Zajártalom - alapfogalmak, mérés, következmények és megelőzés

Az elmúlt években egyre nagyobb hangsúlyt kapott a munkabiztonság, és a vonatkozó szabványok egyre szigorúbbak lettek. Ha a "Használjon hallásvédőt" szimbólum (1. ábra) szerepel a használt elektromos kéziszerszámokon, vagy a hozzájuk tartozó dokumentációban, akkor nincs min gondolkodni: a hallásvédelem használata kötelező!

Az elektromos kéziszerszámok használati utasításaiban a műszaki paraméterek részben a legfontosabb adatok, mint például a teljesítmény, fordulatszám stb. mellett a készülék zajszintjére vonatkozó információkat is talál. A legtöbb felhasználó nem is regisztrálja ezt az adatot, és ha regisztrálja is, keveseknek van fogalma arról, hogy mit jelent, és mi következik belőle a készülék biztonságos használatára vonatkozóan.

A zajszint feltüntetése kötelező, és egyes esetekben egyetlen értékként (zajszint) van megadva, de - legalábbis az elektromos kéziszerszámok esetében - gyakrabban találkozunk a hangnyomásszint (Sound Pressure Level - SPL) és a hangteljesítményszint (Sound Power Level - SWL) megadásával, miközben:

A hangnyomásszint a hang által kiváltott nyomás mértéke egy referencia hangnyomáshoz képest. A hang intenzitására utal a tér egy adott pontján, egy adott időpontban. A hangnyomásszint mérése figyelembe veszi a hangtérben fellépő nyomásingadozásokat, és meghatározza, hogy ezek hogyan hatnak a fülre.

1. ábra. "Használjon hallásvédőt" piktogram

A hangteljesítményszint azt a teljes teljesítményt fejezi ki, amelyet egy adott hangforrás a környezetébe sugároz, függetlenül a környezeti körülményektől vagy a távolságtól. Egy hangforrás által kisugárzott teljes teljesítményre utal, függetlenül attól, hogy a nyomáshullámok hogyan terjednek a térben. A hangteljesítményszint megadja a hangforrás hozzájárulását a környezeti zaj értékéhez.

A hang a mechanikai hullámok akusztikus megnyilvánulása egy anyagi közegben, a spektrumnak az a része, amelyet az ember a hallásával érzékelni képes. Ezek jellemzően a 20-20 000 Hz közötti frekvenciák, bár vannak kivételesen jó hallású emberek, akik mélyebb vagy magasabb hangokat is hallanak.

2. ábra. Az állatok hallásának frekvenciatartománya az emberéhez képest

Az emberi hallás által nem érzékelhető, alacsonyabb frekvenciájú (azaz 20 Hz-nél alacsonyabb) hangokat infrahangoknak, a 20 000 Hz-nél magasabb frekvenciájú hangokat pedig ultrahangoknak nevezzük.

Az állatok hallásának frekvenciatartománya jelentősen eltérhet az emberek hallástartományától (2. ábra). A hallás az állatoknál az szükségleteik és a környezetük alapján fejlődött ki, és a legtöbb esetben elmondható, hogy "jobb" hallásuk van, mint az embernek. A kutyák és macskák például 60-80 kHz-ig, a delfinek 150 kHz-ig, a denevérek pedig 200 kHz-ig hallják az ultrahangot. Az elefántok viszont nagyon mély hangokat is hallanak, akár 14 Hz-ig (infrahang).

A hang minden környezetben másképp terjed, és ez a környezet fizikai tulajdonságaival, sűrűségével, hőmérsékletével és nyomásával függ össze. Általánosságban elmondható, hogy sűrűbb anyagokban a hang gyorsabban terjed, és intenzitása a távolsággal együtt kisebb mértékben csökken. Ennek az az oka, hogy a sűrűbb anyagokban kisebbek az anyagrészecskék közötti távolságok, amelyek átadják egymásnak a rezgési energiát. A sűrűség mellett a hang terjedési sebességére az anyag rugalmassági tulajdonságai is hatással vannak, amelyben a hang terjed (az úgynevezett Young rugalmassági modulus). A rugalmasság hatása a terjedési sebességre egyes esetekben nagyobb lehet, mint a sűrűségé, és a hangsebesség ezen kívül az anyag egyéb fizikai és kémiai tulajdonságaitól is függ.

