Hlučnost - pojmy, měření, důsledky a prevence

V posledních letech se na bezpečnost při práci klade stále větší důraz a příslušné normy jsou stále přísnější. Je-li na nářadí, používaných nástrojích nebo v jejich průvodní dokumentaci znázorněn tento symbol (obr. 1), není o čem přemýšlet: použití ochrany sluchu je povinné!

V návodech k elektrickému nářadí v sekci technických parametrů naleznete kromě nejdůležitějších údajů, jako je příkon, otáčky a pod. i údaj o hlučnosti spotřebiče. Většina uživatelů tento údaj ani nezaregistruje a pokud ano, málokdo si umí představit, co vyjadřuje a co z něj vyplývá z pohledu bezpečného používání zařízení.

Uvádění údaje o hlučnosti je povinné a v některých případech je vyjádřeno jedinou hodnotou (hlučnost), ale – alespoň u nářadí se častěji setkáme s údaji: hladina akustického tlaku (Sound Pressure Level – SPL) a hladina akustického výkonu (Sound Power Level – SWL), přičemž:

Hladina akustického tlaku je míra tlaku vyvolaného zvukem v porovnání s referenčním akustickým tlakem. Vztahuje se na intenzitu zvuku na konkrétním místě v prostoru v určitém čase. Měření hladiny akustického tlaku zohledňuje tlakové fluktuace ve zvukovém poli a zjišťuje, jak ovlivňují ucho.

Obr. 1. Piktogram “používejte ochranu sluchu”

Hladina akustického výkonu vyjadřuje celkový výkon, který daný zdroj zvuku vyzařuje do okolí nezávisle na okolních podmínkách nebo vzdálenosti. Vztahuje se na celkový výkon vyzařovaný zvukovým zdrojem, nezávisle na tom, jak se tlakové vlny šíří v prostoru. Hladina akustického výkonu je užitečná při hodnocení celkového příspěvku daného zvukového zdroje k hlukovému prostředí.

Zvuk je akustickým projevem mechanického vlnění v látkovém prostředí. Je tou částí spektra vlnění, kterou je schopen vnímat člověk svým sluchem. Typicky jde o frekvence v rozsahu 20 – 20.000 Hz, ačkoli jsou lidé s mimořádně dobrým sluchem, kteří slyší i hlubší nebo vyšší zvuky.

Obr. 2. Frekvenční rozsah sluchu zvířat ve srovnání s člověkem

Zvuky s frekvencí nižší, než je schopen zachytit lidský sluch (tedy nižší než 20 Hz) nazýváme infrazvuky a naopak, zvuky s frekvencí vyšší než 20.000 Hz nazýváme ultrazvuky.

Frekvenční rozsah sluchu zvířat se může výrazně lišit od slyšitelného pásma člověka (obr. 2). Sluch se u živočichů vyvíjel na základě jejich potřeb a prostředí ve kterém žijí a ve většině případů se dá říci, že mají „lepší” sluch než člověk. Například psi a kočky slyší ultrazvuk do frekvence 60-80 kHz, delfíni do 150kHz a netopýři až do 200 kHz. Naproti tomu sloni slyší i velmi hluboké zvuky, až do 14 Hz (infrazvuky).

V každém prostředí se zvuk šíří jinak a souvisí to s fyzikálními vlastnostmi daného prostředí, jeho hustotou, teplotou a tlakem. Obecně platí, že v hustších látkách se zvuk šíří rychleji a útlum jeho intenzity se vzdáleností je menší. Je to proto, že vzdálenosti mezi částečkami hmoty, které si mezi sebou předávají energii kmitání, jsou v hustších látkách menší. Kromě hustoty mají na rychlost šíření zvuku vliv elastické vlastnosti hmoty (tzv. Youngův elastický modul), ve které se zvuk šíří. Vliv elasticity může být v některých případech větší než vliv hustoty a výsledná rychlost zvuku kromě toho závisí na celé řadě fyzikálních a chemických vlastností prostředí.

Pro představu - ve vzduchu se za běžné teploty a tlaku šíří zvuk rychlostí 343m/s, ve vodě rychlostí cca 1500m/s a v oceli rychlostí cca 5000m/s.

Zvuk má tři základní charakteristiky: výšku, intenzitu a zabarvení (obr.3)

Výšku zvuku určuje frekvence vlnění - čím vyšší frekvence, tím je vyšší i výška zvuku (a naopak). Udává se v hertzích (Hz) a hodnota znamená počet kmitů za sekundu (např. 50 Hz je 50 kmitů za sekundu, 1 kHz je 1000 kmitů za sekundu atd.). Čím více kmitů za sekundu, tím jsou kratší (a tím vyšší je zvuk) - platí zde nepřímá úměra. Délka kmitů se nazývá vlnová délka a označuje se λ.

Hlasitost zvuku souvisí s amplitudou vlnění a - čím větší je amplituda, tím hlasitější je zvuk.

Barva zvuku je výsledné znění zvuku v lidském uchu. Zvuk ve skutečnosti obsahuje nejen základní (nosnou) frekvenci, ale i další frekvence - říkáme jim harmonické. Ty jsou celočíselným násobkem základní frekvence a jejich amplitudy jsou zpravidla nižší než amplituda nosné frekvence.

