Insonorisation surpresseurs

Insonorisation de surpresseurs

Les surpresseurs figurent parmi les équipements industriels les plus émissifs en termes de bruit, combinant sources mécaniques, vibrations structurelles et fortes turbulences aérauliques. Dans certains sites, leurs niveaux sonores peuvent dépasser les seuils réglementaires ou générer des nuisances significatives pour les opérateurs et l’environnement proche.
Face à ces enjeux, dB Vib Ingénierie intervient pour concevoir et déployer des solutions d’insonorisation adaptées, intégrant analyse acoustique, traitements absorbants et dispositifs de confinement. Cet article détaille une étude de cas représentative, illustrant la démarche technique permettant de réduire efficacement le bruit des surpresseurs tout en préservant leur performance opérationnelle.

Rappel réglementaire

La réglementation impose des seuils de bruit à ne pas dépasser pour les émergences sonores dans l’environnement (à l’extérieur du site).

Il y a également une réglementation pour le niveau de bruit au poste de travail qui demande à ce que des actions soient menées à partir de certains seuils de bruit pour protéger les opérateurs.

Bruit dans l’environnement

Arrêté du 26 janvier 2007 modifiant l’arrêté du 17 mai 2001 fixant les conditions techniques auxquelles doivent satisfaire les sites industriels vis-à-vis de l’émergence sonore.

Le fonctionnement d’un transformateur étant de 24h/24h, les exigences réglementaires sont les suivantes :

Niveau de bruit ambiant existant en ZER (incluant le bruit de l’établissement)	Émergence admissible entre 7h et 22h	Émergence admissible entre 22h et 7h
> 30 dB(A)	5 dB(A)	3 dB(A)

 Emergence = Niveau de bruit ambiant – Niveau de bruit résiduel

Niveau de bruit ambiant : installations industrielles en fonctionnement
Niveau de bruit résiduel : installations industrielles à l’arrêt

Remarque : La réglementation prévoit des mesures à l’intérieur des habitations des riverains. Toutefois, ces mesures ne sont pas réalisables dans la pratique. Par conséquent, nous réalisons ces mesures en limite de propriété du riverain ou à proximité d’une ouverture (fenêtre) lorsque cela est possible.

Bruit au poste de travail

Décret n°2006-892 du 19/07/2006 relatif aux prescriptions de sécurité et de santé applicables pour l’exposition des travailleurs aux risques dus aux nuisances sonores

Les limites sont ainsi définies :

Niveau d’exposition sonore quotidien :

• 80 dBA : niveau sonore en dessous duquel le risque de surdité est nul ou très faible
• 85 dBA : niveau sonore à partir duquel le risque de surdité est plus important
• 87 dBA : niveau sonore à ne pas dépasser

Niveaux de crête pour les bruits impulsionnels :

• Ils correspondent aux limites de 135, 137 et 140 dB

Pour une exposition sonore quotidienne supérieure à 80 dBA et/ou à un niveau de crête supérieur à 135 dB :

• Mise en place d’une surveillance auditive des travailleurs
• Mise à disposition des protections sonores individuelles

Pour une exposition sonore quotidienne supérieure à 85 dBA et/ou à un niveau de crête supérieur à 137 dB :

• Obligation du port des protections sonores individuelles
• Elaboration d’un programme de dispositions pour réduire l’exposition sonore quotidienne

Pour une exposition sonore quotidienne dépassant 87 dBA et/ou un niveau de crête supérieur à 140 dB, port des protections individuelles inclus :

• Obligation de mettre en œuvre un programme de réduction du bruit pour diminuer le niveau d’exposition en dessous de cette limite

Sources de bruit et traitements

Entrée d’air dans le surpresseur

Niveau d’émission : faible – environ Lw = 80dBA

L’entrée d’air dans le surpresseur impacte le niveau de bruit dans le local et dans l’environnement.

Traitements possibles pour l’insonorisation de surpresseurs :

• Absorbant mural de type Fibralith (Fibraroc 35 clarté). Cela permet de réduire la réverbération dans le local donc le niveau de bruit.

• Silencieux en gaine cylindrique ou rectangulaire à raccorder sur l’entrée d’air du surpresseur pour éliminer la source de bruit directement.