Csak hogy el tudjuk képzelni: levegőben normál hőmérsékleten és nyomáson a hang 343 m/s sebességgel terjed, vízben kb. 1500 m/s sebességgel, acélban pedig kb. 5000 m/s sebességgel.

A hangnak három alapvető jellemzője van: a hangmagasság, a hangerő és a hangszín (3. ábra).

A hangmagasságot a hanghullám frekvenciája határozza meg - minél magasabb a frekvencia, annál magasabb a hangmagasság (és fordítva). A frekvenciát hertzben (Hz) adják meg, és az érték a másodpercenkénti rezgések számát jelenti (pl. 50 Hz 50 rezgés/másodperc, 1 kHz 1000 rezgés/másodperc stb.). Minél több a másodpercenkénti rezgések száma, annál rövidebb a hullám (és annál magasabb a hang) - itt fordított arányosság érvényesül. A rezgés hosszát hullámhossznak nevezzük, és λ-vel jelöljük.

A hangerő a hullám amplitúdójával függ össze, és - minél nagyobb az amplitúdó a annál nagyobb a hangerő és hangosabb a hang.

A hangszín az emberi fülben érzékelt hang tulajdonságát jelenti. Valójában a hang nemcsak az alapfrekvenciát (vivőfrekvenciát) tartalmazza, hanem más frekvenciákat is - ezeket nevezzük felharmonikusoknak. Ezek az alapfrekvencia egész számú többszörösei, és amplitúdójuk általában kisebb, mint a vivőfrekvencia amplitúdója.

3. ábra. Hullámhossz (λ), amplitúdó (a), alap- (1) és felharmonikus (2,3) frekvenciák

A zenei hangok, mint például a hangszerek által keltett hangok, szép és egyenletes lefolyásúak. Hangoknak azokat a hanghullámokat tekintjük, amelyeknek változatlan frekvenciájuk van. Ezeket a hangokat még nagyobb hangerőn is "kellemesnek" érzékeljük.

4. ábra. Példa a zajfrekvencia hullámformájára

Zajnak tekintünk minden kellemetlen, zavaró, nem kívánt vagy káros hangot. Számos különböző, szabálytalan frekvenciájú és amplitúdójú, diszharmonikus akusztikai struktúra kombinációja. Interferenciájuk után a zaj hullámformájának grafikus ábrázolása például a következőképpen nézhet ki (4. ábra).

A zaj egészségre gyakorolt negatív hatásait tekintve a legfontosabb jellemző a zaj intenzitása. Ezt mérhetjük hangszintmérővel vagy hangnyomásmérővel, amely egy olyan eszköz, amely precíziós mikrofonnal méri a hang/zaj intenzitását, átalakítja váltakozó feszültséggé, majd ezt egy decibelben kalibrált skálával ellátott feszültségmérőn megjeleníti.

Egyes fizikai egységeket, illetve azok érzékszervi észlelését könnyű elképzelni, mert olyan tárgyakhoz és jelenségekhez társítjuk őket, amelyekkel nap mint nap találkozunk, és automatikusan, öntudatlanul is képesek vagyunk felmérni őket. Mindenki azonnal el tudja képzelni, hogy mit jelent egy méter, egy liter vagy egy kilogramm.

A zaj mértékegysége a decibel (dB). Ez azonban olyan mértékegység, amelyet nem teljesen könnyű elképzelni. Ez egy arányt kifejező egység, amely az emberek tudatalattijában főként a hangerősség mértékegységeként van rögzülve, de a valóság némileg más. Bár az akusztikában is használják, elsősorban egy általános "mértékegység", amely két érték arányát fejezi ki. Elsősorban az elektrotechnikában használják, pl. a jel-zaj arány, az antennaerősítés, a kimeneti jelszint csillapítása a bemeneti jelszinthez képest egy áramkörön való áthaladás után, stb... kifejezésére.

A másik ok, amiért a decibel nem tartozik a legkönnyebben elképzelhető mértékegységek közé, az, hogy logaritmikus egység. Az emberi test és így a hallás is logaritmikusan érzékeli a külső ingereket azok intenzitásához viszonyítva. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy az alacsony intenzitású ingerek kis változásait is jelentősnek érzékelhetjük, és ez fordítva is igaz: a nagy intenzitású ingerek nagy változásai is jelentéktelennek tűnhetnek.

