zastita od buke.pdf
Post on 07-Jul-2018
537 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
1/201
Predmet
ZZAAŠŠTTIITTAA OODD BBUUKKEE II VVIIBBRRAACCIIJJAA
Predavač
Mr Miodrag Grubiša
Kragujevac 2013 god.
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
2/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
2
Sadržaj 1. UVOD .......................................................................................................................................................... 7
2. BUKA I VIBRACIJE KAO POSLEDICA RAZVOJA ............................................................................................. 9
2.1 SAVREMENA SHVATANJA VIBRACIJE I BUKE ......................................................................................10
2.2 UZROCI POJAVE VIBRACIJA I BUKE .....................................................................................................11
2.3 KVALITET I FENOMENI VIBRACIJA I BUKE ...........................................................................................12
2.4 DEJSTVA VIBRACIJE I BUKE (dejstva na tehnološku opremu i medicinska dejstva) ...........................14
2.5 AKTUELNI ZADACI ...............................................................................................................................15
3. SISTEM KVALITETA I UPRAVLJANJE OKOLINOM .......................................................................................17
3.1 RAZLOZI ZA RACIONALNO UPRAVLJANJE KVALITETOM I OKOLINOM ...............................................17
3.2 NOVI KONCEPT UPRAVLJANJA KVALITETOM I OKOLINOM ................................................................18
3.3 RAZVOJ STANDARDA ZA UPRAVLJANJE OKOLINOM ..........................................................................19
4. FENOMEN ZVUKA I ZVUČNIH TALASA ......................................................................................................21
4.1 POJAM ZVUKA ....................................................................................................................................21
4.2 DEFINICIJA ZVUKA I BUKE ...................................................................................................................22
4.3 NASTAJANJE ZVUKA ...........................................................................................................................23
4.4 PROSTIRANJE ZVUKA ..........................................................................................................................25
4.5 KARAKTERISTIČNE VELIČINE ZVUČNOG TALASA ................................................................................26
Frekfencija ............................................................................................................................................26
Talasna dužina ......................................................................................................................................28
Brzina zvuka ..........................................................................................................................................28
Odnos talasne dužine i frekfencije .......................................................................................................30
5. KARAKTERISTIKE VIBRACIJA I BUKE ..........................................................................................................31
5.1 KARAKTERISTIKE KRETANJA – talasna jednačina ................................................................................31
Energetske veličine ...............................................................................................................................35
5.2 PUTEVI PRENOSA BUKE I VIBRACIJA ..................................................................................................37
5.3 FIZIOLOŠKI KONCEPT ZVUKA (BUKE) – organ sluha ...........................................................................38
5.4 FREKFENCISKI OPSEG ČUJNOSTI .........................................................................................................41
5.5 DINAMIČKI OPSEG ČUJNOSTI .............................................................................................................42
5.6 NIVO ZVUKA (BUKE ) ..........................................................................................................................43
5.6.1 Razlozi za uvođenje pojma "nivoa zvuka" ...................................................................................43
5.6.2 Definicija nivoa zvuka ..................................................................................................................44
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
3/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
3
5.6.3 Sabiranje nivoa složenog zvuka ...................................................................................................47
5.6.4 Ekvivalentni nivo .........................................................................................................................51
5.6.5 Nivo izloženosti zvuku (buci) – SEL ..............................................................................................53
6. BUKA U ZATVORENOM PROSTORU ..........................................................................................................56
6.1 AKUSRIČKE KARAKTERISTIKE ZATVORENOG PROSTORA ....................................................................56
6.2 KOEFICIJENT APSORPCIJE ...................................................................................................................62
6.3 VREME REVERBERACIJE ......................................................................................................................64
6.4 PROSTORIJE SA VELIKIM KOEFICIENTOM APSORPCIJE ......................................................................68
6.5 AKUSTIČKA OBRADA PROSTORIJA ......................................................................................................71
6.5.1 Smanjenje nivoa buke .................................................................................................................71
6.5.2 Akustički materijali za obradu prostorija ....................................................................................74
Porozni apsorberi .................................................................................................................................77
Mehanički apsorberi .............................................................................................................................79
Akustički rezonatori ..............................................................................................................................79
6.5.3 Prostorije specijalne namene ......................................................................................................82
6.6 IZOLACIONA MOĆ PREGRADE ............................................................................................................83
6.7 ZVUČNA IZOLACIJA PROSTORIJA ........................................................................................................86
6.8 IZOLACIONA MOĆ JEDNOSTRUKE PREGRADE ....................................................................................88
6.8.1 Zakon mase .................................................................................................................................88
6.8.2 Idealizovana kriva izolacione moći jednostruke pregrade ..........................................................90
Područje rezonanse ..............................................................................................................................91
Područje zakona mase..........................................................................................................................91
Područje koincidencije .........................................................................................................................91
6.8.3 Izražavanje izolacione moći jednim brojem ................................................................................92
7. KOMUNALNA BUKA ..................................................................................................................................94
7.1 IZVORI BUKE U ŽIVOTNOJ SREDINI .....................................................................................................94
7.1.1 Stanje nivoa buke u komunalnoj sredini .....................................................................................94
7.1.2 Izvori komunalne buke ................................................................................................................96
8. AUTOMOBILSKI SAOBRAĆAJ.....................................................................................................................97
8.1 BUKA SAOBRAĆAJA ............................................................................................................................98
8.2 BUKA AUTOMOBILSKOG (drumskog) SAOBRAĆAJA ...........................................................................99
Ukupna buka automobilskog saobraćaja zavisi od: .............................................................................99
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
4/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
4
8.3 BUKA MOTORNIH VOZILA ................................................................................................................101
8.4 UTICAJ BUKE AUTOMOBILA NA ČOVEKA .........................................................................................103
8.5 IZVORI BUKE NA VOZILU ..................................................................................................................105
8.5.1 Buka izduvnog sistema ..............................................................................................................106
8.5.2 Buka usisnog sistema ................................................................................................................108
8.5.3 Buka motora (buka sagorevanja i mehanička buka) .................................................................110
8.5.4 Buka sistema za hlađenje ..........................................................................................................114
8.5.5 Aerodinamička buka ..................................................................................................................114
8.5.6 Buka pneumatika .......................................................................................................................114
8.6 MOGUĆNOST SNIŽAVANJA BUKE MOTORNIH VOZILA ....................................................................115
8.6.1 Izduvni sistem ............................................................................................................................116
8.6.2 Motor ........................................................................................................................................118
8.6.3 Aerodinamička buka ..................................................................................................................119
8.6.4 Sistem za hlađenje.....................................................................................................................119
8.6.5 Pneumatici .................................................................................................................................120
8.7 UPOTREBA VIBROAKUSTIČKIH MATERIJALA NA VOZILIMA (pasivna izolacija) ................................120
8.7.1 Apsorpcioni materijali ...............................................................................................................121
8.7.2 Prigušujući materijali .................................................................................................................122
8.7.3 Izolacioni materijali ...................................................................................................................122
8.7.4 Moguća mesta primene vibroakustičkih materijala ..................................................................122
8.8 STANDARDI ZA OGRANIČAVANJE NIVOA INTENZITETA BUKE MOTORNIH VOZILA .........................123
8.9 SNIŽAVANJE BUKE AUTOMOBILSKOG SAOBRAĆAJA ........................................................................126
9. BUKA ŽELEZNIČKOG SAOBRAĆAJA .........................................................................................................127
10. BUKA VAZDUHOPLOVA ........................................................................................................................129
11. INDUSTRIJSKA BUKA .............................................................................................................................131
11.1 BUKA U RADNOM PROSTORU ........................................................................................................132
11.2 METODE ZA KONTROLU BUKE .......................................................................................................132
11.2.1 Kontrola buke inženjerskim metodama ..................................................................................134
11.2.2 Administrativne mere u kontroli buke ....................................................................................134
11.2.3 Upotreba sredstva zaštite radnika od buke ............................................................................134
11.2.4 Kontrola buke delovanjem na izvor buke................................................................................135
11.2.5 Kontrola buke delovanjem na putanju prostiranja buke ........................................................135
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
5/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
5
11.2.6 Zaštita radnika od buke ...........................................................................................................140
11.2.7 Aktivna kontrola buke .............................................................................................................141
11.3 PRIMERI USPEŠNE KONTROLE BUKE NA RADNOM MESTU ...........................................................142
Primena akustičkih oklopa .................................................................................................................143
Primena akustičkih barijera ................................................................................................................144
Primena prigušivača ...........................................................................................................................144
Zamena bučnih elemenata .................................................................................................................145
11.4 VIBRACIJE NA RADNOM MESTU .....................................................................................................145
11.4.1 Osnovne karakteristike vibracija .............................................................................................148
Intenzitet vibracija ..............................................................................................................................148
Frekfencija vibracija ...........................................................................................................................149
Trajanje vibracija ................................................................................................................................149
11.4.2 Pravac dejstva vibracija ...........................................................................................................149
11.4.3 Rezonantne frekfencije ...........................................................................................................150
11.5 Standardi u vezi buke na radnom mestu .......................................................................................150
11.6 IZVORI VIBRACIJA ...........................................................................................................................154
11.6.1 Mašine sa obrtnim kretanjem kao izvori vibracija ..................................................................154
11.6.2 Mašine sa translatornim kretanjem kao izvori vibracija .........................................................155
11.7 UTICAJ VIBRACIJA NA ČOVEKA .......................................................................................................156
11.7.1 Rezonantni opsezi podsistema ljudskog tela ..........................................................................157
11.7.2 Vibracije celog tela i podsistema "šaka - ruka" .......................................................................157
11.7.3 Uticaj vibracija na zdravlje ljudi ...............................................................................................158
11.8 PROPISI U VEZI GRANICA IZLAGANJA ČOVEKA VIBRACIJAMA .......................................................160
11.9 RAZVOJ STRATEGIJE KONTROLE IZLOŽENOSTI VIBRACIJAMA ........................................................161
11.9.1 Određivanje vremena trajanja izloženosti vibracijama i određivanje intenziteta vibracija ....162
11.9.2 Prevencija pojave vibracija ......................................................................................................162
12. BUKA GRAĐEVINSKIH MAŠINA .............................................................................................................167
13.MAŠINE I VOZILA ZA KOMUNALNO ODRŽAVANJE ................................................................................168
14. REKREATIVNE AKTIVNOSTI ...................................................................................................................169
15. BUKA U STAMBENIM OBJEKTIMA ........................................................................................................170
16.MERENJE BUKE ......................................................................................................................................171
16.1 TIPOVI BUKE ...................................................................................................................................171
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
6/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
6
16.2 MERNI LANAC .................................................................................................................................173
16.3 MODULARNI PRECIZNI ANALIZATOR BUKE – INVESTIGATOR ........................................................175
16.4 MODELI ZA PROGNOZU BUKE ........................................................................................................176
16.5 SLABLJENJE NIVOA BUKE PRI PROSTIRANJU ..................................................................................176
Korekcija za uticaj divergencije talasa i apsorpcije u vazduhu ...........................................................177
Korekcija za uticaj apsorpcije terena i meteoroloških uslova ............................................................177
Korekcija za uticaj zelenih gustih zasada ............................................................................................178
Korekcija za uticaj refleksije ...............................................................................................................179
16.6 KONTROLA BUKE ............................................................................................................................180
16.6.1 Osnovni principi kontrole buke ...............................................................................................180
Kontrola buke na izvoru .....................................................................................................................180
Kontrola buke na mestu prijema ........................................................................................................189
16.6. 2 Smanjenje nivoa buke primenom barijera .............................................................................192
16.7 OCENA BUKE ..................................................................................................................................194
16.7.1 Ocena na osnovu spektralnog sadržaja nivoa buke ................................................................194
16.7.2 Ocena na osnovu ukupnog nivoa buke ...................................................................................196
17.LITERATURA ...........................................................................................................................................201
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
7/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
7
1. UVOD
Sa porastom stanovništva i prenaseljenošću gradova, brzim tempom industrijskog razvoja i stvaranjem
velikih industrijskim centara, modernizacijom i automatizacijom životnih uslova i usluga, ljudi se iz dana u
dan sve više suočavaju sa problemom buke i vibracija. Prva saznanja i otkrića štetnog dejstva buke i
vibracija na čoveka starijeg su datuma, ali tek posle drugog svetskog rata ovaj problem postaje aktuelan
za društvo. Danas u svetu, u uslovima brzog industrijskog razvoja, industrijska buka zauzima posebno
mesto i svojim štetnim dejstvom upozorava na organizovanu borbu protiv nje. Ta borba je dobila vid
naučne borbe i poslednjih godina postaje usmerenija na konkretne probleme.
