je 1000 kmitov/s a pod.). Čím je za sekundu viac kmitov, tým sú kratšie (a zvuk je vyšší) – platí tu nepriama úmera. Dĺžka kmitu sa nazýva vlnová dĺžka a označuje sa λ.

Hlasitosť zvuku súvisí s amplitúdou vlnenia a - čím je amplitúda väčšia, tým je zvuk hlasitejší.

Zafarbenie zvuku je výsledné znenie zvuku v ľudskom uchu. Zvuk totiž neobsahuje len základnú (nosnú) frekvenciu, ale aj ďalšie frekvencie – nazývame ich harmonické. Sú celočíselným násobkom základnej frekvencie a ich amplitúdy sú spravidla nižšie ako amplitúda nosnej frekvencie.

Obr. 3. Vlnová dĺžka, amplitúda, základná (1) a harmonické (2,3) frekvencie

Takýto pekný a uhladený priebeh majú ušľachtilé zvuky, napríklad tóny vyludzované hudobnými nástrojmi. Za tóny považujeme zvuky, ktoré majú nemennú frekvenciu. Tieto zvuky vnímame ako “príjemné” a to aj pri vyšších hlasitostiach.

Obr. 4. Príklad frekvenčného priebehu hluku

Za hluk považujeme každý nepríjemný, rušivý, nežiadúci alebo škodlivý zvuk. Je kombináciou množstva rôznych disharmonických akustických štruktúr s nepravidelnými frekvenciami a amplitúdami. Po ich interferencii grafické znázornenie priebehu hluku môže vyzerať napríklad takto (obr. 4).

Z pohľadu negatívnych účinkov hluku na zdravie je najdôležitejšou charakteristikou jeho intenzita. Zmerať ju vieme zvukomerom alebo zvukovým tlakomerom, čo je zariadenie, ktoré meria intenzitu zvuku/hluku presným mikrofónom, prevádza ho na striedavé napätie a to sa potom zobrazí na voltmetri so stupnicou ciachovanou v decibeloch.

Niektoré fyzikálne jednotky, resp. ich reprezentáciu alebo zmyslové vnímanie si vieme ľahko predstaviť, pretože si ich spájame s predmetmi a javmi, s ktorými sa každodenne stretávame a vieme ich podvedome automaticky kvantifikovať. Každý si vie okamžite predstaviť, čo znamená meter, liter alebo kilogram.

Jednotkou hluku je decibel (dB). Ten však patrí medzi jednotky, ktoré nie je úplne ľahké predstaviť si. Je to bezrozmerná jednotka, ktorá je v podvedomí ľudí zapísaná hlavne ako jednotka hlasitosti, ale skutočnosť je trochu iná. Aj keď sa v akustike používa tiež, ide hlavne o všeobecné “meradlo”, ktoré vyjadruje pomer dvoch hodnôt. Používa sa najmä v elektrotechnických oboroch, napr. pre vyjadrenie odstupu signálu od šumu, zisku antény, útlmu výstupnej úrovne signálu od vstupnej po prechode obvodom a pod...

Ďalším dôvodom, prečo decibel nepatrí medzi ľahko predstaviteľné jednotky je to, že je to logaritmická jednotka. Ľudské telo a teda aj sluch vníma vonkajšie podnety logaritmicky voči ich intenzite. V praxi to znamená, že aj malé zmeny málo intenzívnych podnetov môžeme vnímať ako výrazné a platí to aj naopak: aj veľké zmeny vysoko intenzívnych podnetov sa nám môžu zdať zanedbateľné.

Z toho, že je to jednotka logaritmická vyplýva, že každý nárast o 10 dB znamená zvýšenie intenzity zvuku desaťnásobne. Napríklad zvuk s hladinou 70 dB je desaťkrát hlasnejší (a teda nie o 10 “niečoho” hlasnejší) ako zvuk s hladinou 60 dB. Alebo v inom vyjadrení: nárast (pokles) intenzity zvuku o 3dB znamená dvojnásobnú (polovičnú) subjektívne vnímanú hlasitosť.