Sortie d’air surpresseur

Niveau d’émission : le plus important – Environ Lw = 125dBA

En sortie de surpresseur, le bruit est particulièrement important. Ce niveau de bruit n’est pas toujours indiqué dans les fiches techniques. Les constructeurs considèrent que l’air part dans une conduite qui ne laisse pas ressortir le bruit. Il se contente de donner les niveaux de l’entrée d’air et de la carcasse du surpresseur.

Traitement possible pour l’insonorisation de surpresseurs :

Silencieux d’air sous pression. Découplage vibratoire entre les conduites et le surpresseur.

Ces traitements sont à intégrer le plus près possible de la sortie du surpresseur. La manchette empêche les vibrations du surpresseur de se propager sur les conduites. Le silencieux réduit le bruit (c’est à dire la vibration de l’air) dans la conduite.

Lorsque la conduite ne vibre pas et que l’air dans la conduite ne vibre plus non plus : les nuisances acoustiques sont éliminées. La transmission du bruit au travers d’une conduite provient de l’intérieur du surpresseur et a pour origine la vis ou les lobes (action mécanique qui fait vibrer l’air jusque dans la conduite). Et l’air en vibration dans la conduite fait à son tour vibrer la conduite qui elle-même crée du bruit à l’extérieur. Découpler une conduite en sortie de surpresseur ne revient qu’à réaliser la moitié du travail puisque c’est l’air dans la conduite qui transmet son énergie acoustique et les vibrations au travers de la conduite.

Carcasse

Niveau d’émission : moyen, dépend de la technologie – Environ Lw = 85dBA

La carcasse impacte le niveau de bruit dans le local et dans l’environnement.

Traitements possibles :

Absorbant mural de type Fibralith. Cela permet de réduire la réverbération dans le local donc le niveau de bruit.

Capotage acoustique : Les fabricants proposent souvent en option un capotage acoustique qui permet de gagner quelques dB. Un capotage peut aussi être réalisé sur mesure pour plus de performance.

Ventilation du local

Niveau d’émission : important dans l’environnement – Environ 75dBA avec des silencieux.

La ventilation du local sert à alimenter les surpresseurs et aussi à refroidir les moteurs.

Traitement possible :

Silencieux rectangulaires à positionner aux passages des cloisons du local. Les silencieux doivent être définis en fonction du niveau de bruit dans le local et du niveau de bruit réglementaire dans l’environnement. On prendra soin d’insonoriser les ventilateurs du système de ventilation qui peuvent eux aussi contribuer à la nuisance à l’extérieur du site.

Conduites extérieures

Niveau d’émission : Fort – Environ Lw = 110dB par longueur de 10m de conduite en absence de silencieux

Les conduites vibrent sont l’impulsion de l’énergie acoustique (du bruit) émise par les lobes ou la vis sur surpresseur. Même découplée mécaniquement, la conduite vibre car la pression sonore dans la conduite la fait vibrer. L’onde acoustique traverse ensuite la conduite et rayonne du bruit dans le local et partout où elle circule.

Niveau de puissance en sortie de surpresseur à vis : environ Lw = 125dBA

Isolement d’une conduite de 3mm :

Gaine acier S235	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Perte par insertion en dB	15	21	27	33	39	44	37	43

Niveau de puissance acoustique de 5m de gaine sans silencieux : environ Lw = 107dBA

Niveau de puissance acoustique de 5m de gaine avec silencieux : environ Lw = 80dBA

Remarques :

• Le bruit généré par la vitesse d’air est sans commune mesure avec le bruit originaire du surpresseur. Pour une circulation à 30m/s, le niveau de pression généré dans la conduite DN 200 est d’environ 70dBA.
• Si un obstacle (comme une vanne papillon) est installé dans la conduite il peut vibrer dans l’écoulement et régénérer du bruit. Dans ce cas il faut valider son intégration avec le fabricant
• La détente ou les fuites lorsque Pamont = 2x Paval génèrent l’apparition de cols soniques très bruyants. Généralement, la détente se produit dans les bassins donc elle n’est pas perçue dans les conduites.

 

Traitement possible sur les gaines :

Calorifuge acoustique rigide : suivant une conception proche du calorifuge thermique, le calorifuge acoustique est composé de deux demi-coques en laine de roche et d’une tôle Isoxal. On adjoint des matériaux denses dans le complexe pour apporter une performance acoustique complémentaire.

Calorifuge acoustique souple : La version souple et démontable du calorifuge acoustique permet une mise en place et un démontage aisé en remplaçant les tôles Isoxal par une membrane en tissu de verre siliconé.