Obr. 3. Vlnová délka, amplituda, základní (1) a harmonické (2,3) frekvence

Takový pěkný a uhlazený průběh mají ušlechtilé zvuky, například tóny vyluzované hudebními nástroji. Za tóny považujeme zvuky, které mají neměnnou frekvenci. Tyto zvuky vnímáme jako „příjemné“ a to i při vyšších hlasitostech.

Obr. 4. Příklad frekvenčního průběhu hluku

Za hluk považujeme každý nepříjemný, rušivý, nežádoucí nebo škodlivý zvuk. Je kombinací množství různých disharmonických akustických struktur s nepravidelnými frekvencemi a amplitudami. Po jejich interferenci grafické znázornění průběhu hluku může vypadat například takto (obr. 4).

Z pohledu negativních účinků hluku na zdraví je nejdůležitější charakteristikou jeho intenzita. Změřit ji umíme zvukoměrem nebo zvukovým tlakoměrem, což je zařízení, které měří intenzitu zvuku/hluku přesným mikrofonem, převádí jej na střídavé napětí a to se pak zobrazí na voltmetru se stupnicí cejchovanou v decibelech.

Některé fyzikální jednotky, resp. jejich reprezentaci nebo smyslové vnímání si umíme snadno představit, protože si je spojujeme s předměty a jevy, se kterými se každodenně setkáváme a umíme je podvědomě automaticky kvantifikovat. Každý si umí okamžitě představit, co znamená metr, litr nebo kilogram.

Jednotkou hluku je decibel (dB). Ten ovšem patří mezi jednotky, které není úplně snadné si představit. Je to bezrozměrná jednotka, která je v podvědomí lidí zapsána hlavně jako jednotka hlasitosti, ale skutečnost je poněkud jiná. I když se v akustice používá také, jde hlavně o obecné „měřítko“, které vyjadřuje poměr dvou hodnot. Používá se zejména v elektrotechnických oborech, např. pro vyjádření odstupu signálu od šumu, zisku antény, útlumu výstupní úrovně signálu od vstupní po přechodu obvodem a pod...

Dalším důvodem, proč decibel nepatří mezi lehce představitelné jednotky je to, že je to jednotka logaritmická. Lidské tělo a tedy i sluch vnímá vnější podněty logaritmicky vůči jejich intenzitě. V praxi to znamená, že i malé změny málo intenzivních podnětů můžeme vnímat jako výrazné a platí to i naopak: i velké změny vysoce intenzivních podnětů se nám mohou zdát zanedbatelné.

Z toho, že je to jednotka logaritmická, vyplývá, že každý nárůst o 10 dB znamená zvýšení intenzity zvuku desetinásobně. Například zvuk s hladinou 70 dB je desetkrát hlasitější (a tedy ne o 10 „něčeho“ hlasitější) než zvuk s hladinou 60 dB. Nebo v jiném vyjádření: nárůst (pokles) intenzity zvuku o 3dB znamená dvojnásobnou (poloviční) subjektivně vnímanou hlasitost.

Pro jednodušší představu se často úroveň hluku popisuje přirovnáním k některým typickým, všeobecně známým zdrojům hluku. Existuje několik tabulek s různými zdroji, tady je jedna z nich:

Bezpečná hladina hluku:

• 0 dB – práh slyšení lidského ucha
• 10 dB – vzdálený hluk listí v lehkém vánku
• 20 dB – tikaní náramkových hodinek
• 30 dB – šepot
• 40 dB – hluk v tichém bytě, déšť, tlumený rozhovor
• 50 dB – denní ulice, tišší pračka
• 60 dB – běžná řeč
• 70 dB – motor auta, hlučná ulice, akumulátorový šroubovák

Riziková hladina hluku:

• 80 dB – křik, rušný provoz, vysoušeč vlasů, vysavač
• 90 dB – vlak v pohybu, hlasitá hudba
• 100 dB – motorová pila, bourací kladivo, úhlová bruska, motorka ve vysoké rychlosti

Škodlivá hladina hluku:

• 110 dB – diskotéka, hlučný koncert
• 120 dB – start letadla, pyrotechnický výstřel
• 130 dB – výbuch granátu
• 140 dB – proudový motor letadla nebo střelba z bezprostřední blízkosti

Dalším sporným aspektem probíraného tématu je, že vnímání hluku je silně subjektivní. Pokud má dřevěná laťka délku jednoho metru, pro každého člověka to znamená totéž. I úroveň a intenzitu hluku lze technologicky exaktně změřit, avšak u jeho smyslového vnímání vstupuje do hry celá řada faktorů, důsledkem čehož je, že různé osoby vnímají tentýž hluk jinak. Každý člověk má své individuální preference, které ovlivňují, co považuje za příjemné nebo nepříjemné.

Dávka hluku

Ještě důležitější, než samotná špička intenzity hluku je jeho trvání, resp. dávka hluku. Rozumíme tím množství zvukové energie, které působí na sluchový orgán během určitého časového období. Během pracovní směny může být zaměstnanec vystaven hluku s různými hladinami akustického tlaku během různých časových období. Proto se riziko škodlivých účinků hluku posuzuje z hlediska osmihodinového pracovního dne nebo pracovního týdne sestávajícího z pěti osmihodinových pracovních dnů.

