Prévention des risques physiques

Lutte contre le bruit

• Mouvement ondulatoire et son

• Le bruit

• Réglementation sur le bruit

• La lutte contre le bruit

N. FOURATI_ENNOURI

Mouvement ondulatoire

�Jeter un caillou à la surface de l’eau

�Formation de vagues circulaires

�Secouer l’extrémité d’une corde

� Propagation d’onde le long de cette corde

Vagues sur l’eau + onde dans une corde = exemples simples de

mouvements ondulatoires

Autres exemples :

ondes sismiques – ondes sonores2

�Toute onde mécanique provient

nécessairement d’une vibration

�Le son : source + détecteur (tympan ou

membrane d’un microphone)

3

Mouvement ondulatoire

Caractéristiques d’une onde sinusoïdale périodique

4

T = période nécessaire à l’exécution d’une oscillation complète

f = fréquence = 1/T = nombre d’oscillations par s

A = amplitude = déplacement maximum d’un point à partir de sa position d’équilibre

Aeff = A/√2 = Amplitude efficace

2 types d’ondes

� Onde transversale : déformation perpendiculaire àdirection de propagation de l’onde (corde)

� Onde longitudinale : déformationparallèle au sens depropagation de l’onde (ressort, son)

5

λ = longueur d’onde = la plus courtedistance qui sépare deux points del’onde quise déplacent en phase

v f= × λ

Exemple d’onde longitudinale

6

La membrane vibrante d’un tambour comprime et dilate

alternativement l’air � émission d’une onde longitudinale

qui se propage dans l’air

Vitesse d’une onde longitudinale

� Elle dépend de l’élasticité et de la densité du milieu

dans lequel elle se propage.

�Dans un liquide

�Dans un solide

�Dans un gaz

7

K Module de compressionv

Masse volumique du liquide= =

ρ

E Module d Youngv

Masse volumique du solide

'= =ρ

P

V

Pv

C Chaleur massique à pression

C Chaleur massique à volume

constante

constant

γ×= ργ = =

Caractéristiques d’une onde sonore

� Elle nécessite un milieu propagateur (exemple : l’air)

� Succession de couches compressées et dilatées

� Célérité «c» = vitesse à laquelle l’onde se propage [m/s]

� Durant le temps correspondant à une période T, elle parcourt une

distance λ = longueur d’onde

8

� Double périodicité :

� Temporelle : 2 points séparées temporellement par une période

T seront en phase

� Spatiale : 2 points séparées spatialement par une longueur

d’onde λ seront en phase

cc T c f

fλ = × ⇔ λ = ⇔ = λ ×

Exercice n° 1

9

D’ordinaire, il est possible d’entendre l’approche d’un

train en collant l’oreille aux rails. Combien l’onde prend

elle de temps pour parcourir les rails d’acier si le train

est à 1 km.

On donne :

�Eacier = 2,0 1011 Pa

�ρacier = 7,8 103 Kg/m3

Liquide

K Module de compressionv

Masse volumique du liquide= =

ρ

Solide

E Module de Youngv

Masse volumique du solide= =

ρ

Gaz

P

V

Pv

C Chaleur massique à pression

C Chaleur massique à volume

constante

constant

γ×= ργ = =

Le son

10

Le son

�Les ondes sonores sont des ondes de pression longitudinalesdans l'air.

�Lorsque les vibrations de la source sont ponctuelles, les frontsd'onde forment des sphères concentriques qui s'éloignent ducentre.

11

� L'intensité sonore perçue par une membrane donnée(tympan de l'oreille) diminue avec l'éloignement de la source.

Exercices

12

1. La vitesse du son dans l'air (T=15°C) vaut 340 [m/s]. Si un

observateur entend le tonnerre 5 secondes après avoir vu l'éclair, à

quelle distance de lui gronde l'orage ?

2. L'oreille humaine ne peut distinguer deux sons brefs successifs que

s'ils sont séparés d'au moins 1/10 de secondes. A quelle distance

minimale doit-on alors se trouver d'un obstacle pour que l'on puisse

entendre l'écho d'un son (à T=15°C) ?

3. La vitesse du son dans l'eau fut mesurée pour la première fois dans

la rade genevoise par Colladon et de Saussure à l'aide de deux barques

distantes de 400 [m]. D'une barque sont envoyés simultanément un

signal lumineux dans l'air et une sonnerie dans l'eau. Dans l'autre

barque, on mesure alors à l'aide d'un chronographe que le son sous

l'eau arrive 270 millisecondes après la lumière. Calculez la vitesse du

son dans l'eau.

Quelques remarques ….

13

� La vitesse du son (ou célérité C) dépend de la densité du milieu de propagation et

de la température.

� A 20°C, la vitesse de propagation du son dans :

� L’air est de 340 m/s,

� L’eau est 1480 m/s

� L’acier est de 6000 m/s.