Gain sur les niveaux de bruit

• Fibraroc 35 clarté 125mm

Le gain dépend de la surface recouverte. Cette solution est plus efficace dans de grands locaux.

A proximité des sources de bruit (des surpresseurs) le niveau de bruit n’est pas vraiment impacté par la mise en place d’absorbant. A distance et dans le fond sonore du local surpresseur on attendra des gains de l’ordre de 5dBA. Cette solution permet de réduire le niveau de bruit dans le local pour les intervenants sans modifier l’installation et les accès de maintenance. Réduire le niveau de bruit dans le local permet aussi de limiter la contribution vers l’extérieur.

Fibraroc 35 clareté 125mm	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Coefficient d’absorption acoustique a	–	0.63	0.84	0.97	1.00	1.00	0.9	–

 

Le calcul de la performance de l’absorbant se fait :

• Soit avec des logiciels de calcul par tir de rayons pour connaitre le niveau de bruit en tout point du local
• Soir en calculant l’air d’absorption équivalente pour avoir un niveau de bruit représentatif au centre du local

 

• Silencieux à baffles

 Silencieux SGR

Les silencieux à baffles parallèles sont à installer sur l’entrée d’air du surpresseur et sur les ouvertures de la ventilation du local.

Le silencieux à baffle est une façon performante de réduire le niveau de bruit à moindres frais. Il permet des réductions de bruit qui peuvent aller jusqu’à 30dB. On parle de traitement acoustique sur la source.

Ci-dessous un exemple de performance pour un SGR avec des baffles de 1200mm de profondeur et de 200mm de large avec des voies d’air de 100mm. Il existe une version cylindrique de ces silencieux de ventilation.

Silencieux SGR BA 1200-200-100	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Perte par insertion en dB	4	10	20	38	47	48	32	20

Ce qu’il faut prendre en compte pour le dimensionner :

• La performance acoustique. Elle impose la longueur du silencieux, les épaisseurs de baffles et leur écartement
• La perte de charge. Plus on souhaite être performant acoustiquement plus on referme les voies d’air et plus cela génère de la perte de charge. C’est cet aspect aéraulique qui définit les sections d’ouverture en façade.
• Les matériaux. On peut travailler avec du S235 zingué Z275, de l’aluminium de différentes classes, des inox etc…
• La protection de la laine contre le défibrage. Si les vitesses de circulation entre baffles sont élevées, on cherche à la protéger avec du métal déployé ou une tôle perforée.

 

• Silencieux sortie surpresseur

Silencieux SEM air sous pression.

C’est le silencieux qui permet d’éviter la propagation du bruit dans les conduites sous pression. Sa conception est spécifique, justement à cause de la pression.

• Raccordement par bride PN
• Corps soudé étanche
• Fonds bombés aux extrémités
• Conçu pour être catégorisé selon la DESP (tests hydrostatiques, calcul…)

Il est raccordé par une manchette souple à la sortie du surpresseur. Il est découplé du surpresseur. Son diamètre nominal est celui du surpresseur.

Nous prenons un soin particulier à valider que sa présence ne surcharge pas trop le réseau avec un calcul de perte de charge par CFD.

Silencieux SEM 8-17-27 DN200	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Perte par insertion en dB	8	17	27	37	40	40	37	35

 

Ce qu’il faut prendre en compte pour le dimensionner :

• La performance acoustique. Il faut dimensionner le silencieux en fonction du bruit à la sortie d’air surpressé. Ce bruit dépend de la technologie de surpresseur. On cherchera à dimensionner le SEM pour que le rayonnement acoustique des conduites soit inférieur au seuil qu’on se sera fixé. Il s’agit d’un calcul complexe ou l’on regarde toutes les conduites en circulation sur un site pour définir ce niveau.
• La pression et la perte de charge. Le silencieux doit être conçu sur le point de pression maximale du surpresseur et conformément à la Directive des Elements Sous Pression. La perte de charge due à la mise en place du silencieux est calculée numériquement par une méthode éléments finis.
• Les matériaux. On utilisera principalement, de l’acier et de l’inox. On utilise généralement le même matériau que les conduites à l’aval.
• L’encombrement. Les silencieux ont des diamètres jusqu’à 3 fois plus importants que la conduite initiale. Ils sont aussi assez longs (1.5m à 3m pour des silencieux de surpresseurs DN200). Il faut donc prendre soin de les prévoir assez tôt dans la réflexion des cheminements des conduites sous pression.

