On estime entre 400000 et 500000 le nombre de travailleurs Québécois exposés à des niveaux de bruit potentiellement dangereux pour leur système auditif. Si l’on s’en tient à la limite légale d’exposition au bruit de 90 dB(A) 8 heures par jour, le nombre de travailleurs et travailleuses à risque de perdre l’audition au Québec est estimé à 400 000 (Fédération des travailleurs et travailleuses du Québec 1998), soit environ un travailleur sur cinq, et ce nombre atteint 500 000 (Commission de la santé et de la sécurité au travail 1998) si l’on utilise la limite de 85 dB(A) recommandée internationalement. La mise en place d’un encoffrement ou d’un capotage qui isole la machine bruyante est un moyen d’action très souvent préconisé pour réduire l’exposition au bruit du travailleur. Au Québec, des études issues du milieu de la SST font état de multiples réalisations de solutions de réduction du bruit pour lesquelles l’encoffrement ou la construction d’enceintes acoustiques furent choisies [1-3]. Dans un guide sur le contrôle du bruit proposé par la CSST [4], l’encoffrement est considéré comme solution importante pour bloquer la transmission aérienne du bruit de machines ou procédés identifiés comme bruyants.
La performance acoustique d’un encoffrement peut généralement être quantifiée par sa perte par insertion IL (pour Insertion Loss) définie par :
IL=Lw-Lw,e
où Lw est le niveau de puissance acoustique de la source (exprimé en dB) et Lw,e est le niveau de puissance acoustique rayonné par l’encoffrement entourant la même source. Notons que la perte par insertion est une quantité exprimée en dB qui dépend notamment de la fréquence. De façon générale, plus la perte par insertion est élevée plus grande est l’efficacité d’un encoffrement.
Cette performance est cependant limitée, d'une part, en raison du manque d’efficacité du « capot » dans la gamme des basses fréquences, et d'autre part en raison de fuites acoustiques éventuelles résultant d’un mauvais assemblage ou des ouvertures de l’encoffrement, souvent présentes car nécessaires au fonctionnement de la machine, effets généralement ressentis en plus hautes fréquences. Le manque d’efficacité du capot dans la gamme des basses fréquences s’explique à la fois par une perte par transmission faible de ce dernier, qu’il soit constitué de parois monolithiques ou de parois multicouches. La faiblesse des performances acoustiques en transmission et en absorption sont notamment imposées par la physique du système (loi de masse pour les parois simples, fréquence de respiration pour les parois doubles, faible dissipation dans les matériaux poreux du fait de l’importance des couches limites visqueuses dans les pores qui empêchent la pénétration des ondes à l’intérieur de ce dernier). Notons aussi que la solution d’encoffrer une source de bruit est particulièrement efficace lorsque la machine est automatique, ou nécessite peu d’interventions manuelles de la part des travailleurs ou bien si l’encoffrement fait l’objet d’un entretien minutieux.
La complexité d'un tel problème vibroacoustique induit une triple problématique. Tout d’abord, les ingénieurs et les intervenants de l'industrie ont des questions très précises lors de la conception des encoffrements pour lesquelles il n'existe pas toujours de réponses simples. Par exemple :
- Quels sont les effets des dimensions et de l'épaisseur des parois?
- Quels matériaux absorbants choisir ?
- Quelle est l’importance de la plaque perforée ? du film ? Comment les choisir ?
- Comment assembler les matériaux multicouches (collage, non collage) ?
- Quel est l’effet de la localisation de la source dans l’encoffrement ?
- Quel est l’effet du couplage entre deux ou plusieurs sous-structures ?
- Quel est l’impact des fuites acoustiques et des ouvertures ? Comment les traiter ?
- Quel est le rapport performances acoustiques/prix d’un traitement insonorisant
Il est assez difficile de répondre de manière générale à ces questions car chaque configuration d’encoffrement est différente et dépend de nombreux paramètres et de leurs fortes interactions. De plus, les réponses à ces questions ne sont pas toujours connues et nécessitent des travaux de recherche. En particulier la prise en compte du matériau absorbant et de son moyen de protection (plaque perforée, film) et leur effet dans un système couplé reste un problème d’actualité.
Ensuite, il est indispensable que les réponses à ces questions soient obtenues par les ingénieurs et concepteurs eux-mêmes, dans des délais courts, sans avoir besoin de suivre une formation à plein temps, longue et complexe, souvent incompatible avec la réalité du milieu de travail.
Enfin, il est utile de s’interroger sur la forme que doivent prendre ces réponses. Compte tenu des incertitudes sur les propriétés des matériaux et leurs conditions d’assemblage, la nature des liaisons entre plaques, les conditions environnementales et de fonctionnement etc. un calcul fin déterministe est il pertinent ? Un calcul fournissant une enveloppe de réponses probables (i.e. moyenne et variance) par bande de fréquence ne serait-il pas davantage approprié au stade de la conception ? Voir la suite du document de l'IRSST (pdf).
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