Le transfert d'énergie entre une partie tournante (un rotor) et un fluide (un liquide dans le cas d'une pompe, de l'air dans le cas d'un compresseur, un autre gaz dans la cas d'une turbine à combustion), qui base le fonctionnement de turbomachines s'accompagne d'émissions sonores très importantes, caractérisées par un niveau de puissance acoustique très élevé dans une gamme de fréquence étendue. Le traitement du bruit de turbomachines est nécessaire pour différentes raisons:
- sous l'angle de la santé d'employés (et aussi d'intervenants extérieurs) assurant la conduite et la maintenance d'installations avec de tels équipements ultra-bruyants. La directive Européenne 2003/10/CE concernant les prescriptions minimales de sécurité et de santé relatives à l'exposition des travailleurs aux risques dus aux agents physiques (bruit) constitue un document de référence, fixant: des valeurs d’exposition limites des travailleurs au bruit:
- niveau d'exposition L EX,8h = 87 dB (A) et pression acoustique de crête pcrête = 200 Pa soit 140 dB(C) réf. 20 μPa
- des valeurs d’exposition supérieures des travailleurs au bruit déclenchant l'action: niveau d’exposition L EX,8h = 85 dB (A) et pression acoustique de crête pcrête = 140 Pa soit 137 dB(C) réf. 20 μPa
- des valeurs d’exposition inférieures des travailleurs au bruit déclenchant l'action: niveau d’exposition L EX,8h = 80 dB (A) et une pression acoustique de crête pcrête = 112 Pa soit 135 dB(C) réf. 20 μPa
- sous l'angle de la protection de l'environnement. La réglementation française, si elle est appliquée, distingue la période diurne (07h00 à 22h00 sauf dimanches et jours fériés) et la période nocturne (22h00 à 07h00 ainsi que dimanches et jours fériés):
- dans certains cas, un arrêté préfectoral (quand il n’est pas ministériel) fixe les niveaux de bruit à ne pas dépasser en limite de propriété: c’est notamment le cas des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement (ICPE) e.g. 70 dB(A) en période diurne et 60 dB(A) en période nocturne
- l’émergence i.e. la différence entre les niveaux de pression continus équivalents pondérés A du bruit ambiant (turbomachine en fonctionnement) et du bruit résiduel (en l’absence du bruit de la turbomachine, mais mesuré sur la période de fonctionnement de la turbomachine) est limitée dans les Zones à Emergences Réglementée (ZER), qui incluent en général, à proximité de la turbomachine: les habitations, les zones constructibles et les zones occupées par des tiers e.g. Etablissements Recevant du Public (ERP), autres établissements industriels. Si le niveau de bruit ambiant dans les ZER (incluant le bruit de la turbomachine) est compris entre 35 dB(A) et 45 dB(A) alors l’émergence admissible est de 6 dB(A) en période diurne et de 4 dB(A) en période nocturne. Si le niveau de bruit ambiant dans les ZER (incluant le bruit de la turbomachine) est supérieur à 45 dB(A) alors l’émergence admissible est de 5 dB(A) en période diurne et de 3 dB(A) en période nocturne
- dans le cas d’une Installation Classée pour la Protection de l'environnement (ICPE), la tonalité marquée, dont la présence est liée à la différence entre le niveau de pression acoustique dans une bande de fréquence de 1/3 d’octave donnée et les bandes de fréquences adjacentes, est jugée indésirable si elle dépasse 10 dB dans l’intervalle fréquentiel 50 Hz-315 Hz ou bien 5 dB dans l’intervalle fréquentiel 400 Hz-8000 Hz
ITS a participé au traitement du bruit de turbomachines d'un site pétrolier du Golfe persique.
