Ders 04
Prof. Dr. Bahattin Kanber
Gaziantep Üniversitesi
Makine Mühendisliği Bölümü
E-mail: [email protected]








-Fiziksel çevrenin tasarımı
(gürültü,aydınlatma,havalandırma vs.)
-Sağlık ve güvenlik tasarımı (yaralanma
riski,kontrolü,elle taşıma ve koruyucu
araç-gereç)
-Performans modelleme
-Vücut konumunun incelenmesi
-Uzanma mesafesi
-Mühendislik antropometrisi
-Robotlu sistemlerde insan
-Ekran önü çalışmasının tasarımı


Sesin Oluşumu:
Genel olarak maddenin titreşimi
ve bu titreşimin hava, su gibi bir
ortam aracılığı ile kulağa
iletilmesi ses, hoşa gitmeyen ve
rahatsız edici sesler gürültü
olarak tanımlanır.


Sağlıklı bir insan kulağı frekansı
16 ile 16 000 (20 000) Hz
arasında olan değişiklikleri ses
olarak algılayabilir.
Bu aralığın altındaki titreşimler
infarasound; üstündeki titreşimler
ise ultrasound olarak tanımlanır.


Duyma organı kulak ses dalgalarının hava
basıncında meydana getirdikleri basınç
değişimlerini statik atmosfer basıncının
yaklaşık 10-9 katından başlayıp 10-3 katına
kadar olanını algılayabilir.
Kulağa gelen 1 kHz frekansa sahip ses
dalgalarının, kulak tarafından algılanabilmesi
için basıncı en az 0,00002 N/m2 olmalıdır.

Bu sınır po duyma eşiği olarak tanımlanır.

Basınç arttıkça algılanan ses şiddeti de artar.

İnsan kulağı, basıncı duyma eşiği 0,0002 N/m2
den 20 N/m2 ye kadar olan hava dalgalarını
çeşitli düzeyde ses olarak algılar, basınç daha
da arttıkça kulakta basınçla birlikte gittikçe
artan, rahatsız edici bir ağrı da duyulmaya
başlanır.


Ses şiddeti Lp hesaplanırken; ölçülen
ses basıncı p, duyma eşiği basıncı po ‘a
bölünüp,kareleri alınmış ve elde edilen
değerin logaritması alınmıştır.
Ancak elde edilen değerin birimi çok
büyük olduğundan sonuç 10 ile
çarpılarak değerlendirilmiş, birimine de
Latince decem = onda bir kelimesinin
ve telefonun mucidi Graham Bell’in
adının birleştirilmesinden türetilen dB
(desibel) denmiştir.
Lp =10 log (p2 /po2 )dB =20 log (p / po) dB
Ses
yoğunluğu
( I ), bir
sesin
duyma
eşiğindeki
sese göre
kaç kat
“yüksek”
olduğunu
gösterir







Kulağın duyduğu frekans bölgesi,en küçük frekans 16
Hz ‘den başlayarak birbirinin iki katı olan bölgelere
bölünürse on bölge elde edilir:
16;32;64;125;250;500;1000;2000;4000;8000;16000
Hz.
Her bir bölgeye 1 oktav denilir. Bu tanımlamayla
duyulabilen ses aralığı da 10 oktavdır.
Frekans iki katına çıkınca ses de iki kat incelir.
Kadın sesi erkek sesinden ortalama bir oktav daha
incedir.
Makine sesleri elbette makinenin cinsine bağlıdır,
genelde makine gürültüleri çok alçak frekanslardan
başlayıp 500 Hz civarında sona erer.
Fren sesi, jet motoru veya kereste işlerken kullanılan
dairesel testerenin sesleri bu sınırın üstündedir.
Bir dizi deneyler
sonucunda,1000
Hz frekansta
duyma eşiği po
‘dan daha büyük
ses basınç
düzeylerine
ihtiyaç olduğu
tespit edilmiştir.
Bundan, ses duyma eşiğinin frekansa
bağlı bir değer olduğu, bir tek dB
değeri vermekle eşiğin ifade
edilemeyeceği anlaşılır.
Örneğin 1000 Hz’
de sesin duyma
eşiği 0,00002 Pa
iken 125 Hz ‘de
0,0002 pa’dır;
yani 125 Hz’deki
sesi duyabilmek
için 1000 Hz’deki
sesi duymak için
gerekli olan
basıncın çok daha
fazlasına, 10
katına gereksinim
vardır.