Privredni i ekonomski razvoj u svetu, koji intenzivno započinje u drugoj polovini 19 veka, ubrzava se
razvojem energetike, saobraćaja, brodogradnje, mašinogradnje, vazduhoplovstva, elektronike, medicine,
hemiskih tehnologija, biotehnologije, računarstva, posebno atomske energije, vojne industrije i
vasionskih tehnologija u 20 veku. To je dovelo do porasta novih radnih mesta, ali pre svega do izuzetne
potražnje novih znanja. Dalji napredak društva bio je moguć na osnovu razvoja bazičnih znanja u
prirodnim naukama i ubrzanja komunikacija između naučnika i razvojnih centara u svetu, ali sa osnovnimciljem da se ta znanja brže primene.
Najrazvijenije zemlje i najnaprednije kompanije nastoje da razvoj svojih proizvoda i tehnologija baziraju
na novim znanjima i otkrivenim prirodnim fenomenima, koji se mogu brzo iskoristiti u povećanju
konkurentnosti proizvoda i tehnologija na sve otvorenijim tržištima. To je razlog za podršku razvoju
univerzitetskog obrazovanja, ali i za osnivanje sopstvenih laboratorija i istraživačkih centara. Mnoge
zemlje, na bazi sopstvenih strategija razvoja, definišu nacionalne prioritete u oblasti osvajanja i primene
znanja u razvoju novih proizvoda i tehnologija na čemu se u okviru nacionalnih strateških projekata
angažuju vodeće nacionalne kompanije, univerziteti i naučni instituti.
Trka za profitom, osvajanja novih tržišta i otvaranjem novih radnih mesta za sve veći broj stanovnika,dovodi do degradacije prirodnih resursa pojedinih zemalja i prirodne sredine naše planete, što počinje da
ugrožava ne samo budući razvoj, već čitav živi svet na zemlji pa i čoveka. Razvijena društvena svest
dovodi do razvoja novih naučnih oblasti i disciplina koje izučavaju pitanja upravljanja razvojem društva,
razvojem nacionalnih privreda i posebno metoda uspešnog upravljanja razvojem preduzeća. Pitanje
"održivog razvoja" postaje globalni problem kojim počinju da se bave organi i tela UN.
Poslednjih decenija 20 veka ni jedan program u svetu nije tako obuhvatio i pokrenuo sve društvene
strukture kao što su to učinili programi unapređenja kvaliteta i očuvanja čovekove sredine. Smatra se da
su danas konstruisana dva najveća globalna projekta:
Menađment kvalitetom u sklopu sa međunarodnim standardima serije ISO 9000 i Menađment okolinom u skladu sa međunarodnim standardima serije ISO 14000.
U budućnosti, pored upravljanja procesima i organizacijom sistema, problemi upravljanja kvalitetom i
čovekovom sredinom rešavaće se u procesu istraživanja i razvoja proizvoda i tehnologija, kao i pri
projektovanju tehnoških procesa, za šta je neophodno posedovanje osnovnih i tehničko-tehnoloških
znanja.
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
8/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
8
Svetsko iskustvo pokazuje da posedovanje sertifikata za sistem upravljanja kvalitetom ISO 9000 i za
sistem upravljanja okolinom ISO 14000 ne znači da će neka firma biti uspešna na svetskom tržištu, bez
obzira na poverenje partnera i spremnost za promene, čemu doprinose ovi sertifikati. Međutim,
neposedovanje navedenih sertifikata je sigurna garancija da će firma brzo nestati sa tržišta. Bitan uslov za
uspeh, pored savremene organizacije i odnosa poverenja prema partnerima o čemu svedoče navedeni
sertif ikati, jeste uspešan razvoj koji se bazira na novim znanjima. Odgovor na ovaj zahtev može dati
jedino organizovan program osnovnih istraživanja i primena znanja u tehničko-tehnološkim naukama na
razvoju proizvoda, tehnologija i u upravljanju procesima.
Buka i vibracije su novo područje naučnog istraživanja iz oblasti akustike i mehaničkih oscilacija i kao
problemi vrlo su složeni. Njihovo efikasno otklanjanje traži ekipno angažovanje stručnjaka. Pored
akustičara, fizičara, mašinskih i građevinskih stručnjaka ravnopravni udeo u rešavanju ovih problema
imaju i lekar, sociolog, psiholog, ekonomista, službe zaštite na radu i drugi.
Pored raznovrsnih problema sa kojima se sukobljava služba zaštite na radu (osvetljenje, razna zračenja,
aero-zagađenja, mikroklima, elektromehanička zaštita i drugi), buka i vibracija su još jedan problem.
Proučavanje i analiza buke sa aspekta štetnosti po organ sluha uključuje i sve ostale uticaje i posledice,
kao što su: štetan uticaj na centralni nervni sistem, razdražljivost, brzo zamaranje, povećanje krvnog
pritiska i povremene depresije, štetno dejstvo na vegetativni nervni sistem i metabolizam, psiho-
neurotični poremećaji i slično. Izvorna mesta pomenute industriske buke, za koju se danas može
pouzdano reći da je najopasnija i najveći uzročnik velikog broja profesionalne nagluvosti, su mašine i
agregati.
Merenja i analiza industrijske buke na mašinama i u industriskim pogonima vrlo korisno služi
konstruktorima mašinskih uređaja i projektantima industrijskih objekata da buku smanje na dozvoljeni
nivo.
Buka koju stvara automobilski saobraćaj postaje iz dana u dan sve nepodnošljivija. Često čovek nije
svestan psihičkog zamora, jer mu se čini da je buka motornih vozila normalna pojava. Međutim, baš ona
može da bude uzročnik razdražljivosti i simptoma neurotičnosti.
Projektovanje stambenih zgrada nalaže već u projektnom zadatku da se buka, koja dolazi spolja i
vibracije vezanih konstrukcija smanje na dozvoljeni nivo. Kod lociranja industriskih objekata, posebno u
gradovima koji su perspektivni industriski centri, treba ići na periferiju grada, daleko od bolnica, škola,
naučnih i društvenih institucija.
Buka ne samo da dosađuje, duševno zamara i dekoncentriše na radnom mestu, već svojim intenzitetom i
frekfentnim spektrom šteti slušnom organu, a sa druge strane može da prouzrokuje trajne poremećaje
fizioloških funkcija drugih organa.Uzimajući u obzir ove podatke i činjenicu da je veliki procenat
profesionalne gluvoće i sa druge strane, da postoje daleko šira i kompleksnija psiho -fiziološka oštećenja
usled štetnog dejstva buke, možemo da vidimo koliki je značaj borbe protiv buke.
U ovoj skripti biće prikazane osnovne informacije o procesima nastanka buke i vibracija, štetnim
dejstvima, fizičkim karakteristikama, metodama proračuna i projektovanja sistema zaštite uz
korišćenje odgovarajućih materijala i opreme.
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
9/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
9
2. BUKA I VIBRACIJE KAO POSLEDICA RAZVOJA
Sa razvojem sredstava za proizvodnju, saobraćaja i potrošnje energije u industriji i većim gradovima, iz
godine u godinu registruje se stalan porast nivoa buke i vibracija u čovekovoj radnoj i životnoj sredini.
Istraživanja osnovnih faktora "zagađivanja"okoline u razvijenim industrijskum zemljama, pokazuju da
buka i vibracije zauzimaju treće mesto, odmah iza zagađenja vazduha i vode. Preko 40% odraslog
stanovništva razvijenih zemalja oseća tegobe prouzrokovane dejstvom buke i vibracija. Ukupan nivo buke
u velikim gradovima od 1945 godine rastao je prosećno za 1dB godišnje, dok je u periodu sedamdesetih i
osamdesetih godina prošlog veka ovaj porast bio i veći.