� Plus le milieu est dense, plus la vitesse de propagation du son est importante.

� Rôle de la température :

� Augmentation de la température d’un milieu � Augmentation de l’agitation

des molécules qui le compose � la transmission du son est favorisée.

� Dans un milieu froid la vitesse du son diminue (à 0° C, la vitesse des ondes

sonore est de 331 m/s dans l’air).

� Le degré d’hygrométrie influence aussi la propagation sonore en atténuant les

hautes fréquences � plus le degré d’hygrométrie est faible (plus l’air est sec),

plus les aigus sont atténués.

� L'oreille humaine perçoit les sons compris entre 20 Hz et 20 kHz

14

Sons purs, sons musicaux et bruits

� Son pur : vibration caractérisée par une seule fréquence

� Bruit : pas de fréquence caractéristique

14

� Son musical : à la même fréquence fondamentale que le son pur s'ajoutentdes harmoniques (fréquences plus aiguës, multiples entiers de la fréquencefondamentale) qui caractérisent le timbre de l'instrument ou de la voix.

Le son� Son aigu (hautes fréquences)

Sinusoïde représentant un son pur

� Son grave(basses fréquences)

Sinusoïde représentant un son pur d'une fréquence de 300 Hz (hauteur commune à toutes les voix chantées; une basse noble descend jusqu'à 65 Hz)

� Sonsfort et faible

Intensités différentes Sinusoïdes représentant des sons de même fréquence (300 Hz)

15

Echelle des fréquences

Prévention des risques professionnels - Le bruit 4

20 Hz 200 Hz 2000 Hz 20 KHz

Domaine de l’audibilité

Sonsgraves

Sons inaudiblesInfra-sons

SonsinaudiblesUltra-sons

Sons aigus

Sonsmédiums

Prévention des risques professionnels - Le bruit 65

Grandeurs physiques

associées aux ondes

acoustiques

17

Puissance, intensité et pression acoustique

� Puissance: Une source sonore est caractérisée par sa puissance

acoustiqueW et par ses fréquences de vibration.Ces caractéristiques

sont propres à la source.

� Intensité acoustique: puissance acoustique par unité de surface[W/m2]

� Pression acoustique: différence entre la pression instantanée de l’air en

présence d’ondes sonores et la pression atmosphérique[Pa]

� pac = pTotale- patm

18

Différence entre puissance et pression acoustique

� Un radiateur a sa propre puissance thermique (Watt)

� La température (°C):

� Se mesure avec un thermomètre

� Elle dépend de :

• Puissance du radiateur

• Environnement (distance entre le radiateur et le thermomètre, parois, …)

� Pour le son : puissance acoustique = grandeur propre à l’appareil

� La pression acoustique

� Se mesure avec un microphone

� Elle dépend de :

• Puissance acoustique

• Environnement (distance, volume, parois, bruit de fond, …)

19

Analogie avec la puissance thermique et la température

Si la source sonore vibre de façon sinusoïdale à la fréquence f

���� la pression acoustique, en un point quelconque P du champ

sonore (espace entourant la source) est une fonction sinusoïdale

du temps de même fréquence f

La pression acoustique

20

( ) ( ) ( )ac eff

eff

p t p sin t p 2 sin t

p : amplitude de la pression acoustiqueavec :

p : valeur efficace de la pression acoustique

= ω +ϕ = ω +ϕ

ɶ

ɶ

eff

pp p (dans la suite du cours)

2= =ɶ

p : valeur efficace de la pression (Pa)

ρρρρ : masse spécifique du milieu de transmission du son

c : célérité du son dans ce milieu

ρρρρ c : impédance caractéristique du milieu de propagation

2

= pI

cρρρρ

Relation entre intensité et pression acoustiques

21

Valeurs de la masse spécifique et de la célérité de quelques solides

Densité ρρρρ(kg/m3)

Célérité c

(m/s)

1/ (ρρρρ ×××× c)

(kg-1.m2.s)

Acier 7800 5900 2,18 . 10-8

Verre 2500 5000 8 . 10-8

Béton 2300 3160 1,38 . 10-7

Bois 600 700 2,39 . 10-6

� Pour une même pression, Iacier < Iverre < Ibéton < Ibois

22

2

= pI

cρρρρ

100

120

10log

10−

=

= 2

W m

B

d

/

ILII

I

Niveaux d’intensité, de puissance et de pression ac oustiques

100

120

10log

10−

=

=

dB

W

W

WW

L

W

Niveaud’intensité acoustique de référencedans l’air dans les conditions normales

Niveaude puissance acoustique de référencedans l’air dans les conditions normales

Niveaude pression acoustique (niveau sonore)

10 100 0

10log 20log

=

2

= B dp

pL

pp p

P0 = 2.10-5 Pa = Valeur efficace de la pression au seuil d’audition

Exemples

http://energie.wallonie.be/energieplus/CDRom/Climatisation/theorie/clithacoustique.htm24

10 100 0

10log 20log

=

2

= B dp

pL

pp p

25

Différence entre puissance et pression acoustique

Analogie lumière et son

http://energie.wallonie.be/energieplus/CDRom/Climatisation/theorie/clithacoustique.htm

Les isosoniques

� La sensibilité de l’oreille n’est pas identique à toutes lesfréquences.