Pre jednoduchšiu predstavu sa často úroveň hluku popisuje prirovnaním k niektorým typickým, všeobecne známym zdrojom hluku. Existuje viacero tabuliek s rôznymi zdrojmi, tu je jedna z nich:

Bezpečná hladina hluku:

• 0 dB – prah počutia ľudského ucha
• 10 dB – vzdialený hluk lístia v ľahkom vánku
• 20 dB – tikanie náramkových hodiniek
• 30 dB – šepot
• 40 dB – hluk v tichom byte, dážď, tlmený rozhovor
• 50 dB – denná ulica, tichšia práčka
• 60 dB – bežná reč
• 70 dB – motor auta, hlučná ulica, akumulátorový skrutkovač

Riziková hladina hluku:

• 80 dB – krik, rušná premávka, sušič vlasov, vysávač
• 90 dB – vlak v pohybe, hlasná hudba
• 100 dB – motorová píla, búracie kladivo, uhlová brúska, motorka vo vysokej rýchlosti

Škodlivá hladina hluku:

• 110 dB – diskotéka, hlučný koncert
• 120 dB – štart lietadla, pyrotechnický výstrel
• 130 dB – výbuch granátu
• 140 dB – prúdový motor lietadla alebo streľba z bezprostrednej blízkosti

Ďalším sporným aspektom preberanej témy je, že vnímanie hluku je silne subjektívne. Ak má drevená latka dĺžku jedného metra, pre každého človeka to znamená to isté. Aj úroveň a intenzita hluku sa dá technologicky exaktne zmerať, avšak u jeho zmyslového vnímania vstupuje do hry celý rad faktorov, dôsledkom čoho je, že rôzne osoby vnímajú ten istý hluk ináč. Každý človek má svoje individuálne preferencie, ktoré ovplyvňujú, čo považuje za príjemné alebo nepríjemné.

Dávka hluku

Ešte dôležitejšie, ako samotná špička intenzity hluku je jeho trvanie, resp. dávka hluku. Rozumieme tým množstvo zvukovej energie, ktoré pôsobí na sluchový orgán počas určitého časového obdobia. Počas pracovnej zmeny môže byť zamestnanec vystavený hluku s rôznymi hladinami akustického tlaku počas rôznych časových období. Preto sa riziko škodlivých účinkov hluku posudzuje z hľadiska osemhodinového pracovného dňa alebo pracovného týždňa pozostávajúceho z piatich osemhodinových pracovných dní.

Hluk patrí k najčastejším rizikovým faktorom pracovného prostredia. Je potrebné si uvedomiť, že z pôsobenia nadmerného hluku na pracovisku, najmä v prípade, ak ide o jeho dlhodobé pôsobenie, vyplývajú viaceré zdravotné riziká a to predovšetkým:

• akútne alebo chronické poškodenie sluchu, ktoré je vo väčšine prípadov nevratné
• častými sprievodnými javmi poškodenia sluchu v dôsledku pôsobenia nadmerného hluku je pískanie, zvonenie a šelesty v uchu
• psychické problémy a stres, následkom čoho môže dôjsť k zvýšeniu pulzovej frekvencie a krvného tlaku, poruchám činnosti tráviaceho systému, poklesu imunity a pod.

A ako je na tom s hlučnosťou naše náradie? Podobne ako konkurenčné náradia, veľké rozdiely medzi nimi nie sú. Pri používaní našich skrutkovačov a rázových uťahovačov sa o svoje uši báť nemusíte, hlučnosť nepresiahne 75dB. Avšak dôrazne doporučujeme ochranu sluchu pri používaní uhlových brúsok alebo elektropneumatických kladív, kde intenzita hluku môže presiahnuť 100dB. Presné údaje o hlučnosti našich náradí sú vždy uvedené v návode na používanie.