Krajem dvadesetog veka, a posebno tokom sedamdesetih godina kada se ovom problemu poklanja
posebna pažnja i od strane nauke, nivo buke u velikim gradovima, pa i u Beogradu, u pojedinim zonama
dostiže ekvivalentne vrednosti od 80dBA, a u određenim vremenskim intervalima i znatno veće. Nivo
buke u industriji, na radnim mestima, često znatno premašuje 90dBA. Ukoliko bi se zadržao registrovani
trend, trebalo bi očekivati da će kroz 20-30 godina biti dostignuta gornja fiziološka granica mogućnosti
čovekovog slušnog aparata.
U Parizu je, od 7. do 9. Maja 1980 godine, održana Konferencija zemalja OECD (Organisation for
Economic Cooperation and Development) o politici borbe protiv buke. Zaključci ove Konferencije, na
kojoj je učestvovala i bivša Jugoslavija, polazeći od konstatacije postojećeg nepovoljnog stanja zaštite,
upućuju na neophodnost stvaranja nacionalnih programa borbe protiv buke uz odgovarajuću
međunarodnu saradnju. Konstatuje se da je za predhodnih 30 godina, usled brze urbanizacije, porasta
saobraćaja i industrijalizacije, 15% stanovništva zemalja OECD (preko 100 miliona ljudi) izloženo u toku
dana ekvivalentnom nivou buke Leq > 65 dBA, a da je čak preko 50% ovog stanovništva izloženo
ekvivalentnom nivou buke Leq > 55 dBA. Na osnovu ovoga, procenjuje se da bi bez organizovane akcije i
razrađenih programa zaštite, u skorijoj budućnosti oko 30% stanovništva zemalja OECD moglo biti
izloženo nedozvoljeno visokom ekvivalentnom nivou buke, koji prelazi 65 dBA.
Značajne akcije na međunarodnom planu, u ovom periodu, već se sprovode sa ciljem smanjenja buke
saobraćajnih sredstava, industrijske opreme i robe za široku potrošnju, zašta su usvojeni odgovarajući
tehnički propisi i međunarodni standardi.
Porast nivoa vibracija i buke, sa nizom negativnih efekata, zahteva iznalaženje efikasnih rešenja zaštite,
uključujući razvoj i proizvodnju tehnološke opreme sa sniženim nivoima emitovane zvučne energije.
Istraživanja u ovoj oblasti u industriski razvijenim zemljama, zahvaljujući novim znanjima, međunarodnim
akcijama i programima zaštite, dovode do zaustavljanja daljeg nekontrolisanog porasta buke i njenog
postepenog pada, iza čega stoje i duboka ekonomska opravdanja, uz nesumljive ekološke razloge. Nivobuke i vibracija koje emituje neki proizvod, pored dokaza o njegovom kvalitetu, utiče i na pouzdanost i
vek toga proizvoda. Ulaganje u porast kvaliteta i pouzdanosti obezbeđuje visoku konkurentnost
proizvoda na svetskom tržištu, što može opravdati i njegovu višu cenu.
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
10/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
10
2.1 SAVREMENA SHVATANJA VIBRACIJE I BUKE
Vibracija i buka predstavljaju neizbežne pratioce ubrzanog tehničko-tehnološkog razvoja. Razvoj novih
proizvoda i težnja za porastom produktivnosti tehnološke opreme dovode do: povećanja instalisanih
snaga, tendencije smanjenja težina - odnosno krutosti konstrukcija, povećanja brzina i automatizacije
operacija i procesa. To za posledicu ima porast nivoa vibracija koje dovode i do porasta ukupnog nivoa
emitovane buke.
Prisutni zahtevi za jeftinom ("ekonomičnom" u pogrešnom smislu) izgradnjom industriskih objekata
nameću potrebu za što boljim iskorišćenjem građevinskih površina. Neadekvatna primena zvučno-
izolacionih i apsorpcionih materijala (čemu doprinosi neznanje ili nezavisno posmatranje projektovanja
industrijskih objekata od projektovanja tehnoloških procesa i zahteva zaštite okoline), uzrokuju visok
nivo buke u radnoj sredini.
Jednostran pristup projektovanju tehnoloških procesa dovodi, takođe, do izbora najproduktivnije (ili
najjeftinije) tehnološke opreme, bez obzira na emitovani nivo vibracija i buke, što kasnije zahteva
neophodne dodatne troškove za projektovanje i izvođenje mera zaštite.
Razmeštaj proizvodne opreme u pogonu, grupisanje ili izdvajanje mašina u posebne prostorije, često se
analizira na osnovu nedovoljnog broja kriterijuma (najkraći transportni put ili grupna tehnologija).
Kriterijumi efikasnosti i troškovi zaštite od buke i vibracija mogu biti odlučujući pri izboru tehnološke
opreme i projektovanju tehnoloških procesa. Kvalitetnija i skuplja oprema sa nižim nivoima buke i
vibracija, koja je zbog ove karakteristike kvaliteta skuplja, često dovodi do nižih ukupnih troškova
investiranja u odnosu na izbor jeftinije tehnološke opreme, za koju je neophodno projektovati i izvesti
skupa rešenja zaštite čovekove sredine.
Svi ovi faktori istovremeno stavljaju fenomene buke i vibracija u žižu savremenih istraživanja, posebno sa
stanovišta razvoja tehnološke opreme vrhunskog kvaliteta i osvajanja novih metoda projektovanjatehnoloških procesa, u cilju zadovoljenja zahteva međunarodnih standarda serije ISO 9000 i ISO 14000.
Slika 2.1 Uzajamni odnos fenomena buke i vibracija i čovekove okoline
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
11/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
11
Na slici 2.1 prikazan je uzajamni odnos fenomena buke i vibracija i sredine u kojoj se manifestuje.
Oscilatorni procesi u sklopovima i mehanizmima nastaju usled sudara elemenata mašina, njihovog trenja,
dejstva pobudnih sila, magnetnih polja, pulzacija i promena pritiska fluida, strujanja i drugih faktora.
Vibracije koje nastaju usled bilo kojeg od navedenih uzroka, preko krutih ili elastičnih veza pojedinih
mehanizama i sklopova, prenose se na celu mašinu ili postrojenje, generišući određeni nivo buke koja seemituje u radni prostor – do radnih mesta.
Na ukupan nivo buke na radnim mestima u velikoj meri utiče zatvoreni industrijski prostor, polazeći od
konstrukcije građevinskog objekta i njegove veličine, do izbora materijala za enterijer pogona.
Konstruktivna rešenja građevinskih objekata (zidovi, krovovi, zapremina, otvori za osvetljenje i
ventilaciju, temelji mašina) imaju najveći uticaj na prenos buke i vibracija u otvoreni industrijski prostor
izvan pogona, odakle se industrijska buka širi dalje u okolinu. Pojam životne sredine, prema slici 2.1,
obuhvata istovremeno radnu i celokupnu prirodnu sredinu koja nas okružuje.
2.2 UZROCI POJAVE VIBRACIJA I BUKE
Vibracije i buka su fizički fenomeni koji nastaju kao rezultat oscilatornih procesa u mašinskim
elementima, sklopovima i mehanizmima. Ovi procesi mogu se odigravati u čvrstim telima, tečnim ili
gasovitim fluidima.
Oscilacije materijalne sredine sa frekfencijama koje se nalaze u čujnom frekfentnom dijapazonu
registruju se kao zvuk, dok je buka neželjeni zvuk. Ova definicija obuhvata i nepovoljno delovanje zvuka
kao fizičke pojave na organizam čoveka.
Osnovni uzroci pojave vibracija i buke, slika 2.2, mogu se svrstati u četiri grupe:
1. konstrukcioni parametri,
2. tehnologija proizvodnje,
3. radni proces i
4. tehnologija održavanja
Slika 2.2 Osnovni uzroci pojave vibracija i buke izvora
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
12/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
12
Četiri grupe navedene na slici 2.2 istovremeno predstavljaju istraživačko-razvojne oblasti u kojima je
neophodno aktivno delovati na uzročnike kako bi nivo vibracija i buke opreme bio sveden na onu
vrednost koja, u datom vremenu, odgovara nivou razvoja tehnike i tehnologije. Radi toga, neophodan je
stalan aktivan odnos prema ovom problemu u čitavom "veku" proizvoda, polazeći od nastanka same
ideje u fazi istraživanja i razvoja konstrukcionih parametara, preko razvoja tehnologije proizvodnje
delova i sklopova, pravilne eksploatacije, do odgovarajuće tehnologije održavanja proizvoda ili
postrojenja. U okviru naučne discipline-terotehnologije, posebna oblast proučava metode održavanja
postrojenja po stanju, gde praćenje i analiza signala buke i vibracija daju veliki broj informacija o
elementima i sklopovima postrojenja, na osnovu čega se može prognozirati vreme pouzdanog rada i
vreme planskih zastoja, radi izvođenja opravki.
Metode delovanja na izvore buke u fazi razvoja, konstruisanja, proizvodnje i održavanja, koje imaju za cilj
eliminaciju ili smanjenje uticaja navedenih uzroka nastanka vibracija i buke, predstavljaju aktivne
metode.
Posivne metode obuhvataju sve ostale zahteve, čiji je cilj da se što manji deo emitovane energije sa
tehnološke opreme prenese dalje u okolinu, ili na radna mesta, kroz čvrsta tela ili vazdušnim putem.
2.3 KVALITET I FENOMENI VIBRACIJA I BUKE
Sa razvojem tehnike i tehnologije pojam kvaliteta dobija nove dimenzije. U početnoj fazi razvoja
proizvoda, ili u periodu razvoja društva koji odgovara njegovom nižem tehničko-tehnološkom nivou, kao
karakteristike kvaliteta se utvrđuju samo "osnovne performanse", koje zadovoljavaju "osnovne zahteve".
U toku daljih faza života proizvoda, zahvaljujući razvoju nauke i ukupnom tehničko-tehnološkom razvoju,
neke karakteristike, ranije smatrane za "sporedne", svrstavaju se u grupu "osnovnih" i često postaju
dominantne.