� Deux scientifiques Fletcher & Munson ont établi à l’aide de mesures effectuées sur

un large panel d’individus, des courbes, appelées «isosoniques», représentant la

sensibilité moyenne de l’oreille pour une plage de fréquences audibles.

26

� Ces courbes sont paramétrées en phones.

� Par définition, le numéro de chaque courbe (ou niveau en

phones) est égal à l’intensité correspondant en décibels à

une fréquence de 1000 Hz.

� Ces courbes indiquent, pour chacune des fréquences du

spectre audible, le niveau de pression acoustique

nécessaire à la perception d’une même intensité,d’où le

terme «courbe d’égale (iso) sensation sonore (sonique)».

� Exemple : si vous prenez comme référence un signal à

1kHz émis à un niveau de 60 dB, et que vous le comparez

à un signal de40 Hz, ce dernier devra être d’un niveau

non plus de 60 dB mais de 90 dB pour que vous ayez une

sensation sonore identique.

� Si vous comparez ensuite ce même signal à 1 KHz avec

un autre à 8 KHz, ce dernier devra être émis à un niveau

de 70 dB pour que vous ayez une sensation sonore

identique pour les deux signaux.

27

D’une manière générale, l’oreille est

moins sensible aux fréquences graves

et aiguës qu’aux fréquences médiums,

comprises entre 1 kHz et 5 kHz, qui

sont naturellement favorisées par

notre oreille.

Les isosoniques

Le décibel pondéré en A ou dB (A)

� Pour prendre en compte le niveau réellement perçu par l'oreille, on utilise un

décibel "physiologique" appelé décibel A, dont l'abréviation est dB(A).

� Rappel : l’oreille est plus sensible aux moyennes fréquences qu’aux basses et

hautes fréquences.

� Le dB(A) permet de reproduire la sensibilité de l’oreille.

� Les sonomètres et dosimètres sont équipés d’un filtre dit «de pondération A» qui

transforme l’appareil en une espèce d’oreille artificielle.

� Si on n’active pas le filtre A, la mesure donne un niveau sonore physique, en

décibels.

� Si le filtre A est introduit, la mesure donne un niveau physiologique, tenant

compte de la sensibilité de l’oreille.

28

�En pression :

�En Intensité :

Le niveau résultant sera :

2 2 21 2= +p p p

1 2= +I I I

1 210

0

10log +=

I IL

I

Addition de niveaux sonores entre deux sources 1 et 2

29

Addition des niveaux sonores

Considérons deux sources différentes de niveaux d'intensité

sonore de L1 et L2

�1. On nomme L2 le niveau le plus élevé et L1 le niveau de la

source la plus faible

�2. On calcule la différence de niveau L2 - L1

�3. On lit sur l'abaque le niveau à ajouter à celui de la source le

plus élevé L2

�4. On opère l'addition et on obtient alors le niveau sonore total

L3 .

30

31

� Cette abaque est élaborée pour 0 ≤ L3 – L2 ≤ 3 dB� Pour les autres cas, Il est alors nécessaire d' utiliser une méthode plus élaborée

Deux machines ont pour niveaux sonores respectifs 75 dB et 61 dB.

Que vaut le niveau sonore total lorsque ces deux machines

fonctionnent simultanément ?

32

Exemple d’utilisation directe de l'abaque

Exemple d’utilisation réciproque de l'abaque

Dans un bureau, le bruit en provenance de l'atelier a un niveausonore L2 égal à 54 dB. Lorsque l'imprimante située dans le bureau,est mise en marche, le niveau sonore total L3 régnant dans le bureau

est de 56 dB.

Que vaut le niveau sonore

produit par l'imprimante seule ?

33

Pour additionner 2 niveaux sonores exprimés en dB, on peut utiliser le tableau donné ci-dessous :

Différence entre les deux niveaux (dB)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Valeur à ajouter au niveau

le plus élevé (dB)

3

2,5

2,1

1,8

1,4

1,2

1

0,8

0,6

0,5

0,4

0,3

0,3

0,2

Règles d’addition des niveaux sonores en dB

Calculer les niveaux sonores dans les cas suivants :

1 machine 90 dB(A)

2 machines

3 machines

4 machines

5 machines

6 machines

10 machines

= ??

= ??

= ??

= ??

= ??

= ??

La lutte contre le bruit

Qu’est ce que le bruit ?