 

• Capotage acoustique

Capot Ekoflex

Si le surpresseur n’est pas caractérisé ou que le carter transmet trop de bruit dans le local il est possible de réaliser un capotage acoustique démontable. La solution consiste à créer une ossature en aluminium autour du surpresseur et de venir plaquer des panneaux dont la composition aura été spécialement retenue pour assurer la performance acoustique recherchée. Les panneaux se démontent à la main avec des doigts de serrage pour que la maintenance ne perde pas de temps.

Le capot permet de gagner 10 à 15dB sur le niveau de bruit de la carcasse du surpresseur. Ci-dessous les performances de nos panneaux de base.

Capot Ekoflex	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Indice d’isolement en dB	9	23	25	25	20	35	42	45

 

Ce qu’il faut prendre en compte pour le dimensionner :

• La performance acoustique. Les basses fréquences sont plus difficiles à atténuer que les hautes fréquences. Il faut connaitre la décomposition spectrale (niveau de bruit par bande d’octave) pour bien calculer son complexe isolant.
• Les matériaux. Les ossatures sont souvent en aluminium mais les panneaux peuvent être faits de toutes sortes d’aciers : S235, aluminium, inox avec des galvanisations, des peintures ou des résines stratifiées.
• La ventilation. Il faut toujours prévoir les circulations d’air dans un capotage en positionnant des ouvertures équipées de pièges à son. On arrive à rendre la solution plus compacte si on installe un ventilateur. On peut installer des sondes de température pour le contrôle de l’ambiance.
• La maintenance. Les panneaux démontables ou sur charnières permettent un accès physique. Les hublots permettent d’avoir des accès visuels sur les écrans de contrôle.

 

• Calorifuge des gaines

La mise en place de calorifuge (rigide ou souple) sur les gaines permet un gain compris entre 5 et 10dBA.

Ce qu’il faut prendre en compte pour le dimensionner pour l’insonorisation de vos surpresseurs :

• La température de l’air dans la conduite
• Les accès de maintenance

 

• Calcul des performances

Les performances sont calculées à partir des données d’entrées suivantes :

• Fiches techniques des équipements bruyants par le fabriquant
• Propriété des équipements d’insonorisation (voir catalogue de l’insonorisation)

Les calculs sont réalisés avec des logiciels qui prennent en compte l’impact de l’environnement sur la propagation du son et qui permettent de simuler l’état projeté.

• Logiciel de calcul du niveau de bruit dans le local (RayPlus)
• Logiciel de calcul de propagation du bruit dans l’environnement (IMMI)

 

Quelques notions pour l’insonorisation de surpresseurs

Attention à ne pas confondre la puissance acoustique et la pression acoustique :

Puissance acoustique : quantité d’énergie rayonnée par une source pendant 1 seconde. Cette valeur ne dépend pas de la distance. Elle peut être calculée à partir de mesures de pression mais pas mesurée directement. C’est une propriété intrinsèque de la source, quelles que soient les conditions d’installation.

Pression acoustique : c’est le bruit qui peut être perçu et mesuré il s’agit de la variation de la pression de l’air. C’est la valeur qui sert dans la réglementation.

Puissance et pression peuvent être indiquées dans les fiches techniques. Si on parle de pression il faut prendre en compte la distance de mesure. On ne compare pas des puissances à des pressions.

Spectre acoustique : Les données acoustiques sont décomposées sur les principales octaves audibles, généralement de 63Hz à 8000Hz. Le niveau global (ou somme logarithmique des octaves) peut être exprimé de façon linéaire ou pondérée (dBA). La pondération traduit un niveau global plus représentatif de la sensibilité de l’oreille. Il faut bien regarder si les niveaux sont exprimés en dB ou en dBA.

Comparer des niveaux de bruit dans des fiches techniques implique de bien différencier :

• Les dB Linéaires
• Les dB Pondérés A
• Les niveaux en puissance (Lw)
• Les niveaux en pression (Lp)

Somme des sources de bruit est une somme logarithmique : 10 dB + 10 dB = 13 dB.

La propagation du bruit dans l’environnement s’exprime comme une décroissance sonore : La pression acoustique perd 6dB par doublement de distance en s’éloignant de la source.

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