Analizirajući predviđanja razvoja ili tehnologija, na bazi poznatog razvoja u prošlosti, kao pogodan model
može se usvojiti "logistička" ili "S-kriva", koja predstavlja nivo naučnog i tehnološkog (NT) razvoja u
funkciji vremena – prikazana isprekidanom linijom na slici 2.3.
Na osnovu procene kretanja ukupnog nivoa vibracija i buke u radnoj i životnoj sredini kroz istoriju, a
posebno u zadnjih 50-100 godina, može se zaključiti da je nivo vibracija i buke zabeležio najveći porast
baš u periodu najbržeg uspona tehnike i tehnologije. Ovu zakonitost, koja povezuje predviđanje nivoa
tehničko-tehnološkog razvoja društva i procenu kretanja ukupnog nivoa vibracija i buke u toku vremena,
pokazanu na slici 2.3, treba posmatrati statistički za veliki broj proizvoda čije ukupno delovanje izaziva
promene u radnoj i životnoj sredini.
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
13/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
13
Slika 2.3 Zavisnost naučnog i tehnološkog razvoja društva i promene nivoa buke ili ugroženosti okoline
Dijagrami na slici 2.3 pokazuju da u određenom vremenskom periodu kriva porasta nivoa vibracija i buke
mora dostići svoj maksimum, nakon čega će pod dejstvom razvijene svesti o štetnim dejstvima i na
osnovu ekonomskih argumenata kao i novih naučnih otkrića ili istraživačko - razvojnih aktivnosti (nove
metode konstruisanja, novi materijali, nove tehnologije i metode zaštite), doći do postepenog pada nivoa
vibracija i buke. Ovaj proces se odvija u današnje vreme, ili šire posmatrano – u periodu formiranja
industrijskog društva, kada su ogromni istraživačko - razvojni potencijali angažovani na otkrivanju novih iprimeni postojećih znanja u cilju postizanja višeg tehničko - tehnološkog nivoa i kvaliteta proizvoda.
Kojom će brzinom opadati i na kom će se nivou zadržati ukupan nivo buke i vibracija u radnoj i životnoj
sredini, zavisi od velikog broja društvenih i tehničko-tehnoloških faktora, što je na slici 2.3 pokazano
šrafiranom površinom dijagrama.
Ukupni nivoi emitovanih vibracija i buke poslednjih godina predstavljaju jednu od "osnovnih"
karakteristika kvaliteta tehnologija i ogromnog broja proizvoda: automobili, avioni, električni
transformatori, alatne mašine i druga tehnološka oprema. Danas se dozvoljeni nivoi emitovanih
vibracija i buke ograničavaju i međunarodnim propisima i preporukama.
Visoke vrednosti vibracija i buke proizvoda i tehnološke opreme siguran su pokazatelj njihovog nižegtehničko-tehnološkog nivoa, niže tačnosti i pouzdanosti. Najefikasniji put u metodologiji zaštite od buke
i vibracija, očigledno je delovanje različitim aktivnim metodama da se u elementima mehanizama i
sklopova mašina i u radnim procesima smanji njihovo generisanje i emisija. Iz tog razloga je savremeni
razvoj proizvoda čvrsto vezan za koncept razvoja "tihih mašina", koji obuhvata razvoj tihih unificiranih
mehanizama, sklopova i agregata, na osnovu novih kinematskih rešenja, poboljšanih konstrukcionih
oblika i dinamičkih karakteristika, novih konstrukcionih materijala i elemenata za prigušenje vibracija i
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
14/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
14
apsorpciju zvuka. Pored konstrukcionih zahteva, neophodno je unapređivati nivo tehnologije izrade
elemenata i montaže sklopova, što utiče na podizanje ukupnog kvaliteta proizvoda. Posebno se
naglašava značaj pravilne eksploatacije i tehnologije održavanja, čime se kontrolišu parametri emitovane
buke i vibracija, uz njihovo zadržavanje u projektovanim granicama u čitavom radnom veku proizvoda.
2.4 DEJSTVA VIBRACIJE I BUKE (dejstva na tehnološku opremu i medicinskadejstva)
Uopšte rečeno postoje dve osnovne grupe dejstva vibracije i buke:
dejstva na tehnološku opremu i
medicinska dejstva (biološka dejstva na čoveka i žive organizme) slika 2.4
Ove dve grupe dejstava izazivaju veliki broj pratećih pojava i promena koje su locirane u najširoj oblasti:
čovek – mašina –radni prostor –okolina.
Slika 2.4 Dejstvo vibracija i buke
Dejstva na tehnološku opremu izučavaju se u različitim oblastima tehnike (mehanika, mašinski elementi,
elektronika, tehnička dijagnostika, pouzdanost, projektovanje mašina, projektovanje tehnoloških procesa
itd.), a vezana su uglavnom za dinamiku sistema, vek, pouzdanost i kvalitet proizvoda. Ovakva dejstva
zahtevaju i ozbiljna istraživanja sa ciljem iznalaženja najefikasnijih i najekonomičnijih tehničkih rešenja u
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
15/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
15
razvoju mašina i projektovanju sistema zaštite čoveka od dejstva nedozvoljenih nivoa vibracija i buke, a
često i zaštite tehnološke opreme od nepovoljnog uticaja izvora vibracija.
Dejstva vibracija i buke na čoveka su brojna, ali ni do danas nisu u potpunosti i kompleksno izučena.
Medicinska istraživanja obavljena u svetu i kod nas pokazuju visoku korelaciju sa mnogim oboljenjima:
hipertenzija, neuroza, endokrina oboljenja, ulkus i kao najočiglednije – oštećenje čula sluha, ili pri dejstvuvibracija bolest, "beli prsti" itd.
Delujući na tehnološku opremu i na čoveka istovremeno, buka i vibracije izazivaju pad produktivnosti i
kvaliteta proizvoda. Ovome doprinosi dinamička nestabilnost tehnološke opreme – posebno u procesima
automatskog upravljanja. To izaziva smanjenje sposobnosti operatora da prati i upravlja procesom rada
usled zamora i psihičke napetosti.
Buka i vibracije dovode do porasta povreda na radu usled smanjenja koncentracije i moći rasuđivanja, a
takođe izazivaju poremećaj međuljudskih odnosa usled razdražljivosti, kao i poremeća ja u porodici.
Uopšte se može uzeti da niske frekfencije vibracija (ispod 4 Hz) izazivaju opštu neugodnost sa
simptomima morske bolesti, znojenjem, bledilom, poremećajem u disanju i povraćanjem. Vibracijefrekfenci između 4 i 10 Hz izazivaju bolove u grudima i trbuhu (zbog rezonance unutrašnjih organa),
promene u pokretima disanja i mišićne konstrukcije, glavobolju i strah, dok se iznad 10 Hz javljaju brojne
smetnje u psihičkoj sferi praćene daljim pojačanjem glavobolje, smetnjama u govoru i opštim
povećanjem mišićnog tonusa sa svim posledicama koje ono povlači.
Analizirajući sva ova dejstva dolazi se do zaključka da su, pored humanih razloga vezanih za zdravstvenu
zaštitu čoveka, veoma značajni i ekonomski razlozi, koji zahtevaju blagovremeno izvođenje adekvatnih
mera zaštite od vibracija i buke. Rešavanje ovog problema u fazi razvoja i projektovanja proizvoda i
tehnologija znatno je ekonomičnije nego sanacija u fazi eksploatacije.
Može se reći da se radi o interdisciplinarnom problemu, gde medicinske, sociološke, pravne i ekonomskenauke daju odgovore na pitanje ZAŠTO, dok tehničke nauke moraju reći KAKO i kojim metodama
sprovesti optimalne mere zaštite od vibracija i buke sa gledišta efikasnosti i cene njihovog izvođenja.
2.5 AKTUELNI ZADACI
Vibracije i buka predstavljaju fenomene koji se danas moraju izučavati multidisciplinovano. Polazeći od
(početkom prošlog veka) nezavisnih proučavanja u fizici (mehanici i akustici), medicini i psihologiji, danas
se već na međunarodnom i nacionalnom planu utvrđuju strategije sa komplementarnim istraživačko-
razvojnim programima u zainteresovanim i veoma širokim naučnim oblastima.
Rezultati ovih istraživanja su od interesa ne samo za zaštitu čoveka sa medicinskog stanovišta, već imaju
veliki uticaj na razvoj tehničko-tehnoloških nauka i novih disciplina, uz očekivani ogroman uticaj i
posledice na privredni razvoj i nacionalne ekonomije pojedinih zemalja.
Sagledavajući sadašnji i budući razvoj tehnologija, tendencije uvođenja automatizacije i robotizacije na
teškim i štetnim radnim mestima (početak realizacije ideja o fabrikama bez ljudi za neke proizvodne
procese), razvoj tehnološke opreme, saobraćaja i proizvoda široke potrošnje, problem zaštite od buke i
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
16/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
16
vibracija, u najširem smislu, dobija izuzetan značaj. Razlog za ovo leži u činjenici da nije štetna samo ona
buka koja ugrožava čulo sluha, već daleko više buka koja ometa. Činjenica da buka najmanje ometa
fizičke poslove, a najviše intelektualni rad, dovodi do toga da će se zaštiti od buke u budućnosti
poklanjati sve veća pažnja i postavljati sve oštriji zahtevi u tom pogledu.
Polazeći od proučavanja stanja i pravaca budućeg razvoja u ovoj oblasti u svetu i kod nas, pri čemu buka ivibracije u radnoj sredini imaju prioritetan značaj zbog često visokih nivoa i dugog vremana ekspozicije u
toku dana, osnovni cilj budućeg razvoja je da se problem zaštite od buke u industriji rešava efikasno i
ekonomično. To se odnosi kako na projektovanje novih tehnoloških procesa i industriskih pogona, tako i
na sanaciju izgrađenih industriskih objekata kod kojih nisu sprovedene adekvatne mere zaštite, što je
sada najčešće i istovremeno najneekonomičnije.