� Un ensemble de sons perçu comme gênant.

� C’est une notion subjective : le même son peut être jugé utile,

agréable ou gênant selon la personne qui l’entend et le

moment où elle l’entend.

� Lorsque le niveau sonore est très élevé, tous les sons sont

perçus comme gênants et peuvent même être dangereux.

� Il est considéré par la population française comme une atteinte

à la qualité de vie.

� C’est la première source de nuisance à domicile déclarée par

54 % des personnes, résidant dans des villes de plus de 50 000

habitants.

37

Généralités sur « la Physique » du bruit

� Le bruit est une énergie acoustique audible provenant de

sources multiples. Il peut être néfaste à la santé de l’homme

et à son bien-être physique, mental et social.

� Comme tout phénomène vibratoire, le bruit se caractérise

par sa fréquence (Hz), son niveau (dB) et sa durée.

� Le bruit peut être stable, ou impulsionnel, continu ou

intermittent.

38

« Types » de bruits

� Au travail

� D’environnement : trafic routier, aérien, de voisinage, …

� Doses généralement faibles

� Constituent un risque auditif mineur

� De loisir : musique amplifiée, sports mécaniques, feux d’artifices �

gêne faible + risque auditif majeur

� D’armes

� Bruit continus peuvent atteindre 120 dB(A) (dans les véhiculesblindés)

� Bruits impulsionnels : de 160 dB(A) (fusil)� 185 dB(A) (mortier)

� Constituent un risque auditif majeur et immédiat et une gêneimportante

39

Les bruits au travail

40

� Plus de la moitié des salariés du secteur de la construction sont exposés àdes bruits supérieurs à 85dB(A) contre 18 % de l’ensemble dessalariés

� Les salariés de l’industrie et de l’agriculture sont eux aussi fréquemmentconcernés (respectivement 39 % et 38 %).

� Davantage représentés dans ces secteurs que les femmes, leshommessont globalement beaucoup plus exposés au bruit (29% contre4% desfemmes).

� Être exposé à un bruit supérieur à 85 dB(A) pendant 20 heures parsemaine ou davantage est particulièrement nocif pour l’audition.

� Cette situation touche avant tout les salariés de l’industrie (17%) et, dansune moindre mesure, ceux de la construction (11%) et de l’agriculture(10%).

Source : Enquête réalisée en 2010 par le Sumer (Surveillance médicale desexpositions aux risques professionnels) qui a dressé une cartographie desexpositions des salariés aux principaux risques professionnels en France.

Répartition des bruits de transport

41

Exemples de niveaux sonores en milieu de travail

42

Comment fonctionne l’oreille ?

Physiologie de l’oreille

44

http://www.cochlee.org/

O Externe O Moy O Interne

L’oreille externe

45

Elle se comporte comme une

antenne acoustique: le pavillon

diffracte les ondes, le conduit

auditif externe joue le rôle de

résonateur. Le tympan est la

terminaison acoustique de l’oreille

externe.http://www.cochlee.org/

Fonction de transfert de l'oreille externe

� L'amplitude et la phase des ondes acoustiques sont modifiéesen se propageant du milieu extérieur jusqu’au tympan.

� Ces modifications sont particulières à chaque fréquence et àchaque angle d’incidence des ondes sonores

� On parle de fonction de transfert de l ’oreille externe.

46

Exemple de fonction de transfertd’un son pur

� Ecart d’amplitude = + 6 dB� Déphasage = - π /2

� Niveau : pour une même fréquence, le

niveau d’un son émis à 90° est supérieur

à celui émis à 30°

Rôle de l'oreille externe dans la localisation des sons

Pour une source donnée dans le milieu extérieur, il existe entre

chaque oreille (pour les fréquences supérieures à 500 Hz) des

différences de :

47

� Temps d ’arrivée : la différence maximale de temps d ’arrivée entre les

deux oreilles est de 760 microsecondes (pour une incidence de 90°).

L’oreille moyenne

� Séparation entre le conduit auditif externe de lacavité de l'oreille moyenne : le tympan (4)

48

Stympan = 0,6 cm2

Splatine+étrier = 0,03 cm2

� Séparation entre oreille moyenne et oreilleinterne : la fenêtre ovale (sur laquelle s'appliquela platine de l'étrier(3)) + la fenêtre ronde(5)

� La chaîne ossiculaire formée par le marteau(1),l'enclume(2) et l'étrier(3) : relie le tympan à lafenêtre ovale.

� Le rapport des surfaces (>20/1) permet uneamplification qui assure le transfert despressions acoustiques entre le milieu aérien etle milieu liquidien de l'oreille interne.

� L'oreille moyenne peut ainsi être considéréecomme un adaptateur d'impédance sanslequel une très grande partie de l'énergieacoustique serait perdue.

