Měření hluku strojů pro CE certifikaci
Měření hluku u strojních zařízení je při CE certifikaci často podceňovanou disciplínou. Výrobci nezřídka zjišťují až při přejímkách u koncových zákazníků, že jejich stroj překračuje hygienické limity. V tomto průvodci si rozebereme, jaké údaje musíte ze zákona uvést do návodu k použití, jaký je v praxi rozdíl mezi akustickým výkonem a tlakem a kdy se vám vyplatí měřit hluk interně místo volání drahé akreditované laboratoře.
Jaké údaje o hluku musí výrobce uvést
Výrobce strojního zařízení je povinen uvést v návodu k použití informace o emisích hluku šířeného vzduchem. Tento požadavek je obsažen ve směrnici 2006/42/ES o strojních zařízeních a v nezměněné podobě jej přebírá nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) 2023/1230 o strojních zařízeních, které se začne plně platit od 20. ledna 2027.
Požadavky na deklaraci hluku jsou odstupňovány podle emisní hladiny akustického tlaku A (LpA) na stanovišti obsluhy.
Do 70 dB(A)
Pokud emisní hladina akustického tlaku A na stanovišti obsluhy nepřekračuje 70 dB(A), nemusí výrobce uvádět konkrétní hodnotu. V návodu by mělo být uvedeno, že tato hladina nepřekračuje 70 dB(A).
Nad 70 dB(A)
Překračuje-li emisní hladina akustického tlaku A na stanovišti obsluhy hodnotu 70 dB(A), musí být uvedena její naměřená hodnota.
Nad 80 dB(A)
Překračuje-li emisní hladina akustického tlaku A na stanovišti obsluhy hodnotu 80 dB(A), musí výrobce kromě této hodnoty uvést také hladinu akustického výkonu A (LWA) emitovaného strojním zařízením.
Výjimka pro rozměrná strojní zařízení
U rozměrných strojních zařízení, u nichž není praktické nebo technicky proveditelné stanovit hladinu akustického výkonu A, lze místo ní uvést hladiny akustického tlaku naměřené ve specifikovaných bodech kolem strojního zařízení.
Špičkový akustický tlak C
Pokud okamžitá špičková hodnota akustického tlaku C (LpCpeak) na stanovišti obsluhy překračuje 63 Pa, což odpovídá 130 dB ve vztahu k referenční hodnotě 20 µPa, musí být uvedena i tato hodnota.
Jak musí být hodnoty stanoveny
Deklarované hodnoty hluku mohou být:
- skutečně naměřeny na daném strojním zařízení, nebo
- stanoveny na základě měření provedených na technicky srovnatelném strojním zařízení reprezentujícím daný typ výrobku.
Postup měření se opírá o obecné normy EN ISO 11201/11202/11204 (akustický tlak) a EN ISO 3744/3746 (akustický výkon). Pro konkrétní typy strojů mohou existovat další normy, které upřesňují měřicí místa a podmínky. Pokud pro dané zařízení žádná specifická norma neexistuje, musí být hluk měřen vhodným vybavením a metodou nejvhodnější pro daný stroj. Směrnice v takovém případě stanovuje záchytné pravidlo: měřit ve vzdálenosti 1 m od povrchu stroje a ve výšce 1,6 m od podlahy. Vždy je nutné uvést nejistotu měření, provozní podmínky a použitou metodu.
Akustický tlak a akustický výkon
Akustický výkon vyjadřuje, jak velké množství akustické energie stroj produkuje. Můžeme si to představit tak, že bychom celý stroj uzavřeli do pomyslné obálky (například krabice) a sledovali, kolik zvukové energie touto obálkou prochází.
Akustický výkon se označuje jako LW a zpravidla se stanovuje výpočtem z měření akustického tlaku.
Naproti tomu akustický tlak Lp, který nás u strojních zařízení zajímá především, udává, jaký hluk bude v určitém místě vzhledem ke stroji. Pokud budeme stát 10 m od stroje, bude naměřená hodnota akustického tlaku nižší než ve vzdálenosti 1 m od stroje. Produkovaný akustický výkon naopak zůstává pořád stejný.
Jak již bylo uvedeno v předchozí kapitole, pokud naměřená emisní hladina akustického tlaku A nepřekročí 80 dB(A), nemusí výrobce akustický výkon deklarovat.
Kmitočtové vážení A
Kmitočtové vážení A simuluje citlivost lidského sluchu, protože nás více než přesná fyzikální hodnota hluku zajímá jeho vliv na člověka.
Vážení A si můžeme představit jako křivku popisující, jak lidské ucho vnímá jednotlivé frekvence. U nízkých frekvencí bude toto vážení od naměřené hodnoty odečítat i desítky decibelů, protože hluboké tóny člověk vnímá méně citlivě. Naopak ve středních a vyšších frekvencích, na které je lidský sluch nejcitlivější, je útlum výrazně menší.
Výsledné hodnoty se proto:
- pro akustický tlak uvádějí jako LpA,
- pro akustický výkon uvádějí jako LWA.