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
17/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
17
3. SISTEM KVALITETA I UPRAVLJANJE OKOLINOM
3.1 RAZLOZI ZA RACIONALNO UPRAVLJANJE KVALITETOM I OKOLINOM
U periodu industrijalizacije, kada ubrzani razvoj privrede počinje da ugrožava čovekovu sredinu, dolaziistovremeno do nekontrolisanog porasta vibracija i buke, kao i svih ostalih zagađivača okoline, što
ilustruje slika 2.3. To izaziva porast društvene svesti o neophodnoj organizovanoj akciji koja se po pravilu
izvodi multidisciplinarno. Počevši od medicinskih istraživanja i istraživanja u tehnici, pristupa se (često
naknadno) donošenju preporuka, standarda i zakonskih propisa sa ciljem da se ograniči nivo buke i
vibracija kao i svih ostalih štetnih faktora. U ovoj fazi su nauka i tehnologija, na osnovu razvijenih znanja i
metoda, uglavnom već u stanju da ponude efikasna rešenja u razvoju proizvoda i projektovanju mera
zaštite. To za posledicu ima zaustavljanje trenda porasta i početak postepenog pada ukupnog nivoa
emitovane vibracione energije ili drugih štetnih dejstava.
Ovaj prelomni trenutak odigravao se u razvijenim zapadnim zemljama šezdesetih godina, a u razvijenim
istočnim (bivšim socijalističkim) zemljama sedamdesetih godina prošlog veka. U bivšoj SFR Jugoslaviji
ovaj proces se odvijao krajem sedamdesetih godina prošlog veka, pri čemu su značajan doprinos
pozitivnim promenama dala i jugoslovenska savetovanja sa ciljem zaštite od buke i vibracija u životnoj i
radnoj sredini čoveka.
Komponenta međunarodne naučno - tehničke saradnje je veoma značajna za realizaciju multilateralnih ili
bilateralnih istraživačko-razvojnih projekata na: odabranim višegodišnjim programima, pripremi
međunarodnih (nacionalnih) preporuka i standarda, razmeni informacija i iskustava velikog broja
zemalja. Razvijene industrijske zemlje, kao i zemlje koje su se ubrzano razvijale, veoma rano su došle do
konstatacije da je neophodna koordinirana međunarodna saradnja na rešavanju sve većih problema
vezanih za zaštitu radne i životne sredine od buke i vibracija.
Pored toga što se globalna saradnja svih zemalja sveta u vezi standardizacije odvija u okviru
Međunarodne organizacije za standardizaciju – ISO, ili šire na zaštiti čovekove okoline u okviru sistema
UN kroz programe UNEP, posebno treba istaći i saradnju na regionalnom planu. Programi na zaštiti od
vibracija i buke zauzimali su značajno mesto u saradn ji zemalja OECD-a kao i zemalja tadašnjeg SEV-a
koja je na ovim problemima započeta od sredine 60-ih godina prošlog veka, utvrđivanjem dugoročnih i
kratkoročnih programa saradnje.
Ozbiljnost problema zaštite od buke i vibracija u radnoj sredini, posebno u razvijenim zemljama, dobro
ilustruju podaci iz SAD. Prema studiji OSHA (Occupational Safety and Health) objavljenoj sredinom
sedamdesetih godina prošlog veka, iznosi se skoro neverovatan podatak da su troškovi smanjenjaindustrijske buke na radnim mestima u SAD do granice 90 dBA procenjeni na 10,5 milijardi dolara.
Navodi se i podatak da je kod oko 8,7 do 11,1 miliona Amerikanaca procenjeno trajno oštećenje sluha
kod zaposlenih, usled dejstva industrijske buke.
U istraživanjima i studijama koje su objavljene u SAD sedamdesetih godina prošlog veka utvrđeno je da
buka pored oštećenja sluha ima i šira štetna dejstva, uključujući fiziološke, psihološke i sociološke
faktore. Pokazuje se da su radnici manje zadovoljni i manje produktivni u radnoj sredini sa visokim
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
18/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
18
nivoom buke, u poređenju sa sličnim poslovima na tišim radnim mestima. Navodi se podatak da radnici
koji rade u bučnoj sredini u proseku za 1,23 % dnevno više izostaju sa posla u poređenju sa radnicima na
tišim radnim mestima, što predstavlja prosećno izgubljenu nadnicu od 115 dolara godišnje po
zaposlenom radniku.
Svi navedeni podaci govore o široko rasprostranjenom uticaju buke i vibracija u čovekovoj radnoj iživotnoj sredini, a takođe i o ogromnim sredstvima koja se u svetu ulažu u istraživanja i razvoj metoda,
materijala i proizvoda za smanjenje vibracija i buke, uz nesumljiva ekonomska opravdanja.
U okviru grupacije zemalja SEV-a svojevremeno je bio pokrenut širok program međunarodne naučno-
tehničke saradnje pod nazivom "Borba protiv buke i vibracija". Cilj ove saradnje je bio priprema
preporuka i standarda, zajednička obrada pojedinih istraživačko-razvojnih zadataka, izrada studija, razvoj
novih materijala i proizvoda, razvoj tihih mašina i opreme, razvoj metoda ispitivanja, razvoj obrazovanja i
uzajamno informisanje. Osnovne istraživačke teme u periodu 1980-1985 godine su bile:
buka i vibracije u naseljima, zgradama i zonama za odmor,
buka i vibracije u industriji,
buka i vibracije mašina, transportnih sredstava i njihovih delova i
zaštita čovekove okoline od buke i vibracija.
Zaključak obe grupacije zemalja ( OECD-a i SEV-a) bio je, još početkom osamdesetih godina prošlog veka,
da se uspešna borba na zaštiti od vibracija i buke može voditi jedino u okviru međunarodne saradnje,
kroz zajedničke dugoročne programe, u okviru kojih sve zemlje treba da izgrade i sprovedu svoje
nacionallne strategije i planove akcija. Strategije ekonomskog i društvenog razvoja mnogih zemalja
oslanjaju se na strategije razvoja nauke i tehnologije, čiju osnovu predstavljaju razvoj i primena novih
znanja.
3.2 NOVI KONCEPT UPRAVLJANJA KVALITETOM I OKOLINOM
Organizovane aktivnosti na nacionalnom planu dovele su do potrebe usaglašavanja metoda za
upravljanje (menađment) razvojem, kvalitetom i čovekovom sredinom, koje su bile inicirane još u seriji
standarda ISO 9000 iz 1987 godine, da bi se 1994 godine pojavio predlog serije standarda ISO 14000, a
iste godine i odgovarajući engleski standard za upravljanje okolinom BS 7750.
Krajem 20 veka, na osnovu iskustva razvijenih zemalja i zahteva za povećanje poverenja među
partnerima, pokreću se dva najveća globalna projekta: sistem upravljanja kvalitetom i sistem
upravljanja okolinom, koji treba da omoguće realizaciju ideje otvorenih tržišta i ciljeva održivog razvoja.
Tako se uspostavlja veza između nauke, faktora industrijskog razvoja i prirode, sa čovekom na vrhupiramide živih bića, koji svesno utiče na kvalitet sopstvenog života, prirodu i zajedničku budućnost.
Sa razvojem nauke, tehnike i tehnologije, pojam i shvatanje kvaliteta dobijaju nove karakteristike i
značaj. Novi koncept kvaliteta, prema seriji međunarodnih standarda ISO 9000, sadrži tri osnovne
dimenzije:
1. tržišnu – koja uvažava činjenicu da se na svetskom tržištu, u uslovima slobodne konkurencije , vodi
borba za osvajanje kupaca kvalitetom proizvoda i usluga, a ne samo niskom cenom,
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
19/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
19
2. poslovnu – jer strategija kvaliteta podrazumeva osposobljenost preduzeća za promene i stvaranje
poverenja između partnera, ali pre svega ostvarivanje ciljeva efektivnosti i efikasnosti, što znači sniženje
troškova, povišenje produktivnosti i profitabilnosti i
3. kvalitet življenja – koji je najteže definisati jer zavisi od opšteg nivoa kulture jedne nacije, nivoa
nauke i tehnološke razvijenosti, razvoja društvenih odnosa, bruto nacionalnog dohodka, a obuhvatazaštitu zdravlja i bezbednosti ljudi, zaštitu čovekove sredine i štednju prirodnih resursa – kao odgovor
na realne pretnje koje donosi razvijeno tehnološko društvo u sukobu sa tradicijom.
Savremeni razvoj pridaje dominantan značaj odnosima i vezama koje se uspostavljaju između ekologije i
tehnologije. Nekontrolisani privredni razvoj ima negativan uticaj na kvalitet života. Danas se teži ka tome
da se ostvari radno-intenzivna privredna ravnoteža, koja izuzetno štedljivo postupa sa energijom i
sirovinama, pri čemu se postavljaju oštre granice nužne za očuvanje ekološke životne sredine.
Postojanje direktne veze između kvaliteta života, ekonomskog razvoja i stanja životne sredine uočeno je
odmah posle Drugog svetskog rata u razvijenim industriskim zemljama. Tim pitanjem počinju da se bave i
tela UN. Do danas je održano više konferencija na kojima je upozoravano da nekoordiniran i
nekontrolisan razvoj dovodi do degradacije i pogoršanja životne i radne sredine. Na osnovu izveštaja
Komisije UN o životnoj sredini i razvoju iz 1987 godine, u kome se zahteva pre duzimanje koraka radi
promene trendova pogoršanja čovekove sredine, Generalna skupština UN donosi 1989 godine odluku o
organizovanju konferencije UN u cilju obezbeđenja "održivog razvoja".
Pojam "održivi razvoj"prvi put uspostavlja direktnu vezu između kvaliteta proizvoda, kvaliteta
tehnologija i kvaliteta života, koja se mora ozbiljno izučavati i rešavati naučnim metodama . Na
sledećim konferencijama pored tema vezanih za sve oblasti ekologije i zaštite radne i životne sredine,
posebno su razmatrani osnovni obrasci razvoja u različitim zemljama, uključujući i transfer znanja u
tehnološkom razvoju i zaštiti okoline. Pri tom se, kao osnovna tekovina civilizacije, utvrđuje pravo na
zdravu žuvotnu sredinu i pravo na razvoj, što predstavlja osnovni uslov za viši kvalitet života svake nacijei svake kulture.