L'oreille interne ���� deux organes sensoriels distincts : le vestibule et la cochlée

� Le vestibule : organe de l'équilibration

� La cochlée : organe de l'audition.

� Ils partagent quelques propriétés

morphologiques et physiologiques : le

liquide endo-lymphatique, les cellules

ciliées + leurs propriétés de

transduction.

49

Animation du transfert des pressions acoustiques (ondes sonores) du milieu aérien aux fluides et au x

structures de l'oreille interne (cochlée)

� Les vibrations mobilisent le tympan et la chaîne des osselets. L'étrier, plaqué

sur la fenêtre ovale transfère la vibration à la rampe vestibulaire et aux

structures de l'oreille interne.

� En fonction de sa fréquence, la vibration a un effet maximal (résonance) en un

point différent de la membrane basilaire : c'est la tonotopie passive.

Un son aigu affecteune portion basale de la cochlée

Un son grave affecteune portion plus apicale de la cochlée

Pour résumer

� oreille externe (pavillon � conduit � tympan):

� le pavillon recueille le signal auditif et le guide dans le conduit

auditif tout en favorisant les fréquences élevées (5 kHz).

� Les dimensions et les parois du conduit en font un résonateur

pour les fréquences voisines de 2 kHz qui sont justement les

fréquences vocales.

� Le tympan vibre et transmet le mouvement aux organes qui

constituent l’oreille moyenne.

� fonction de l’oreille moyenne : adaptation d’impédance et

protection contre les bruits trop forts.

� Le signal arrive ensuite dans l’oreille interne, et la cochlée le

transforme en impulsions électriques et chimiques conduites par

le nerf auditif aux zones du cerveau concernées.

51

Retour sur les cellules ciliées� La cellule ciliée est l’unité élémentaire qui conditionne la sélectivité

du capteur auditif

� Le passage du maximum d’excitation mécanique d’une cellule à

l’autre (sur une distance de 10 à 20 µm) détermine de manière

spatiale les performances de discrimination en fréquence

� Les cellules ciliées sont responsables des mécanismes actifs qui

permettent de :

� s’affranchir des problèmes de l’agitation thermique

� déterminer la sensibilité et la sélectivité en fréquence.

� 2 types de cellules ciliées:

� Externes : 13.000 à la naissance

� Internes : 3500 à la naissance

� Toute destruction est définitive pour les humains(les vertébrés à sans froid ont une production continue)

52

Lésions cellulaires et déficits auditifsCas des cellules ciliées externes

� Les stéréocils se comportent comme des tiges rigides

fléchissant à leur base

� La déflexion angulaire des cils dépend directement de la

contrainte qui leur est appliquée

� Au seuil de la sensibilité auditive, l’amplitude des mouvements

de la membrane basilaire des cils est très faible: si un cil ≅ tour

Eiffel (300m) � déplacement du sommet = 0,1mm

� Pour un niveau sonore de 120dB, on observerait un

déplacement de 100m du sommet de la tour Eiffel

� Ces déplacement excèdent la résistance mécanique de la

structure � destruction de la cellule ciliée � traumatisme

sonore

53

La destruction des cellules ciliées externes

entraîne:

� une élévation des seuils auditifs de 40

dB

� une diminution de la sélectivité en

fréquence (disparition de la pointe de

la courbe)

� Compression de la gamme dynamique de

l’oreille

+ difficultés de la compréhension de la parole

en ambiance bruyante

54

Lésions cellulaires et déficits auditifsCas des cellules ciliées externes

Les cellules externes sont les plus susceptibles au traumatisme sonore

et sont les premières lésées

Toute destruction est définitive pour les humains

� Les cellules ciliées internes sont responsables de

l’envoi du message auditif au système nerveux

central

� Si les cellules externes sont lésées � signal d’entrée

des cellules internes très dégradé � seule une

analyse grossière des vibrations sonores reste

possible

55

Lésions cellulaires et déficits auditifsCas des cellules ciliées internes

Toute destruction est définitive pour les humains

Regarder les 2 vidéos suivantes

https://www.youtube.com/watch?v=flIAxGsV1q0

56

https://www.youtube.com/watch?v=qgdqp-oPb1Q

La première vidé est sous-titrée en Français

Principales conséquences du bruit

� La fatigue auditive

� Les pertes auditives

� Les acouphènes

� L’intelligibilité de la parole

58

Principales conséquences du bruit

�Elle se caractérise par une diminution de la sensibilité auditive qui

persiste pendant un temps limité après la fin de la stimulation.

�Elle est fonction de :

�L’intensité

�La durée

�La fréquence, du bruit

�Plusieurs types de fatigue auditive:

�La fatigue a court terme : nécessite moins de 2 mn pour se dissiper

�La fatigue a long terme: la durée de récupération est supérieure a 2

minutes mais inférieure à 16 heures (limite arbitraire qui a été choisie

au cours d‘études sur les bruits industriels)

59

La fatigue auditive

� Elles peuvent devenir quasi permanents et représenter

une nuisance considérable pour I’individu.

