Substitutiemetingen in de industrie

Robert Baars, robertbaars@mp.nl, mei 2008
Senior Adviseur bij M+P raadgevende ingenieurs, Postbus 344, 1430 AH AALSMEER, tel. (0297) 32 06 51

Omdat de geluidsniveaus op de vergunningspunten rond de grote industrie zelden met behulp van directe immissiemetingen kunnen worden bepaald wordt in de praktijk meestal van emissiemetingen en een overdrachtsmodel gebruik gemaakt. Indien dergelijke metingen en berekeningen in overeenstemming met de Handleiding worden uitgevoerd worden de resultaten in het algemeen geaccepteerd door het bevoegd gezag en vormen dus de basis voor handhaving. Als daarbij een overschrijding wordt geconstateerd moet de industrie geluidsreducerende maatregelen treffen waarmee hoge kosten kunnen zijn gemoeid. Omdat ook de bescherming van de omgeving hierop is gebaseerd is de betrouwbaarheid van de onderzoeksresultaten zowel van belang voor de industrie als voor de omwonenden. Wanneer directe immissiemetingen mogelijk zijn wordt echter vaak een aanzienlijk verschil tussen de meet- en berekeningresultaten geconstateerd.

emissiemetingen

De beperkte nauwkeurigheid van de modelberekeningen heeft verschillende oorzaken. In de complexe installaties van de procesindustrie zijn vaak grote aantallen geluidsbronnen aanwezig, die alle in het rekenmodel moeten worden opgenomen. Daarbij wordt vaak onvoldoende rekening gehouden met de vele kleinere bronnen en het geluid dat ‘diffuus’ door de vele pijpleidingen en de oppervlakken van de constructies wordt uitgestraald. Ook het geluid van schoorstenen en andere hoge uitlaten wordt vaak ten onrechte verwaarloosd. Door de hoge installatiedichtheid kan de geluidsemissie van individuele bronnen bovendien vaak alleen goed op basis van intensiteits- of trillingsmetingen worden bepaald. Wanneer toch gebruik wordt gemaakt van ‘gewone’ geluidsmetingen moet een stoorgeluidcorrectie worden ingeschat, omdat meting van het achtergrondgeluid door het in- en uitschakelen van de apparatuur zelden mogelijk is.

betrouwbaarheid van modelberekeningen

Naast de vaak onvolledige en foutieve invoergegevens worden de grootste fouten in de praktijk veroorzaakt door onvolkomenheden in de berekeningsmethode en de hierop gebaseerde computersoftware, zoals Geonoise. Zo wordt bij de berekening van indirecte geluidspaden volgens de Handleiding slechts rekening gehouden met één enkele reflectie per geluidspad, terwijl het geluid in werkelijkheid vaak vele malen wordt gereflecteerd of verstrooid door de installaties, constructies en gebouwen, voordat een immissiepunt wordt bereikt. Vooral bij grote open procesinstallaties met een hoge installatiedichtheid, of wanneer geluidspaden tussen meerdere gebouwen door lopen, kan de vereenvoudigde berekeningsmethode uit de Handleiding tot zeer onnauwkeurige resultaten leiden. Dit geldt ook voor de overdracht over grotere afstanden, met name bij het laagfrequente geluid.

Hoewel de onbetrouwbaarheid van de overdrachtsmodellen al lange tijd bekend is wordt hiermee in de praktijk nauwelijks rekening gehouden. Vaak worden daardoor dure en ingrijpende geluidsmaatregelen geëist, zonder dat de nauwkeurigheid van de geluidsonderzoeken ter discussie wordt gesteld. Ook bij de herziening van de Handleiding Meten en Rekenen Industrielawaai waren nauwelijks verbeteringen in de berekeningsmethoden mogelijk, vooral omdat dit tot te grote wijzigingen in bestaande situaties zou hebben geleid. De meest ingrijpende verbetering die destijds is aangebracht betreft een aanpassing van het luchtdempingsspectrum, waardoor de berekening van de geluidsoverdracht over grotere afstanden nu enigszins nauwkeuriger is dan voorheen.

meting van de overdracht

Zowel de oude als in de nieuwe versie van de Handleiding voorziet in een methode, waarmee de geluidsoverdracht door middel van metingen kan worden bepaald. Bij deze substitutiemethode wordt in principe van een vervangende geluidsbron gebruik gemaakt, die op de positie van de echte geluidsbron moet worden geplaatst. Door de fysieke aanwezigheid van de echte geluidsbron kan de luidspreker doorgaans niet nauwkeurig op de juiste plaats worden neergezet, maar wordt deze achtereenvolgens op een aantal punten rond de beoogde positie geplaatst. Door het reciprociteitsprincipe in de geluidsoverdracht is het echter ook mogelijk om de geluidsbron op de positie van de ontvanger te plaatsen en de metingen uit te voeren bij de bon.