Na konferencijama UN, pored razmatranja rezultata sprovođenja predhodno donešenih dokumenata u
vidu uputstava za primenu koncepta održivog razvoja za 21 vek u svim oblastima zaštite životne sredine,
posebna zabrinutost eksperata je iskazana zbog globalnih promena klime i daljeg povećanja
aerozagađenja azotnim oksidima i ugljen dioksidom - što dovodi do porasta prosečne temperature na
Zemlji usled efekta "staklene bašte". Osim toga eksperti izražavaju veliku zabrinutost zbog sve većeg
siromaštva u nerazvijenim zemljama i zemljama u razvoju, sve većeg nedostatka vode za piće i daljeg
nekontrolisanog korišćenja prirodnih resursa Zemlje – posebno šuma. Nažalost, najveći otpor za
rešavanje ovih pitanja dolazi i dalje od najrazvijenijih industrijskih zemalja koje su i dalje najveći
zagađivači štetnim gasovima – uzročnicima efekta "staklene bašte" na Zemlji.
3.3 RAZVOJ STANDARDA ZA UPRAVLJANJE OKOLINOM
Od 1992 godine u raznim zemljama su publikovani standardi ili nacrti standarda za upravljanje okolinom.
U okviru ISO sistema, izradom preporuka za osnovne elemente sistema menađmenta životne sredine
bavila se od 1991 do 1993 godine radna grupa "Strategic Advisory Group Environment" (SAGE). Ono što
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
20/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
20
je ta grupa uradila čini polaznu osnovu za aktivnosti Tehničkog komiteta ISO/TC207 "Environmental
Management", koji je osnovan juna 1993 godine. Za razvoj ovih standarda pododbori SC1 i SC2 nose
glavnu odgovornost.
Da bi se moglo uticati na razvoj međunarodnog standarda, osnovan je 1993 godine Odbor za standarde
"Osnove zaštite životne celine" (NAGUS) u okviru nemačkog Instituta za standardizaciju (DIN). Njegovzadatak je bio da kod standardizacije uključi i aspekte životne sredine koji obuhvataju izradu standarda
za audit (proveru) životne sredine, eko-bilanse, upravljanje životnom sredinom i sl.
Navodi se pregled koji treba da pruži uvid u sadašnju situaciju na području standardizacije u nekim
evropskim zemljama početkom 1996 godine a koji se odnosi na osnove za sistem upravljanja životnom
sredinom.
- Engleska BS7750
- Francuska AFNOR 30X-200
- Irska I. S. 310
- Španija UNE 77-801-93 i UNE 77-8O2-93
- ISO standardi serije ISO 14000
Savremena organizacija državnih zajednica, kao i organizacija privrednih preduzeća, koja se uspešno
realizuje uz pomoć međunarodnih standarda serije ISO 9OOO, uz posebno nastojanje da se obezbedi
poverenje društvene zajednice i partnera primenom međunarodnih standarda za upravljanje okolinom
serije ISO 14000, zahteva posedovanje specifičnih znanja neophodnih za razvoj savremenih tehnologija i
vrhunskih – konkurentnih proizvoda.
Buka i vibracije su neizbežni pratioci i tehnoloških procesa i velikog broja savremenih proizvoda, pa
nikada u potpunosti ne mogu biti eliminisani. Da bi se zadovoljili postojeći tehnički propisi u pogledudozvoljenih nivoa emitovane buke i vibracija, neophodna je primena ekspertskih znanja u razvoju i
projektovanju proizvoda i tehnologija.
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
21/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
21
4. FENOMEN ZVUKA I ZVUČNIH TALASA
4.1 POJAM ZVUKA
Zvuk je po prirodi sastavni deo svakodnevnog života i deo čovekovog okruženja. Javlja se kao pratilacmnogih životnih aktivnosti (slika 4.1) i njegovo prisustvo je evidentno gotovo u svim sferama – od
organizma čoveka, gde se manifestuje kao govor koji predstavlja jedan od najsavršenijih zvukova i
osnovno sredstvo međusobne komunikacije, pa do
zvukova koji se javljaju u prirodi ili zvukova koji su
posledica ljudskih aktivnosti u radnoj i životnoj sredini.
Zvuk je predmet interesovanja mnogih naučnih disciplina
– od inženjerskih do medicinskih i socioloških. U oblasti
inženjerskih disciplina dominiraju tri aspekta
interesovanja za zvuk kao fizičku pojavu:
zvuk kao sredstvo komunikacije
zvuk kao alat i
zvuk kao buka.
Zvuk u obliku govora predstavlja osnovno sredstvo međuljudske komunikacije i nastaje kao rezultat
kontrolisanog generisanja zvuka iz čovekovog vokalnog trakta. Drugi oblik komunikacije zvukom je
muzika kao oblik umetničkog izražavanja čoveka. Zvuk se takođe koristi kao nosač informacija u obliku
npr. znakova upozorenja kao što su zvonjava telefona, zvuk automobilske sirene ili sirene za uzbunu. U
vodenoj sredini zvuk kao nosilac informacija je nezamenljiv, s obzirom na činjenicu da se kroz vodenu
sredinu ne prostiru elektromagnetni talasi.
Zvuk se u mnogim situacijama koristi kao aktivan ili pasivan alat. Zvuk kao aktivan alat podrazumeva
korišćenje energije zvuka za izvršavanje neke specifične operacije. Primenjuje se kod ultrazvučnih kada za
čišćenje, u uređajima za ultrazvučno zavarivanje, pri osmatranju dna ispod broda generisanjem zvuka i
praćenjem prostiranja direktne i reflektovane komponente, u ultrazvučnim dijagnosričkim metodama u
medicini, kao i sistemima za aktivnu kontrolu
generisanja zvuka (bukom protiv buke).
Zvuk kao pasivan alat podrazumeva korišćenje
energije zvuka za otkrivanje pojave nekog događaja
"prisluškivanjem" izvora koji generiše zvuk.
Karakteristične primene su: slušanje rada srca ipluća pomoću stetoskopa, osluškivanje rada ventila
kod motora, primena u sistemima za detekciju
curenja ventila u velikim sistemima, dijagnostika
stanja mašinskih sistema i ocena kvaliteta analizom
zvučnih signala. Slika 4.2 Zvuk kao buka
Slika 4.1 Zvuk kao stalni pratilac životnih
aktivnosti
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
22/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
22
Veoma često zvuk svojim delovanjem može uznemiravati i ugrožavati čoveka i njegovo zdravlje. U takvim
slučajevima zvuk se tretira kao buka. Tehnološki razvoj društva rezultira u povećanju nivoa energije
zvuka koju generišu mašine, fabrike, saobraćaj i sl., tako da su mnogi događaji u čovekovom okruženju
(slika 4.2) praćeni generisanjem zvukova koji su neželjeni i neprijatni za okruženje i kao takvi
predstavljaju buku.
Nivo smetnji koji izaziva zvuk zavisi od karakteristika samog zvučnog signala ali i od stava primaoca zvuka
prema njemu. Tako, muzika i govor koji su korisni zvuci za one koji ih žele slušati mogu za neke druge
izgledati kao buka, posebno ako su glasni i ako se javljaju u vreme spavanja ili vođenja komunikacija. Ovo
daje subjektivnu dimenziju doživljaja zvuka u obliku buke, tako da zvuk ne mora da bude glasan da bi
predstavljao smetnju i da bi ga čovek ocenio kao buku. Npr. škripa poda, izgrebane ploče ili isprekid ani
zvuk kapanja vode iz slavine može biti isto tako ometajući kao i glasna grmljavina.
Ocena stepena koje izaziva buka u velikoj meri zavisi i od perioda dana – veći nivoi buke su tolerantniji u
toku dnevnog nego noćnog perioda s obzirom na aktivnosti koje se odvijaju u tim periodima dana.
Pored negativnih efekata ometanja i ugrožavanja, buka može da ima i razorno dejstvo koje se ogleda u
uništavanju materijalnih dobara i povređivanju osetljivog organa sluha. Npr. buka koja nastaje pri
nastajanju zvučnog udara može slomiti prozore i obiti malter sa zidova. Ali, sigurno je najteži slučaj kada
buka ošteti mehanizam koji je namenjen za percepciju zvuka – ljudsko uvo.
4.2 DEFINICIJA ZVUKA I BUKE
Zvuk je fizička pojava koja nastaje usled vremenski promenljivih mehaničkih poremećaja stacionarnog
stanja elastične sredine. Vremenska promenljivost poremećaja je ključni uslov za nastajanje zvuka i
pratećih pojava. Vremenski nepromenljivi poremećaji koji nastaju u elastičnoj sredini ne izazivaju
nastajanje zvuka. Vibracije i buka spadaju u grupu oscilatornih procesa – ili oscilacija, koje predstavljajunajrasprostranjeniji oblik kretanja u prirodi, pošto sva tela poseduju u većem ili manjem stepenu svojstvo
elastičnosti.
Druga važna osobina zvuka je njegova mehanička priroda, koja sama po sebi nije očigledna, tako da se
veoma često zanemaruje. Mehanička priroda zvuka je uočljiva samo u nekim slučajevima, npr.
oscilovanje membrane zvučnika i to na niskim frekfencijama. Prateće pojave zvuka, kao što su nastajanje
i prostiranje zvuka su takođe po prirodi mehaničke pojave.
Preduslov za pojavu zvuka je postojanje elastične sredine, odnosno čestica koje osciluju i učestvuju u
pojavi kretanja svojom inercijom i postojanje unutrašnjih elastičnih sila koje teže da čestice elastične
celine vrate u početno stanje kakvo je bilo pre poremećaja.
Promene položaja čestica usled pojave zvuka, odnosno vremenski promenljivih mehaničkih poremećaja,
predstavljaju zvučne oscilacije koje su praćene promenama pritiska i gustine elastične sredine oko
njihovih ravnotežnih vrednosti.