� Cette nuisance est difficile à objectiver et jusqu’a pas

très longtemps pratiquement impossible à traiter.

� Les sujets souffrant d'atteintes auditives se plaignent

surtout de leurs acouphènes

60

Les acouphènes

Regarder la vidéo suivante

https://www.youtube.com/watch?v=fIAjJogJ0cs

61

Sous-titrée en Anglais

� La perte de sélectivité en fréquence entrainée par les

lésions des cellules ciliées externes entraine des

difficultés de :

�communication,

�reconnaissance de la parole dans Ie bruit

� Première raison, avec les acouphènes, de la prise de

conscience d'un dysfonctionnement auditif par un sujet.

62

L’intelligibilité de la parole

Réglementation sur le bruit

LEX,d : niveau (Level) d’expositionsonore quotidienne (sur une durée d)exprimé en dB(A) pour des bruits stablesou fluctuants.

Lpc : niveau (Level) de pression crêteexprimé en dB pour une exposition à desbruits impulsionnels.

Réglementation sur le bruit

65

� Les exigences de la réglementation sont basées sur la

comparaison de l’exposition au bruit du salarié à différents

seuils.

� Si ces seuils sont dépassés, certaines actions doivent être

entreprises (articles R. 4431-2 à 4431-4 du Code du travail).

�L’exposition est évaluée à partir de 2 paramètres :

� L’exposition moyenne sur 8 heures (Lex, 8 heures),

� Le niveau de bruit impulsionnel maximal : niveau de

crête (Lpc)

Protéger les salariés exposés

66

� Valeur d’exposition inférieure déclenchant l’action (VAI) : c’est

le seuil le plus bas ; il déclenche les premières actions de

prévention.

� Valeur d’exposition supérieure déclenchant l’action (VAS) :

c’est le deuxième seuil ; des actions correctives doivent être

mises en œuvre.

� Valeur limite d’exposition (VLE) : ce troisième seuil ne doit

être dépassé en aucun cas . À la différence des seuils

précédents, il prend en compte l’atténuation du bruit apportée

par les protecteurs individuels.

Deux paramètres et trois seuils

Seuils réglementaires définis pour les expositions professionnelles au bruit

Seuil

Exposition

moyenne

(Lex, 8 heures)

Niveau de crête

(Lp, c)

Valeur d’exposition inférieure déclenchant

l’action80 dB (A) 135 dB (C)

Valeur d’exposition supérieure déclenchant

l’action85 dB (A) 137 dB (C)

Valeur limite d’exposition * 87 dB (A) 140 dB (C)

* Valeur prenant en compte l’atténuation due au port d’un protecteurindividuel contre le bruit

� Les niveaux sonores dans les discothèques sont réglementés depuis 1998 par le décretn°98-1143 relatif aux prescriptions applicables aux établissements ou locauxrecevant dupublic et diffusant à titre habituel de la musique amplifiée, à l'exclusion des salles dontl'activité est réservée à l'enseignement de la musique et de la danse, qui a été codifié en2007 aux article R. 571-25 à R. 571- 30 et R. 571-96 du Code de l’Environnement.

� Cette réglementation :� impose une valeur limite de 105 dB(A) en niveau moyen à ne pas dépasser en tout

point accessible au public.� fixe également une valeur limite de 120 dB(C) en niveau de crête (LCpk) ;� définit des valeurs limites d’émergence dans les habitations contigües ou situées à

proximité de l’établissement ;� oblige l’exploitant de l’établissement à faire réaliser une étude de l’impact des

nuisances sonores (EINS), définissant les conditions d’exploitation et les dispositionsprises pour limiter le niveau sonore et les émergences telles que définies dans le codede l’environnement.

� La circulaire interministérielle N°DGPR/SPNQE/MBAP/2011/1 etN°DGS/EA2/DGPR/DLPAJ/DGCA/2011/486 du 23 décembre 2011 précise que pour lerespect des valeurs destinées à la protection du public, la pose d’un limiteur depressionacoustique ou d’un afficheur-enregistreur est à conseiller pour ne pas dépasser un niveau dediffusion de 105 décibels pondérés A moyennés sur 10 à 15 minutes.

Les niveaux sonores dans les discothèques

Consulter l’étude de Bruitparif portantsur les résultats des mesures acoustiquesréalisées de nuit de manière inopinéedans dix discothèquesfranciliennes en 2012

Et pour une certaine période T

� Leq,T = Niveau d’exposition équivalent continu pour une durée T

�Le niveau d’exposition sonore quotidienne Lex,d est obtenu en

ramenant le Leq,T à une durée standard quotidienne de 8 heures

, , 10 log8ex d eq T

TL L= +

Seuils limites d’exposition auditive

Niveau Sonore Durée d’exposition Journalière (heure)

85 8

88 ?