Sesin şiddetini ölçmeye yarayan cihazlara
sesölçer veya sonometre denilmektedir.
Ses ölçerlerde genellikle A, B ve C olmak
üzere 3 filtre mevcut olup sesin şiddetinin
frekans, yoğunluk, basınç gibi
parametreleri baz alarak ölçüm yaparlar.
Kulak duyarlılığının frekansa göre
değişkenlik göstermesi nedeniyle, desibel
değeri gürültünün insan kulağına olan
etkisini ölçmekte yeterli olmamaktadır.
Bu nedenle Ergonomide kulağın
duyarlılığını esas alarak frekansa göre
ölçüm yapan dB(A) değerleri kullanılır.

Ortamda birden fazla ses kaynağı varsa bu kaynaklardan gelen
seslerin düzeyleri logaritmik değerlerle ifade edildiği için, toplam
düzeylerinin bulunmasında da logaritmik hesap kuralları uygulanır.
Şekil’ e göre 70 dB ses
düzeyinin ölçüldüğü
noktada ses enerji
yoğunluğu 10-5 W/m2.
Ölçüm noktasına
makinaların
mesafesinin farklı
olabileceğini, bu
farktan dolayı enerjide
azalma olabileceğini
ihmal edersek, iki
tezgah birlikte
çalışırken ses enerji
yoğunluğu iki kata
çıkacak ve 2.10 -5
Aynı diyagrama bakarak 2.10
W/m2 olacaktır.
.
W/m2 ses enerji
yoğunluğuna karşı gelen ses şiddetinin 73 dB olduğunu
okuruz.
Ancak bazı özel durumlara da dikkat etmek gerekir.
Atölyede, bazı yönlerde iki tezgahtan yayılan ses
dalgalarında,aynı frekanslı dalgalardan tesadüfen öyle
çakışanlar olabilir ki,o noktada basınç iki kata çıkabilir.
-5



70 dB’e karşı gelen
basınç 0,065 N/m2
dir.
(şekil), iki kata çıkınca
basınç 0.13 N/m2
olur ki bunun karşıtı
da 76 dB’dir.
Bu sonuç ise ikinci bir
tezgah
çalıştırıldığında bazı
frekanslarda,
atölyenin bazı
noktalarında gürültü
artışının 3 dB değil 6
dB olabileceğini
gösterir.
Ancak genel olarak, aynı iki ses
kaynağının ses düzeyi bir kaynağın ses
düzeyine 3 dB eklemekle elde edilir.
Birbirinin aynı iki tezgah çalışırken
birini durdurmakla da ses 3 dB azalır.



114 dB’in basınç karşılığı
10 N/m2 dir, (şekil 1).
Bu ses basıncının %10’u
pleksicam duvar nedeniyle
atölyeye ulaşabildiğine
göre, atölyeye geçen ses
basıncı 1 N/m2 dir.
1 N/m2 ses basıncı ise 94
dB’e karşılık gelmektedir.
Ses pleksicam duvar nedeniyle atölye tarafına 20 dB azalmıştır.
Eğer makine 80 dB ile çalışıyor olsaydı,aynı pleksicam duvar ses kaç dB azaltırdı?
80 dB 0,2 N/m2 ses basıncına karşı gelmektedir.
Cam duvardan atölyeye bu basıncın %10’u, yani 0,02 N/m2 geçecektir, bunun karşılığı
da 60 dB’dir. Ses yine 20 dB azalmıştır.