Ukupni pritisak, pt i gustina elastične sredine, ρt imaju svoju statičku i promenljivu komponentu:
pt = ps + p(t) ρt = ρs + ρ(t)
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
23/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
23
Zvučni pritisak, p(t) predstavlja promenljivu komponentu ukupnog pritiska u nekoj tački elastične
sredine, koja se superponira statičkom pritisku. Zvučni pritisak nastaje kao rezultat generisanja zvuka i
prostiranja zvučnih talasa.
Promene zvučnog pritiska su u većini slučajeva male u poređenju sa vrednostima u ravnotežnom stanju –
statičkim pritiskom. Za slučaj prostiranja zvuka kroz vazduh statički pritisak odgovara atmosferskompritisku. Na slici 4.3 ilustrovan je odnos promenljive komponente ukupnog pritiska (zvučnog pritiska) u
odnosu na atmosferski pritisak.
Jedinica za pritisak i zvučni pritisak je Paskal (P a)
koji je dimenziono definisan kao (N/m2). Ranije
korišćena jedinica za pritisak je mikrobar (µb) koja
je sa paskalom povezana relacijom 1Pa = 10µb.
Statička konponenta pritiska u vazduhu
(atmosferski pritisak) pod normalnim uslovima ima
vrednost 100kPa . Zvučni pritisak se kreće u opsegu
od 2 · 10-5Pa (najtiši zvuk koji ljudsko uvo može daregistruje) do reda nekoliko paskala (veoma jaki
zvuci).
Buka je, prema najčešće korišćenoj definiciji, svaki neželjeni zvuk. Buka ima iste fizičke karakteristike
kao i zvuk ali se razlikuje od zvuka po tome što izaziva i različite psihofiziološke senzacije (smeta,
uznemirava, ugrožava) i štetna dejstva na zdravlje čoveka.
Različite osobe imaju različiti stav prema željenom i neželjenom zvuku, tako da neki zvuk može biti buka
za neku osobu, a veoma prijatan događaj za druge. Prema tome, buka je samo subjektivna kategotija,
dok je zvuk fizička kategorija.
4.3 NASTAJANJE ZVUKA
Zvučne oscilacije, odnosno zvuk, nastaju pod dejstvom spoljašnje sile koja izvodi iz ravnotežnog položaja
čestice elastične sredine i podstiče ih na oscilatorno kretanje oko ravnotežnog položaja. Spoljašnja sila
koja izaziva poremećaj sredine naziva se izvor zvuka.
Izvor zvuka može biti svako telo koje u elastičnoj sredini izvodi mehaničke oscilacije i na taj način izaziva
poremećaj sredine, saopštavajući pri tome zvučnu energiju koju generiše česticama elastične sredine u
neposrednoj okolini. Primeri izvora zvuka u obliku tela su: zvučnici, muzički uređaji, motori različitih
vrsta, mašine i sl.
Izvor zvuka može biti i neki proces koji generiše zvučnu energiju. Zvuk se tada javlja kao uzgredna pojava
određenim fizičkim procesima. Primeri takvih izvora su električni luk ili grom, gde zvuk nastaje u toku
električnog pražnjenja u vazduhu, ali i zvuk koji nastaje u procesu sagorevanja goriva u gorionicima
različitih namena.
Izvor zvuka stvara zvučnu energiju na račun nekog drugog oblika energije iz neakustičkog domena,
transformišući taj oblik energije u mehaničku energiju oscilovanja čestica elastične sredine.
Slika 4.3 Odnos statičkog i zvučnog pritiska
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
24/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
24
Transformacijom energije, energija izvora se prenosi na okolnu sredinu. Mehanizmi nastajanja zvuka
kojima izvori predaju energiju okolnoj elastičnoj sredini mogu biti različiti:
vibracije površina krutih tela,
prinudna pulsiranja vazdušne struje,
turbulencije u fluidima i brza termička dejstva.
Nastajanje zvuka vibracijama površina krutih tela može se opisati klipom čije pomeranje izaziva
poremećaje elastične sredine. Nastajanje i prostiranje poremećaja nastaje mehaničkim pomeranjem
čestica elastične sredine, odnosno kompresijom i ekspanzijom dovoljno brzim kretanjem tvrde površine.
Karakteristični primeri ove vrste izvora buke su kućišta mašina čiji zidovi generišu zvuk, kao i pregradni
zid koji razdvaja dve prostorije.
Proces nastajanja zvuka prinudnim pulsiranjem vazdušne struje ima dva stepena, odnosno podprocesa:
stvaranje struje fluida koji se nalazi u jednolikom kretanju i rad mehaničkog sistema koji dovoljno
velikom brzinom na neki način fizički preseca tu struju. Zbog načina na koji je realno moguće izvestipresecanje vazdušne struje dovoljno velikom brzinom, zvuk koji nastaje na ovakav način karakteriše se
osnovnom frekfencijom i postojanjem većeg broja viših harmonika. Osnovnu frekfenciju određuje broj
presecanja struje fluida u sekundi. Na ovom principu generišu zvuk, između ostalih, zvučne sirene i
ventilatori kod kojih jedna komponenta zvuka nastaje presecanjem struje vazduha njihovim lopaticama.
Turbulencije u fluidu mogu nastati fizičkim uticajem prepreka na ravnomerni tok fluida. Svako
odstupanje od ravnomernosti proticanja koja pri tome nastaju predstavlja poremećaj koji se manifes tuje
oscilacijama čestica elastične sredine. Oscilacije čestica generišu zvuk koji se od mesta nastanka dalje širi
kroz fluid. Karakterističan predstavnik ove kategorije izvora je zvuk aviona koji nastaje usled turbulencije
vazduha pri kretanju aviona. Turbulencijama nastaje i zvuk na ventilacionim rešetkama i zvuk usled
kretanja vode u vodovodnim kanalima.
Kod realnih izvora koji se sreću u čovekovom okruženju česte su kombinacije više mehanizama nastajanja
zvuka. Taj slučaj se javlja u procesu rada raznih mašina i uređaja. Oni se ponašaju kao složeni izvori u
čijem se radu mogu prepoznati karakteristike različitih mehanizama nastajanja zvuka. Zbog toga je talasni
front koji nastaje na površinama realnih izvora veoma složen.
Za jednostavnije opisivanje rada složenih izvora zvuka koriste se jednostavniji modeli izvora zvuka čijom
se konbinacijom mogu modelirati mehanizmi nastajanja zvuka kod složenih izvora.
Ukupno zvučno polje koje nastaje kao rezultat rada složenih izvora zvuka prikazuje se kao superpozic ija
polja koji stvaraju elementarni izvori zvuka tipa:
monopola,
dipola i
kvadropola.
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
25/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
25
4.4 PROSTIRANJE ZVUKA
Kada izvor zvuka osciluje, izaziva promene gustine
u okruženju čime se generišu zvučni talasi (slika
4.4).
Kada izvor osciluje u jednom smeru, čestice koje se
nalaze neposredno uz izvor, potisnute su i na taj
našin se povećava gustina sloja sredine neposredno
uz izvor. U tom sloju dolazi do zgrušavanja čestica
koje prodiru u naredni sloj, potiskujući njegove
čestice ka sledećem sloju čime se oscilacije izvora
prenose na daljinu, sa sloja na sloj.
Kada izvor osciluje u suprotnom smeru, u sloju neposredno pored stvara se praznina koju odmah
popunjavaju čestice najbližeg sloja. Na njihovo mesto, zbog nastalog razređenja, dolaze čestice iz
susednog sloja. Na taj način se čestice pomeraju usuprotnom smeru, a talas razređenog vazduha širi se
koncentrično odmah iza talasa zgusnutog vazduha.
Cela pojava se ponavlja, čime nastaju zvučni talasi koji
se prostiru kroz sredinu konačnom brzinom. Na taj
način se formira zvučno polje u okolini izvora zvuka.
Prostiranje zvučnih talasa se može prikazati
analogijom sa kretanjem mase obešene preko opruge
na oslonac (slika 4.5).
Ako se masa izvede iz ravnotežnog položaja (npr.
sabijanjem opruge), nastaviće da se kreće gore – dole
po sinusoidnom zakonu prolazeći kroz ravnotežni
položaj, čime nastaju mehaničke oscilacije. Prilikom
kompresije i ekspanzije opruge, nastale promene se
prostiru duž opruge.
Kompresije i ekspanzije molekula vazduha, koje nastaju kada osciluje izvor zvuka, slično se prostiru kroz
elestičnu sredinu stvarajući zvučne oscilacije koje se prenose na daljinu zvučnim talasima.
Zvučni talas se može definisati kao poremećaj koji se prostire kroz elastičnu sredinu, prenoseći energiju s
jedne lokacije na drugu. Poremećaj koji izaziva zvučni talas javlja se u obliku talasnog fronta koji se možedefinisati kao površina na kojoj sve čestice sredine imaju istu fazu kretanja.
Za pojavu zvuka i zvučnih talasa od značaja je postojanje elastične sredine, gde delovi sredine (molekuli ili
grupe molekula) mogu biti izvedeni iz ravnotežnog položaja i podstaknuti na oscilatorno kretanje.
Karakteristike sredine određuju karakter i vrstu nastalih zvučnih talasa. Kako se elastične sredine mogu
podeliti na čvrsta tela sa jedne strane i fluide sa druge strane, gde se pod fluidima podrazumevaju gasovi
Slika 4.4 Prostiranje zvučnih talasa
Slika 4.5 Analogija mehaničkih i zvučnih
oscilacija
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
26/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
26
i tečnosti, potrebno je razmotriti prostiranje zvučnih talasa kroz gasovite, tečne ili čvrste sredine. Pri
tome treba imati na umu da se zvuk i zvučni talasi ne prostiru kroz vakum.
Zvučni talasi se mogu prostirati u zavisnosti od sredine kao:
longitudinalni talasi,
transverzalni talasi,
fleksioni talasi,
ekstenzioni talasi i
površinski talasi.
Navedeni oblici oscilovanja se razlikuju po pravcu oscilovanja čestica elastične sredine u odnosu na
pravac prostiranja talasa.