Az, hogy logaritmikus egységről van szó, azt jelenti, hogy minden 10 dB növekedés a hangintenzitás tízszeres növekedését jelenti. Például egy 70 dB-es hang tízszer hangosabb (és ezért nem 10 "valamivel" hangosabb), mint egy 60 dB-es hang. Vagy más kifejezéssel: a hangintenzitás 3dB növekedése (csökkenése) a szubjektíven érzékelt hangerősség kétszeresét (felét) jelenti.

A könnyebb megértés érdekében a zajszinteket gyakran néhány tipikus, jól ismert zajforrással összehasonlítva írják le. Számos táblázat létezik különböző forrásokkal, itt az egyik:

Biztonságos zajszint:

• 0 dB – az emberi fül hallásküszöbe
• 10 dB – a falevelek távoli zaja enyhe szellőben
• 20 dB – egy karóra ketyegése
• 30 dB – suttogás
• 40 dB – zajok egy csendes lakásban, eső, csendes beszélgetés
• 50 dB – nappali utcai zaj, csendesebb mosógép
• 60 dB – normál beszéd
• 70 dB – autómotor, zajos utca, akkus csavarozó

Kockázatos zajszint:

• 80 dB – kiabálás, nagy forgalom zaja, hajszárító, porszívó
• 90 dB – mozgó vonat, hangos zene
• 100 dB – láncfűrész, bontókalapács, sarokcsiszoló, gyors motorbicikli zaja

Káros zajszint:

• 110 dB – diszkó, zajos koncert
• 120 dB – repülőgép felszállása, pirotechnikai eszközök robbanása
• 130 dB – gránátrobbanás
• 140 dB – repülőgép sugárhajtóműve vagy lövöldözés közvetlen közelről

A tárgyalt téma másik ellentmondásos aspektusa, hogy a zaj érzékelése erősen szubjektív. Ha egy fa léc egy méter hosszú, az minden ember számára ugyanazt jelenti. A zaj szintje és intenzitása is technológiailag pontosan mérhető, de a zaj érzékszervi érzékelésében számos tényező játszik szerepet, aminek következtében különböző emberek ugyanazt a zajt különbözőképpen érzékelik. Minden embernek egyéni preferenciái vannak, amelyek befolyásolják, hogy mit tart kellemesnek vagy kellemetlennek.

Zajdózis

Magánál a zaj csúcsintenzitásnál is fontosabb a zaj időtartama, vagyis a zaj dózisa. Ez azt jelenti, hogy a hallószervre egy bizonyos idő alatt mennyi hangenergia jut. A munkavállaló egy műszak során különböző ideig különböző hangnyomásszintű zajnak lehet kitéve. Ezért a zaj káros hatásainak kockázatát egy nyolcórás munkanap vagy egy munkahét tekintetében kell értékelni amely öt nyolcórás munkanapból áll.

A zaj az egyik leggyakoribb kockázati tényező a munkahelyi környezetben. Tudatosítani kell, hogy a munkahelyi túlzott zajterhelés számos egészségügyi kockázatot rejt magában, különösen, ha hosszú távú zajterhelésről van szó. A kockázatok a következők:

• akut vagy krónikus halláskárosodás, amely a legtöbb esetben visszafordíthatatlan
• sípolás, fülcsengés és a fülzúgás a túlzott zajnak való kitettség miatti halláskárosodás gyakori kísérőjelenségei
• pszichés problémák és stressz, ami megnövekedett pulzusszámot és vérnyomást, emésztési zavarokat, csökkent immunitást stb. eredményezhet

És milyen a mi elektromos kéziszerszámaink zajszintje? Hasonló a konkurens eszközökhöz zajszintjéhez, nagy különbségek nincsenek közöttük. Nem kell aggódnia a füle miatt, amikor csavarozóinkat és ütvecsavarozóinkat használja, a zajszint nem haladja meg a 75dB-t. A sarokcsiszolók vagy elektropneumatikus kalapácsok használatakor azonban erősen ajánljuk a hallásvédelmet, ahol a zajszint meghaladhatja a 100dB-t. Szerszámaink pontos zajértékeit mindig a használati utasításban adjuk meg.