toepassing van de substitutiemethode

De substitutiemethode is zeer geschikt bij de bepaling van de geluidsbijdragen van individuele bronnen op de vergunningspunten rond de industrie. Dit is bijvoorbeeld noodzakelijk bij de specificatie van geluidsmaatregelen, omdat het effect daarvan mede afhankelijk is van de geluidsoverdracht. De substitutiemethode kan in het algemeen ook goed worden toegepast bij het bepalen van de geluidsbelasting door toekomstige geluidsbronnen, wanneer het bronspectrum vooraf voldoende nauwkeurig kan worden bepaald. Dit is doorgaans het geval wanneer nieuwe apparatuur in een bestaande installatie wordt geplaatst. De resultaten van de substitutiemeting kunnen zowel worden gebruikt in de meldingsprocedure als bij de specificatie van de geluidseisen voor de apparatuur. Door de overdracht zo nauwkeurig mogelijk te meten wordt kan worden voorkomen dat te zware geluidseisen worden gesteld aan de apparatuur, waardoor de omvang van de geluidsmaatrgelen en het risico van overschrijdingen na inbedrijfstelling sterk worden gereduceerd.

de praktijk

Hoewel substitutiemetingen in veel situaties grote voordelen bieden boven het (uitsluitend) gebruik van een overdrachtsmodel, wordt deze methode in de praktijk nog te weinig toegepast. Dit is het gevolg van traditie en een onevenredig vertrouwen in de nauwkeurigheid van de berekeningsmodellen, vooral bij de overheid. Ook het kostenaspect speelt vaak een belangrijke rol. De uitvoering van uitgebreide en nauwkeurige metingen is vaak tijdrovend en daardoor duurder dan het opstellen van een eenvoudig model, waarvan de resultaten ook door de overheid worden geaccepteerd. Deze extra kosten vallen echter in het niet bij de veel hogere kosten die het gevolg kunnen zijn van overschrijdingen, vooral wanneer aanvullende geluidsmaatregelen worden geëist. Daarnaast is ook sprake van potentiële besparingen, omdat bij gebruik van overdrachtsmodellen vaak een te hoge geluidsbelasting wordt berekend, met onnodige of te zware geluidsmaatregelen als gevolg.

meetapparatuur

Een andere belangrijke oorzaak van het beperkte gebruik van de substitutiemethode is het ontbreken van de noodzakelijk apparatuur. Een voor deze toepassing geschikte kunstmatige geluidsbron moet een zeer hoog geluidsvermogen op kunnen wekken, omdat de grote industrie veelal continu in bedrijf is, veel geluid produceert en de afstanden tussen het brongebied en de immissiepunten vaak erg groot zijn. De meeste in de industrie aanwezige geluidsbronnen zijn bovendien min of meer rondom afstralend, terwijl een standaard luidspreker een sterk frequentieafhankelijke richtwerking heeft. Substitutiemetingen met gewone luidsprekers leiden daarom tot onvoldoende nauwkeurige en dus onbruikbare resultaten, vooral in de hogere frequenties. De in de handel verkrijgbare bolbronnen (dodekaeders), die wel rondom gelijkmatig geluid uitstralen, beschikken over te weinig vermogen voor toepassing in de industrie en zijn bovendien onvoldoende effectief bij lagere frequenties.

dodekaeder

Voor de uitvoering van overdrachtsmetingen in de industrie is door M+P een speciale bolbron ontwikkeld, waarmee een zeer hoog geluidsvermogen kan worden opgewekt. Deze superbolbron bevat 12 zeer zware breedbandspeakers met een buitengewoon hoog rendement. De speciale bolbron is effectief in een frequentiegebied van 63- 6000 Hz, bij een voeding met een sinus of ruis van maximaal 5000W RMS. Wanneer ook de overdracht bij lagere frequenties moet worden gemeten kan het systeem worden uitgereid met een actieve laagkast van 10 kW. De afmetingen en het gewicht van de bolbron zijn daarbij zo klein mogelijk gehouden, waardoor het systeem door slechts twee personen kan worden gehanteerd en vrijwel overal kan worden geplaatst.

home...