L1 =70 dB = 10*log 107
LT = L1 + L2 = 10*log (107 + 107 )
= 10*log ( 2* 107) = 10*log 2 + 10*log 107
Log 2 = 0,301 ve log 107 =7 olduğundan
LT = 10*0,301 + 10*7 = 73 dB
Elde edilir.
Birinci makine çalışırken, aynı şiddette gürültü yayan ikinci bir
makine de çalıştığında ses şiddeti 3 dB artmaktadır.
Lt= 10*Log (108+107)
= 10*Log (108+108*10-1)
= 10*Log (108*(1+10-1))
= 10*Log (108*1.1)
= 10*(Log 108+Log 1.1)
= 80+10*Log(1,1)=80,41 dB
Kulağa ulaşan ses imisyon, tek bir
kaynağın yaydığı ses ise emisyondur.
Kaynağın şiddeti nicelik olarak yaydığı
ses gücü P ile ifade edilir.
Şekil’de DIN 45635’e göre bir kaynağa
belirli uzaklıktaki noktada ses
yoğunluğu (I), ses gücü (P)’nin kaynağı
sarıp kapsayan alan (S)’ye
bölünmesiyle elde edilir.
Eğer aranan kaynağın ses gücü ise, bu da ses
yoğunluğu I ve kaynağı saran alan S’nin çarpılmasıyla
elde edilecektir.
I=P/S
I: Ses yoğunluğu(W/m2),
P: Ses gücü (W)
S: Alan (m2)
Gürültünün kulağa etkisi
şiddetine ve etkidiği süreye
bağlıdır.
Çeşitli Gürültü Düzeylerinde
Kalabilme Süreleri
Risk oluşturan ses düzeyi
aşıldığında belirli dinlenme
zamanından sonra geçen geçici
sağırlık olayı ile karşılaşılır.
Gürültünün etki süresi arttıkça
sürekli duyma kaybı gerçekleşir.
Risk düzeyinin altında da
örneğin 80 dB(A)’da karşılıklı
konuşma esnasında birbirlerini
iyi anlamada zorluklar yaşanır.
Yüksek şiddette gürültü altında
kalındığında en azından belirli bir süre
boyunca duyabilme yeteneği azalır, bu
kötüleşme audiometre ile ölçülebilir.
İşitme kaybı ≈ L . T
L: Gürültü şiddeti
T: Gürültüde kalınan süre




Gürültülü ortamda uzun süre bulunmanın sebep olduğu geçici duyma
kaybı kulağın yetersiz beslenmesinin doğurduğu yorgunluğa
bağlanmaktadır.
Geçici sağırlık kişiden kişiye farklılık arz etmekteyse de, genel olarak
şunlar söylenebilir:
Gürültülü ortamdan çıktıktan 2 dakika sonra yapılan TTS2 ölçümleri (2
rakamı deneyin akustik yükün bitiminden 2 dakika sonra yapıldığını
gösterir) duyu kaybının farklı frekanslarda farklı büyüklükte olduğunu
göstermiştir.

Ayrıca akustik yükün şekil, frekans dağılımları, şiddeti ve süresi de geçici
duyu kaybında büyük rol oynar.

Geçici sağırlaşma diye adlandırdığımız, duyma eşiğinin geçici yükselmesi,
fizyolojik açıdan yorgunluk anlamına gelir.

Ancak işgününden sonraki yaşamımızda da duyu organımıza ihtiyaç
olduğuna göre kulağın dinlenmesi, duyma kabiliyetinin eski haline
gelmesinin zamanla ne şekilde oluştuğunun da bilinmesi gerekir.
Şekil’de 30, 120 ve
240 dakikalık süre
boyunca 100 dB(A)
şiddetinde gürültülü
ortamda bulunduktan
ve gürültülü
ortamdan çıktıktan
sonra TTS
değerlerinin değişimi
görülmektedir.
Gürültü işitme organımızla ilgisi olmayan başka rahatsızlıklara da sebep olur.
Bunların başlıcaları:
◦ Psikolojik stres,
◦ Konsantrasyon yeteneğinin olumsuz etkilenmesi ,
◦ Başkalarının neden olduğu ve susturmaya olanağımız olmayan yabancı gürültünün
rahatsızlığı,
◦ Kan damarlarının daralması, adrenalin salgısının artması,kalp atışının hızlanması,
◦ Mide ülseri,uykusuzluk gibi psikosomatik hastalıklardır.
◦ Kaza sayısının artması ve verimliliğin azalması.
◦ Çalışmanın her aşamasında, iletişim kurmada, sinyalleri algılamada olumsuz etkiler söz
konusunudur.
Bu rahatsızlıklar teknik yöntemlerle ölçülüp tespit edilmeseler bile varlığı kabul
edilen rahatsızlıklardır.
Bu rahatsızlıklar ses düzeyinin şu veya bu değeri aşmasıyla değil de kişinin sesi
rahatsız edici bir gürültü olarak algılayıp algılamaması ile ilgilidir.
Yan komşudan gelen müzik sesini, o müzikten hoşlanan biri rahatsız edici
bulmazken, gece vardiyasından dönen ve uyumak isteyen işçi huzur kaçırıcı, rahatsız
edici olarak algılar, organizması aşırı stres göstergesi sayılabilecek davranışlar
gösterir.