S'agissant de 2 turbines à combustion (plus de 80 MW en cycle simple, environ 120 MW en cycle combiné), les sources de bruit objet des actions d'insonorisation reportées dans le présent article ont été les turbines à combustion elles-mêmes et les alternateurs associés à leur fonctionnement pour la production d'électricité. Ont ainsi été envisagés pour chaque unité des bâtiments à haute performance acoustique, avec une charpente métallique et avec différents éléments de construction:
- pour les parties fixes ou facilement démontables, par sous-ensembles: des panneaux d'insonorisation industrielle avec une face absorbante (modulaires)
- pour les accès: des bloc-portes acoustiques (pivotants) avec, pour les parties translucides (avec des vitrages garantissant une sécurité résiduelle en cas de bris accidentel): des châssis vitrés acoustiques
En outre, les entrées d'air et les sorties d’air des constructions sont équipées de silencieux de ventilation (pour éviter la transmission de bruit au niveau des ouvertures requises pour l'évacuation de la puissance thermique - très importante - dissipée par les équipements encoffrés).
Eu égard aux enjeux d'un tel projet - l'objectif étant un niveau de pression acoustique inférieur à 85 dB(A) à 1 mètre des encoffrements à l'intérieur desquels les turbines à gaz ont un niveau de puissance acoustique supérieur à 140 dB(A) - les calculs de réduction du bruit, au moyen d'une méthodologie éprouvée ont été bien sûr essentiels. Ils ont fait intervenir les caractéristiques du champ acoustique à l'intérieur des encoffrements (plus ou moins diffus selon les caractéristiques d'absorption acoustique des parois), l'affaiblissement acoustique des parois (panneaux constituant murs et toit, silencieux) et les modalités de la propagation sonore dans leur environnement, où l'hypothèse du rayonnement d'une source sonore ponctuelle n'est pas justifiée à faible distance. A cet égard, le logiciel SILDIS® développé par la ressource humaine de ITS permet la simulation des performances des éléments de construction (avec le Module 1 - prévision de la performance acoustique et aéraulique (aérodynamique) de silencieux - et le Module 2 - prévision de la performance acoustique de parois planes - ), le Module 10 - prévision des émissions sonores des bâtiments et d'autres constructions - permettant la simulation de l'impact sonore en différents emplacements d'intérêt, y compris en champ acoustique proche.
Pour ce qui concerne les études, un tel projet a nécessité par ailleurs:
- des calculs de résistance mécanique des structures, devant satisfaire à différents codes de calcul et réglementations
- des calculs d'aéraulique pour le dimensionnement des systèmes de ventilation, facteur-clé (parmi d'autres) de la réussite de tels projets, spécialement quand une température ambiante très élevée doit être considérée à l'extérieur, limitant l'élévation de température admissible (pour l'habitabilité des encoffrements pour les personnels de service et pour l'intégrité de certains composants électroniques sensibles)
- une étude électrique, pour des ventilateurs et des capteurs associés au système de ventilation
Pour ce qui concerne la production, le recours à des matières premières soigneusement sélectionnées, des méthodes et techniques de pointe pour la construction, l'assemblage et la peinture anti-corrosion ont permis, selon des cycles éprouvés quant à leur organisation et à la qualité, et sans retard, la mise à disposition de bâtiments insonorisés en kits, satisfaisant aux meilleurs standard de qualité - tels qu'imposés par un Client exigeant -, prêts à être assemblés sur site sans anicroche pour permettre un traitement du bruit des turbomachines de cette installation tout à la fois efficace et durable, ce qui constitue la marque de fabrique de ITS et de ses partenaires commerciaux.
Qu’on se le dise !
Traitement du bruit de turbomachines au moyen de bâtiments insonorisés similaires à ceux objet du présent article |
Outre des bâtiments insonorisés, des capotages et des murs antibruit, ITS commercialise, en termes de moyens de traitement du bruit de turbomachines, (visibles sur la photo ci-contre mais non livrés dans le cadre du projet objet du présent article) des systèmes d'admission d'air insonorisé pour turbines à combustion / turbines à gaz, et des silencieux d'échappement pour turbines à combustion / turbines à gaz ainsi que des silencieux de mise à l’atmosphère de gaz sous pression. |
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