Mindig szem előtt kell azonban tartani, hogy ez a számadat magának a szerszámnak a zajszintjére, illetve az "üresjáratban" működő motor zajszintjére vonatkozik. A szerszámmal végzett munka során a befogott szerszámnak a megmunkálandó anyagra gyakorolt hatása további zajt generál, amelynek intenzitása hozzáadódik magának a szerszámnak a zajszintjéhez. Ha ugyanazzal a sarokcsiszolóval egy fafelületet csiszol finoman egy lamellás tárcsával, a keletkező zaj lényegesen kisebb lesz, mintha egy vastag acélprofilt vágnánk vágótárcsával.

5. ábra. Visszhang keletkezése

És még egy dolog a teljesség kedvéért: a levegőben terjedő hangot különböző szögben verik vissza az akadályok, amelyekbe beleütközik. Ezt a jelenséget visszhangnak nevezzük (5. ábra). Egy kemény és sima anyag jobban visszaveri a hangot, mint egy puha és strukturált felületű. Ahhoz, hogy az ember érzékelni tudja a visszhangot, a hangnak legalább 0,1 másodpercig kell oda-vissza haladnia, ami a levegőben a hangsebesség mellett azt jelenti, hogy 34 m távolságot kell megtennie.

Ha tehát az akadály, például egy sziklafal, legalább 17 méterre van attól a helytől, ahol fúrunk, akkor a kalapács által kibocsátott zaj mellett a visszhangját is hallani fogjuk, ami sokkal kevésbé intenzív, de természetesen nem elhanyagolható.

A zaj emberi egészségre gyakorolt hatásait évtizedek óta kutatják, és az eredmények és következtetések bizonyíthatóak és megkérdőjelezhetetlenek.

Még a legegyszerűbb hallásvédelem, például a HERMAN TPR (6. ábra) is képes akár 32 decibellel csökkenteni az érzékelt zajszintet. Ez jelentős csökkenés: amikor egy csavarozóval dolgozunk, amelynek zajszintje 75 dB (amit közelről úgy érzékelünk, mint egy autómotor zaját, vagy egy forgalmas utca zaját), e segédeszköz használatával a zaj 43 dB-re csökken, ami egy normál beszélgetés intenzitásához vagy az emeleten lévő lakásból érzékelt utcai forgalomhoz hasonlítható.

Magasabb zajszintnél fejlettebb és hatékonyabb fejhallgató-formájú hallásvédelmet kell használni. A legfejlettebbek közé tartoznak az aktív hallásvédők, amelyek egy külső mikrofon segítségével elemzik a külső zaj jellemzőit, és elektronikusan létrehozzák a legpontosabb "ellenhullámot", amelyet a fejhallgatóba reprodukálnak, és e hanghullámok összegzésével a zaj szinte teljesen kiküszöbölhető.

6. ábra. HERMAN TPR hallásvédelem

Nagyon fontos, hogy a munka során ne legyünk könnyelműek, tartsuk be az összes biztonsági alapelvet, és óvjuk egészségünket. Az egészség a legértékesebb dolog, amink van. Sokan vannak, akik nem figyeltek oda a munkavédelmi alapelvekre, és ma már keserű mosollyal mondják: "hogyha én ezt akkor tudtam volna...".

Kulcsszavak: zajszint, halláskárosodás, munkahelyi zaj, decibel, hangfrekvencia, túlzott zaj, szerszám zajszintje, munkavédelem, hallásvédelem

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

Ing. Anton Tokár

Szoftverfejlesztő mérnökként fejeztem be egyetemi tanulmányimat, a programozással több mint 25 éve foglalkozom. Jelenleg a fő munkaköröm a Herman cégnél az, hogy koordináljam azt a csapatot, amelyik a cég weboldalát és az e-kereskedelmi megoldásainkat fejleszti. Ezen túlmenően több éves technológusi tapasztalattal rendelkezem a csiszolóanyagok gyártása területén. Szabadidőmet a hobbijaim között osztom meg, amelyek a következők: művészet, motorozás, szaxofonozás, úszás és utazás.