Ses dalgaları çeşitli nedenlerden oluşur.
Örneğin kesme işleminde takım ve parçanın birbirlerine
temaslarında parçaya uygulanan kuvvetlerin parçayı titreştirmesi, iki
parçanın birbirine temasında bunlardan en az birini titreşmesi ve
içten yanmalı motorlarda hava yakıt karışımının patlayarak yanmaya
başlaması gibi.
Cisimlerin hareketi, birbirlerine teması, karşılıklı birbirlerine kuvvet
uygulamaları makinelerde ses oluşumunun temel kaynakları
olduğuna göre, gürültüyü önlemede dikkatleri bu yöne
yoğunlaştırmada yarar vardır.
Gürültünün zararlı etkisinden kişileri koruma üç şekilde olabilir:
1)
2)
3)
Gürültünün oluşmaması ve azaltılması. Birincil önlemler (sessiz çalışan makine
konstrüksiyonu,gürültüsüz iş yöntemlerini seçme…)
Gürültünün yayılmasını önlemek, gürültüyü olduğu yere hapsetmek. İkincil önlemler.
Kişisel koruyucularla gürültünün etkilerinden korunma. Üçüncü gurup önlemler.






Otomotiv yan sanayiinde cıvata üreten bir fabrikada cıvatalar
üretimden sonra el ile makineden alınıp bir saç kasaya atılmakta.
Dolan kasalar cıvataların paketleneceği bölüme taşınmaktadır.
Cıvatalar çelik saç kasalara atılırken kasalardan kasa boş iken etrafa
117 dB(A), yarı doluyken 100-105 dB(A) düzeyinde ses yayılmaktadır.
Bu rahatsız edici, zararlı bir gürültü düzeyidir.
Kasayı daha kalın malzemeden yapmak sesi biraz azaltsa da, hem
sönümleme yeterli değildir, hem de maliyet artar.
Bunun yerine kasa içerisine cıvatalar içine fırlatıldığında çarpacakları
PVC sert plastikten yapılmış bir eğik plaka koymak (b) veya çerçevesi T
profillerden oluşmuş yüzeyleri çelik tel kafesten yapılmış kasa (c)
kullanmak suretiyle ses düzeyi 111 ve 103 dB(A)’ya indirmek mümkün
olmuştur.
Bir başka örnekte döküm parçalarının
temizlendiği temizleme taburudur.
1 metreküp hacimli, 1,5 metre
uzunluğundaki tamburda ağırlıkları 3-5
kg olan döküm parçaları cüruflardan
temizlenmektedir.
Tamburdan 1 metre mesafede ölçülen
ses düzeyi 107 dB(A)’dır.
Tamburun iç yüzeyine aşınmaya da
dayanıklı ve tamburun saç kalınlığının
en az iki katı kalınlıkta çelik hasır içeren
sert kauçuk kaplayarak hem tamburun
ana malzemesinin aşınması önlenmiş
hem de tamburdan yayılan ses düzeyi
80 dB (A) düzeyine indirgenmiştir.
Gürültüyü
kaynağında,
yolda ve alıcıda
olmak üzere üç
şekilde kontrol
etmek
mümkündür.
Her hangi bir
gürültü
probleminde
bu üç unsur
önem
derecesine göre
belirlenmelidir.
En iyi yaklaşım, şüphesiz ki gürültüyü kaynağında yok etmektir.
Bunun mümkün olmadığı durumlarda, gürültüyü yolda ve
alıcıya ulaştığı noktada önleme yolları denenmelidir.
Download

Ders 04 Prof. Dr. Bahattin Kanber