91 ?

94 ?

97 ?

Un technicien dans une entreprise de mécanique générale est exposé au bruit pendant 8h par jour détaillé comme suit :

• 80 dB(A) pendant 4 h• 85 dB(A) pendant 3 h• 100 dB(A) pendant 1 h

1) Calculer le niveau équivalent sur 8h2) Commenter le résultat

Exercice

, , 10 log8ex d eq T

TL L= +

�Postes de travail

� Activité des agents

�Machines, outils

�Atelier, bâtiment

� Sources et types de bruit.

73

Evaluation des risques : plusieurs niveaux

74

Mesures du bruit1. le sonomètre

75

Mesures du bruit2. Dosimètre, exposimètre

76

Mesures du bruit3. la cartographie

Exemple de cartographie du bruit

77

Effet du bruit sur la santé et la sécurité au travail

� La nature du bruit : fréquences graves, moyennes, aiguës

� La pureté du bruit

� L’intensité

� L’émergence et rythme du bruit (stable, fluctuant, impulsionnel ou

impulsif)

� La durée d’exposition

� L’association avec les vibrations.

79

La nocivité du bruit est liée à :

� L’âge

� Le terrain individuel

� La fragilité antérieure de l’oreille

� L’état fonctionnel et aspects chronobiologiques (fatigue

et travail de nuit.. .).

80

Facteurs « individuels » aggravants

� Augmentation de la charge de travail (fatigue, pénibilité)

� Détérioration de la performance des travailleurs dans les tâches

cognitives, surtout lorsqu'elles sollicitent la mémoire à court

terme

� Troubles de l’attention et de la mémoire (55 dB(A) maximum pour

un travail nécessitant une attention soutenue)

� Gène des communications, des signaux de danger par le masque

des bruits utiles

� Isolement

� Augmentation des risques d’accidents de travail

81

Effets sur la performance et la sécurité

� Facteur favorisant l’erreur humaine

� Effet de masque sur les signaux d’alarme

�Détournement de l’attention et réduction des capacités

attentionnelles

82

Bruit = Risques accrus d’accidents de travail

La surdité professionnelle

� 1er stade de surdité légère : le sujet ne se rend pas

compte de sa perte auditive car les fréquences de la

parole sont peu touchées.

� 2eme stade de surdité moyenne : les fréquences aiguës

de la conversation sont touchées, le sujet devient "dur

d'oreille" et ne comprend plus distinctement ce qui se

dit.

� 3eme stade de surdité profonde et irréversible. A ce stade

le travailleur devient un travailleur handicapé sensoriel.

84

Stades de la surdité professionnelle

Effets non auditifs

� Troubles cardio-vasculaires (hypertension artérielle)

� Troubles de l’équilibre

� Troubles digestifs

� Tension musculaire

�Diminution de la résistance des cellules auditives aux

infections et aux substances toxiques.

86

Effets physiologiques particuliers

� Fatigue

� Stress

� Perturbation de la communication

� Perturbation des relations

� Facteur de risque de comportement et d’insécurité

87

Effets psychologiques et comportementaux

Protection des travailleurs exposés

�AGIR SUR LES MACHINES : Fabricants

�AGIR SUR LES LOCAUX : Maître d’ouvrage et chef

d’établissement.

� EVALUER LES RISQUES : Chef d’établissement

� PROTEGER LES TRAVAILLEURS CONTRE LE BRUIT : Chef

d’établissement

89

Articulation de la réglementation autour de 4 axes:

� Analyser des situations et postes de travail (Etablissement, ateliers

bruyants,..)

� Déterminer la nature et les phases de l’activité bruyante,

� Localiser les sources et les postes bruyants,

� Recenser les salariés exposés,

� Etablir une stratégie de mesure du bruit

� Analyser les mesures de bruit et faire une cartographie du bruit

� Etablir un bilan

� Identifier les priorités

� Programmer des actions correctives.

90

Pour l’évaluation des risques professionnels, il fa ut :

�Mise en œuvre de mesures de prévention technique

collective

�Mise en place d’une signalisation appropriée

� Formation et information des travailleurs

� Mise à disposition d’équipements de protection

individuelle

� Port obligatoire d’équipements lorsque l’exposition

sonore est supérieure à 85 dB(A)

� Surveillance médicale renforcée et audiométrique

91

Protection des travailleurs exposés

� Mode de port :

� Casques enveloppants : utilisations

militaires, équipés de dispositifs de

communication, très bonne protection, peu

d'applications civiles

� Serre-tête

� Bouchons d'oreilles

� Bouchons moulés

92

Les protecteurs auditifs

Consulter le document : Equipements de Protection Contre le Bruit (EPCB)

Modes de fonctionnement des EPCB

93

�Passifs

� Non-linéaires :

�atténuation dépendante de I'amplitude,

� Assurent une protection instantanée lors de phases

bruyantes

� Actifs : renforcement de I'atténuation aux basses

fréquences par la création d'un anti-bruit en opposition

de phase au bruit lui-même.