Tyto hodnoty se běžně objevují v měřicích protokolech i návodech k použití. Například hodnota 80 dB(A) znamená, že při měření bylo použito kmitočtové vážení A.
Kmitočtové vážení C
Kmitočtové vážení C zohledňuje změnu citlivosti lidského sluchu při velmi vysokých hlasitostech a používá se především pro hodnocení extrémního hluku a okamžitých špičkových rázů (například úderů lisu nebo výfuků stlačeného vzduchu).
Vážení C si můžeme představit jako mnohem plošší křivku. U nízkých frekvencí toto vážení neodečítá od naměřené hodnoty téměř žádné decibely, protože při ohlušujícím hluku začíná člověk vnímat hluboké tóny velmi intenzivně, a dokonce je fyzicky cítí.
Toto vážení propustí téměř veškerou surovou akustickou energii napříč všemi frekvencemi. Zajišťuje tak, že ve výpočtu nedojde k podcenění skutečné mechanické a destruktivní síly tlakové vlny, která reálně působí na ušní bubínek.
Výsledné hodnoty pro špičkovou hladinu akustického tlaku C se používá označení LpC,peak.
Například hodnota 130 dB(C) znamená, že při měření špičkového hluku bylo použito kmitočtové vážení C.
Rizika spojená s hlukovými emisemi strojů
ScienceDirect říká, že již při expozici hluku přesahujícímu 85 dB po dobu pouhých 5 hodin týdně může dojít k trvalému poškození sluchu. Směrnice 2003/10/ES proto nařizuje, že jakmile průměrný hluk na pracovišti dosáhne akční hodnoty 80 dB(A), případně špičkový rázový hluk překročí 135 dB(C), musí být pracovníkům poskytnuta ochrana sluchu. Od hranice 85 dB(A) (nebo špičkových 137 dB(C)) je pak její nošení striktně povinné. Výrobce stroje tak musí tyto skutečnosti jasně reflektovat v Návodu k použití.
Ačkoliv běžná průmyslová ochrana sluchu (mušlové chrániče či zátky) dokáže reálně utlumit 20 až 35 dB(A), z hlediska hierarchie posuzování rizik je předepsání osobních ochranných prostředků až poslední krok. Prioritou konstruktérů by proto vždy mělo být snížení hluku stroje. Sluchátka nesmí být alibi pro hlučný design.
Zatímco pro prohlášení o shodě stačí změřit hluk interně, váš zákazník, ať už staví provoz v ČR nebo otevírá halu v Číně, bude místními úřady donucen najmout akreditovanou laboratoř pro reálné zhodnocení pracoviště. Technik laboratoře vždy začíná tím, že si jako referenci vezme vaše deklarované hodnoty. Pokud v provozu naměří horší hodnoty, problém se vrací k dodavateli. Zákazník v takové situaci typicky vyžaduje okamžité dodatečné odhlučnění stroje na vaše náklady. Pokud se jedná o starší stroj a neprobíhala údržba podle operačního manuálu, například došlo ke zvýšeným vibracím v důsledku nedostatečného mazání, opotřebených ložisek nebo jiných závad, můžete tímto argumentovat. I zde však existují určité limity a je nutné mít taková tvrzení podložená.
Interní vs. externí měření
Při posuzování shody a přípravě technické dokumentace stojí výrobce před rozhodnutím, zda měřit hlukové emise stroje vlastními silami, nebo si najmout externí akreditovanou laboratoř. Důležité je hned na úvod ujasnit legislativní realitu: směrnice o strojních zařízeních ani nové nařízení o strojních zařízeních nevyžaduje, aby měření hluku pro účely prohlášení o shodě prováděla akreditovaná laboratoř. Výrobce má plné právo deklarovat tyto hodnoty na základě vlastního interního měření.
Rozhodnutí, kterou cestou se vydat, by se tak mělo odvíjet od volných personálních kapacit a především od stylu výroby.
Sériová výroba (velké objemy stejných strojů)
Pokud vyrábíte stroje sériově, měření hluku provádíte typicky jen několikrát do roka, obvykle v rámci vývoje a schvalování nového prototypu. V takovém případě je nákladově mnohem výhodnější využít externí laboratoř. Zaplatit řádově několik tisíc až nižší desítky tisíc korun za profesionální výjezd je efektivnější, než investovat vysoké částky do vlastního hlukoměru, akustického kalibrátoru a následně hlídat a platit jejich pravidelnou kalibraci.
Výroba jednoúčelových strojů (kusová produkce)
Zcela opačná situace nastává, pokud vyvíjíte a stavíte jednoúčelové stroje nebo unikátní linky. Zde je každý projekt originál a měření hluku musíte provádět u každé zakázky znovu. Při vysokém množství zkoušek by neustálé volání externích techniků výrobu neúměrně prodražovalo. V tomto nastavení se jednoznačně vyplatí vybudovat kapacity pro interní měření, investice do vlastního vybavení se díky četnosti zkoušek velmi rychle zaplatí.