Hluk patří k nejčastějším rizikovým faktorům pracovního prostředí. Je třeba si uvědomit, že z působení nadměrného hluku na pracovišti, zejména v případě, pokud jde o jeho dlouhodobé působení, vyplývá řada zdravotních rizik, a to především:

• akutní nebo chronické poškození sluchu, které je ve většině případů nevratné
• častými průvodními jevy poškození sluchu v důsledku působení nadměrného hluku je pískání, zvonění a šelesty v uchu
• psychické problémy a stres, následkem čehož může dojít ke zvýšení tepové frekvence a krevního tlaku, poruchám činnosti trávicího systému, poklesu imunity a pod.

A jak je na tom s hlučností naše nářadí? Podobně jako konkurenční nářadí, velké rozdíly mezi nimi nejsou. Při používání našich šroubováků a rázových utahováků se o své uši bát nemusíte, hlučnost nepřesáhne 75dB. Nicméně důrazně doporučujeme ochranu sluchu při používání úhlových brusek nebo elektropneumatických kladiv, kde intenzita hluku může přesáhnout 100dB. Přesné údaje o hlučnosti našich nářadí jsou vždy uvedeny v návodu k použití.

Vždy však myslete na to, že uvedený údaj hovoří o hlučnosti nářadí samotného, resp. o hlučnosti jeho motoru běžícího „naprázdno”. Při práci s nářadím působením upnutého nástroje na opracovávaný materiál vzniká další hluk, jehož intenzita se připočítává k úrovni hluku samotného nářadí. Pokud budete stejnou úhlovou bruskou jemně leštit dřevěný povrch lamelovým kotoučem, výsledný hluk bude výrazně menší, než kdybyste řezným kotoučem řezali hrubý ocelový profil.

Obr. 5. Ozvěna od překážky

A pro úplnost ještě jedna věc: zvuk, který se šíří vzduchem, se pod různými úhly odráží od překážek, na které narazí. Tomuto jevu říkáme ozvěna (obr. 5). Tvrdý a hladký materiál odráží zvuk lépe než měkký a povrchově strukturovaný. Aby člověk dokázal zaznamenat sluchem ozvěnu, musí jít zvuk tam a zpátky minimálně 0,1s, což při rychlosti zvuku ve vzduchu znamená, že musí ujet vzdálenost 34m.

Pokud je tedy překážka, například skalní stěna, vzdálená od místa kde vrtáme minimálně 17m, uslyšíme kromě hluku vydávaného kladivem i jeho ozvěnu, která je sice podstatně méně intenzivní, avšak určitě ne zanedbatelná.

Výzkumy působení hluku na zdraví člověka probíhají už desetiletí a jejich výsledky a závěry jsou prokazatelné a nezpochybnitelné.

Už i nejjednodušší ochrana sluchu, jakou je výrobek HERMAN TPR (obr. 6) dokáže zredukovat úroveň vnímaného hluku až o 32dB. Je to výrazné snížení: při práci se šroubovákem s hlučností 75dB (což vnímáme jako hluk motoru auta zblízka, nebo rušného provozu na ulici) se při použití této pomůcky dostaneme na 43dB, což bychom mohli přirovnat k intenzitě běžného rozhovoru nebo provozu z ulice vnímaného z bytu nad ní.

Při vyšších úrovních hluku je třeba používat pokročilejší a účinnější ochranné pomůcky ve tvaru sluchátek. Mezi nejdůmyslnější patří aktivní chrániče sluchu, které externím mikrofonem analyzují charakteristiku vnějšího hluku a elektronicky vygenerují co nejpřesnější „protivlnu“, kterou reprodukují do sluchátek a vzájemným sčítáním těchto zvukových vln lze hluk téměř zcela eliminovat.

Obr. 6. Ochrana sluchu HERMAN TPR

Je velmi důležité nebýt při práci pohodlný, dodržovat všechny zásady bezpečnosti a chránit své zdraví. Je to to nejcennější, co máme. Je mnoho lidí, kteří na dodržování zásad bezpečnosti při práci nedbali a dnes by vám s trpkým úsměvem řekli: "kdybych to byl tehdy věděl..."

Klíčová slova: hladina hluku, poškození sluchu, hluk na pracovišti, decibely, frekvence zvuku, nadměrná hlučnost, hlučnost nářadí, bezpečnost při práci, ochrana sluchu

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

Ing. Anton Tokár

Vystudoval jsem softwarové inženýrství a programování jsem se aktivně věnoval více než 25 let. V současné době je mou hlavní pracovní náplní ve společnosti Herman koordinace týmu, který vyvíjí naše webové stránky a řešení pro elektronické obchodování. Kromě toho mám několikaleté zkušenosti jako technolog v oddělení výroby abrazivních nástrojů. Svůj volný čas dělím mezi své koníčky, kterými jsou především umění, jízda na motorce, hra na saxofon, plavání a cestování.