� L'affaiblissement doit être suffisant pour protéger en évitant :

� la surprotection � isolement du sujet

� les distorsions : atténuations limitées mais constante sur la

gamme des fréquences

� Un protecteur doit être porté pendant toute la durée d'exposition

au bruit : une utilisation a 50% du temps conduit a une protection

effective de 3 dB seulement

94

Choix et port du protecteur

� L'affaiblissement doit être suffisant pour protéger en évitant :

� la surprotection � isolement du sujet

� les distorsions : atténuations limitées mais constante sur la

gamme des fréquences

� Un protecteur doit être porté pendant toute la durée d'exposition

au bruit : une utilisation a 50% du temps conduit a une protection

effective de 3 dB seulement

95

Choix et port du protecteur

96

Mesures de prévention technique

97

Mesures de prévention techniqueTraitement acoustique des parois

98

Mesures de prévention techniqueTraitement acoustique des parois

99

Mesures de prévention techniqueDes solutions simples existent

100

Pour résumer (1/2)

Objectif 1 : Actions à court terme

101

Objectif 2 : Actions à long terme

Pour résumer (2/2)

Consulter le document : Evaluation risque bruit

Isolation acoustique des locaux

� Soient deux locaux, séparés physiquement par un obstacle (cloison,

mur, ..). Une source sonore rayonne dans le local (1) appelé, local

d’émission et parvient dans le local (2) appelé local de réception

� Les niveaux de pression acoustique dans ces locaux sont

respectivement L1 et L2 tel que L1> L2 et ne dépendent pas de la

position de la source sonore (local 1) ou du sonomètre (local 2)

� L’isolement brut Db entre les deux locaux s’écrit : Db=L1−L2

� Cet isolement brut dépend de la fréquence ; il est donc préférable de

le mesurer dans des bandes d’octave normalisées.

104

Isolement brut entre deux locaux

http://nicole.cortial.net/physbts.html

� Le niveau de pression mesuré dans chaque local dépend de la réverbération que

présente ce local.

� Par exemple, si un local de réception est très sonore (son temps de

réverbération est alors important), le bruit transmis dans ce local apparaît «

renforcé » par la réverbération et le niveau de pression mesuré s’en trouve plus

élevé.

� Définition de l’isolement normalisé entre deux locaux :

• T2 : Temps de réverbération du local de réception,

• 0,5 s ≅ Temps de réverbération moyen d’un local d’habitation (pour une

fréquence donnée)

� Cette normalisation permet de comparer l’isolement donné par diverses parois

même si elles sont placées dans des conditions différentes.

105

Isolement normalisé entre deux locaux

http://nicole.cortial.net/physbts.html

2n 1 2

TD (dB) L L 10 log

0.5= − +

�Le coefficient de transmission (pour une fréquence donnée) :

� Cas d’une paroi homogène :

� Cas inhomogène (exemple : cloison percée d’une porte) :

SA, SB , ... sont les surfaces des parties de la paroi composée de

matériaux de coefficients de transmission τA , τB ,...

�R = L’indice d’affaiblissement d’une paroi ou la capacité isolante d’une

paroi (dépend de la fréquence) :106

Grandeurs liées à l’isolation d’une paroi (1/2)

http://nicole.cortial.net/physbts.html

energie transmise par unite de surface=

energie incidente par unite de surfaceτ

A A B Bmoy

A B

S S .....

S S .....

τ + τ +τ =+ +

1R (dB) 10 log=

τ

� Dépend du domaine de fréquence

� Une paroi lisse, dure et lourde est très réfléchissanteα ≈ 0.

� Matériaux fibreux, à porosité ouverteα ≈ 1 pour les hautesfréquences.

107

Exemple de spectre d'absorption

0 1énergie acoustique absorbée

énergie acoustique incidente≤ α = ≤Le coefficient d’absorption α :

Grandeurs liées à l’isolation d’une paroi (1/2)

� La perte de transmission du son dépend de la fréquence de l’onde

incidente

� Si l’onde incidente est normale à la paroi, on montre que :

� μ : masse surfacique de la paroi

� f : fréquence de l’onde incidente arrivant sur la paroi

� ρ0c0 : impédance acoustique de l’air

� Si l’onde incidente n’est pas normale à la paroi, on prend la relation

empirique : R (dB) = 20 log(μ f)−47108

Loi des masse

http://nicole.cortial.net/physbts.html

( ) ( )2

0 0

fdB 20 f

c

µ = µ − ρ R = 10 log log Constante (Loi des masses)