Vždy však myslite na to, že uvedený údaj hovorí o hlučnosti náradia samotného, resp. o hlučnosti jeho motora bežiaceho „naprázdno”. Pri práci s náradím pôsobením upnutého nástroja na opracovávaný materiál vzniká ďalší hluk, ktorého intenzita sa pripočítava k úrovni hluku samotného náradia. Pokiaľ budete tou istou uhlovou brúskou jemne leštiť drevený povrch lamelovým kotúčom, výsledný hluk bude výrazne menší, než keby ste rezným kotúčom rezali hrubý oceľový profil.

Obr. 5. Ozvena od prekážky

A pre úplnosť ešte jedna vec: zvuk, ktorý sa šíri vzduchom, sa pod rôznymi uhlami odráža od prekážok, na ktoré narazí. Tomuto javu hovoríme ozvena (obr. 5). Tvrdý a hladký materiál odráža zvuk lepšie ako mäkký a povrchovo štrukturovaný. Aby človek dokázal zaznamenať sluchom ozvenu, musí ísť zvuk tam a späť minimálne 0,1s, čo pri rýchlosti zvuku vo vzduchu znamená, že musí prejsť vzdialenosť 34m.

Ak je teda prekážka, napríklad skalná stena, vzdialená od miesta kde vŕtame minimálne 17m, budeme počuť okrem hluku vydávaného kladivom aj jeho ozvenu, ktorá je síce podstatne menej intenzívna, avšak určite nie zanedbateľná.

Výskumy pôsobenia hluku na zdravie človeka prebiehajú už desaťročia a ich výsledky a závery sú preukázateľné a nespochybniteľné.

Už aj najjednoduchšia ochrana sluchu, akou je výrobok HERMAN TPR (obr. 6) dokáže zredukovať úroveň vnímaného hluku až o 32dB. Je to výrazné zníženie: pri práci so skrutkovačom s hlučnosťou 75dB (čo vnímame ako hluk motora auta zblízka, alebo rušnej premávky na ulici) sa pri použití tejto pomôcky dostaneme na 43dB, čo by sme mohli prirovnať k intenzite bežného rozhovoru, alebo premávky z ulice vnímanej z bytu nad ňou.

Pri vyšších úrovniach hluku je potrebné používať pokročilejšie a účinnejšie ochranné pomôcky v tvare slúchadiel. Medzi najdômyselnejšie patria aktívne chrániče sluchu, ktoré externým mikrofónom analyzujú charakteristiku vonkajšieho hluku a elektronicky vygenerujú čo najpresnejšiu “protivlnu”, ktorú reprodukujú do slúchadiel a vzájomným sčítaním týchto zvukových vĺn je možné hluk takmer úplne eliminovať.

Obr. 6. Ochrana sluchu HERMAN TPR

Je veľmi dôležité nebyť pri práci pohodlný, dodržiavať všetky zásady bezpečnosti a chrániť svoje zdravie. Je to to najcennejšie, čo máme. Je mnoho ľudí, ktorí na dodržiavanie zásad bezpečnosti pri práci nedbali a dnes by vám s trpkým úsmevom povedali: “keby som to bol vtedy vedel...”

Kľúčové slová: hladina hluku, poškodenie sluchu, hluk na pracovisku, decibely, frekvencia zvuku, nadmerná hlučnosť, hlučnosť náradia, bezpečnosť pri práci, ochrana sluchu

Zdroje:
https://sk.wikipedia.org/wiki/Zvuk
https://en.wikipedia.org/wiki/Sound_pressure

Ing. Anton Tokár

Vyštudoval som softwarové inžinierstvo a programovaním som sa aktívne zaoberal vyše 25 rokov. V súčasnej dobe je mojou hlavnou pracovnou náplňou vo firme Herman koordinovanie tímu, ktorý sa zaoberá vývojom našej webovej stránky a e-commerce riešeniami. Okrem toho mám niekoľkoročné skúsenosti ako technológ na úseku výroby abrazívnych nástrojov. Voľný čas delím medzi svoje koníčky, ktorými sú predovšetkým umenie, motorka, hra na saxofón, plávanie a cestovanie.