4.5 KARAKTERISTIČNE VELIČINE ZVUČNOG TALASA
Osnovne veličine koje opisuju prirodu poremećaja u elastičnoj sredini koje izazivaju zvučni talasi iprostiranje zvučnih talasa su:
fekfencija oscilovanja, f(Hz), u frekfenciskom
domenu, odnosno period oscilovanja, T(s), u
vremenskom domenu,
talasna dužina, λ (m) i
brzina prostiranja zvučnih talasa – brzina
zvuka, c (m/s).
Frekfencija i talasna dužina opisuju prirodu nastalih
poremećaja u sredini kroz koju se prostiru zvučnitalasi, dok brzina zvuka opisuje samo prostiranje
zvučnih talasa. Frekfencija i talasna dužina su
međusobno povezane brzinom zvuka, a njihov odnos
je prikazan na slici 4.6.
Frekfencija
Veličine koje opisuju prirodu poremećaja u sredini mogu se ilustrovati primerom klipa koji je smešten na
jednom kraju cevi u obliku npr. cilindra koji se pomera napred – nazad konstantnom brzinom od n puta u
sekundi (slika 4.7). Opisano kretanje klipa u cilindru izaziva naizmenično kompresiju i ekspanziju čestica
elastične sredine u određenim oblastima, što za posledicu ima promenu zvučnog pritiska odmaksimalnog do minimalnog zvučnog pritiska prema zakonu koji odgovara načinu promene pobudne sile
(odnosno oscilovanja klipa).
Slika 4.6 Ilustracija odnosa frekfencije i
talasne dužine
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
27/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
27
Slika 4.7 Ilustracija talasne dužine i perioda oscilovanja
Jedan kompletan ciklus promena zvučnog pritiska odgovara jednom kompletnom ciklusu kretanja klipa
napred – nazad – napred. Za isto vreme svaka čestica elastične sredine izvrši jedan kompletan ciklus
oscilovanja oko ravnotežnog položaja. To vreme se definiše kao period oscilovanja.
Sa druge strane, učestanost kojom se opisane pojave dešavaju opisuje frekfencija zvuka, koja definiše
koliko često čestica osciluje oko ravnotežnog položaja. Može se izračunati kao broj periodičnih promena
položaja čestica oko ravnotežnog položaja u jedinici vremena:
, (Hz)n f t
Jedinica za frekfenciju je Herc. Frekfenciji od 1Hz odgovara jedan kompletan ciklus promena u sekundi.
Period oscilovanja je recipročna vrednost frekfencije oscilovanja:
1, (s)T
f
Manjoj frekfenciji odgovara veći period oscilovanja (slika 4.8 – levo) i obrnuto, većoj frekfenciji odgovara
manji period oscilovanja (slika 4.8 – desno).
Slika 4.8 Odnos frekfencije i perioda oscilovanja
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
28/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
28
Talasna dužina
Ako se klip sa slike 4.7 pomera po sinusoidnom zakonu, određenom frekfencijom, izazvaće promene
zvučnog pritiska duž cevi po istom sinusoidnom zakonu. Signal koji opisuje promene zvučnog pritiska
sastojaće se iz određenog broja ponovljenih maksimuma i minimuma, koji odgovaraju oblastima gde
dolazi do maksimalne kompresije ili ekspanzije čestica elastične sredine kroz koju se prostire zvučni talas.
Talasna dužina zvuka, λ(m) predstavlja rastojanje između dva maksimuma ili dva minimuma u signalu koji
opisuje promene neke od veličina zvuka (zvučni pritisak, gustina sredine) koje karakterišu prostiranje
poremećaja – zvučnog talasa kroz sredinu.
Brzina zvuka
Dok frekfencija daje odgovor na pitanje – koliko se često dešavaju promene u elastičnoj sredini pri
prostiranju zvučnih talasa, brzina zvuka daje odgovor na pitanje – koliko se brzo te promene prostiru kroz
elastičnu sredinu, odnosno kojom se brzinom izazvani poremećaj – zvučni talas prenosi od izvora zvuka
kroz sredinu, sa čestice na česticu.
Brzina zvuka se definiše kao rastojanje koje poremećaj – zvučni talas pređe u jedinici vremena:
, (m/s)d
ct
Brzina zvuka zavisi od sredine kroz koju se prostire i to od:
- inercionih osobina sredine (mase, gustine) ρ1 > ρ2 c1 < c2,
tako da je brzina zvuka tri puta veća u helijumu nego u vazduhu,
- elastičnih osobina sredine (deformabilnosti, elastičnosti, fleksibilnosti),
C čvrsta tela > C tečnost > Cgas
(Iako čvrsta tela imaju veću gustinu, pa bi shodno inercionim osobinama brzina zvuka bila manja nego
npr. tečnostima, jača elastična veza između čestica čvrstih tela utiče da brzina zvuka kroz čvrsta tela bude
najveća).
- temperature sredine.
U idealnim gasovima, kao što je vazduh, pri adijabatskim procesima brzina zvuka je jednaka:
s
s
pc
gde je:
- odnos specifičnih toplota pri stalnom pritisku i stalnoj zapremini: p
v
c
c
ps – pritisak sredine u stacionalnom stanju i
ρs – gustina sredine u stacionalnom stanju.
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
29/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
29
Za većinu gasova odnos pritiska i gustine sredine u stacionarnom stanju je nezavisan od pritiska, pa se
brzina zvuka ne menja sa promenama pritiska sredine. Odnos pritiska i gustine je proporcionalan
temperaturi, tako da se za vazduh dobija zavisnost brzine zvuka od temperature u obliku:
0 273
T c c
gde je: c0 – brzina zvuka pri apsolutnoj temperaturi vazduha od T=2730K.
T – apsolutna temperatura vazduha, (0K)
Izražavanjem temperature u 0C dobija se izraz koji pokazuje u kojoj se meri brzina zvuka menja sa
temperaturom:
c = c0 + 0,6θ
gde je: c0 – brzina zvuka pri temperaturi θ =00C
θ – temperatura vazduha, (0C).
Gustina vazduha pri normalnom atmosferskom pritisku i temperaturi od 00C ima vrednost ρ0 = 1,2kg/m3,
tako da je brzina zvuka u vazduhu pri istim uslovima – c0= 331m/s. U nekim slučajevima za ovu brzinu zvuka
mogu se sresti i vrednosti od 331,4m/s i 331,6m/s tako
da se izraz za brzinu zvuka može napisati u obliku:
c = 331 + 0,6 θ
i grafički predstaviti kao na slici 4.9 za uobičajene
temperature koje se sreću u čovekovom okruženju.
Vrednosti brzine zvuka u ostalim sredinama razlikuju se
od brzine u vazduhu i uglavnom su veće od nje.
Vrednosti brzine zvuka pri sobnoj temperaturi za
neke gasove i tečnosti date su u tabeli 1.
Tabela 1. Brzina zvuka u gasovima i tečnostima pri sobnoj temperaturi
Slika 4.9 Zavisnost brzine zvuka u vazduhu od
temperature
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
30/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
30
Brzina zvuka u čvrstim telima zavisi i od vrste materijala ali i od fizičkih oblika zbog različitih oblika
oscilovanja u sredinama čije su sve poprečne dimenzije veće od talasne dužine sredine gde je bar jedna
dimenzija mala u poređenju sa
talasnom dužinom (šipke ili ploče).
Vrednosti brzina zvuka pri sobnoj
temperaturi za neke materijale date
su u tabeli 2.
Odnos talasne dužine ifrekfencije
Osnovne veličine koje opisuju
prirodu poremećaja u elastičnoj
sredini koje izazivaju zvučni talasi
(frekfencija i talasna dužina) i
veličine koja opisuje prostiranje
zvučnih talasa (brzina zvuka)
povezane su relacijom:
c
f
odakle proizilazi da:
- brzina zvuka ne zavisi ni od talasne dužine ni od frekfencije, iako se iz prikazanog izraza može
izračunati brzina zvuka na osnovu frekfencije i talasne dužine,
- su frekfencija i talasna dužina međusobno zavisne veličine, inverzno proporcionalne, tako da kada se
frekfencija smanjuje – talasna dužina se povećava i obrnuto, kada se frekfencija povećava – talasna
dužina se smanjuje (slika 4.10).
Slika 4.10 Ilustracija međuzavisnosti talasne dužine i frekfencije.
Tabela 2. Brzina zvuka u čvrstim telima pri sobnoj temperaturi
-
8/18/2019 ZASTITA OD BUKE.pdf
31/201
Zaštita od buke i vibracija – Miodrag Grubiša
31
5. KARAKTERISTIKE VIBRACIJA I BUKE
5.1 KARAKTERISTIKE KRETANJA – talasna jednačina
Vibracije i buka spadaju u grupu oscilatornih procesa – ili oscilacija, koje predstavljaju najrasprostranjenijioblik kretanja u prirodi, pošto sva tela poseduju u većem ili manjem stepenu svojstvo elastičnosti. Kada
se telo, pod dejstvom sila, deformiše u granicama elastičnosti i zatim prepusti dejstvu elastičnih sila,
počeće da osciluje, pri čemu njegovi pojedini delovi vrše oscilacije oko svojih prvobitnih položaja
ravnoteže u nedeformisanom stanju. Na isti način se može posmatrati i kretanje krutih tela (temelji
mašina, mašine sa krutim postoljima itd.), koja mogu pod dejstvom spoljašnjih sila da oscilu ju kao celina.
Oscilacije se mogu klasifikovati sa različitih gledišta, pa se tako mogu podeliti prema:
fizičkoj prirodi oscilatornih kretanja,
karakteru diferencijalnih jednačina kretanja kojima se opisuju različite oscilacije
uzročnicima oscilatornih kretanja, veličini amplituda ovih kretanja i
broju stepeni slobode, itd.
Prema svojoj fizičkoj prirodi oscilacije mogu biti: mehaničke, električne, elektromagnetne,
termodinamičke, akustičke itd. i sva oscilatorna kretanja se pokoravaju izvesnim opštim zakonima.
Svako deformabilno telo se može posmatrati kao sistem sa beskonačno stepeni slobode (postolje
mašina, poklopci i membrane, štapovi, itd.). Međutim, ako u sastav oscilatornog sistema ulaze
deformabilna tela, čije se mase mogu zanemariti u poređenju sa masom drugih tela koja se mogu
top related