norme internationale 15665

Numéro de référenceISO 15665:2003(F)

© ISO 2003

NORME INTERNATIONALE

ISO15665

Première édition2003-08-15

Acoustique — Isolation acoustique des tuyaux, clapets et brides

Acoustics — Acoustic insulation for pipes, valves and flanges

ISO 15665:2003(F)

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Sommaire Page

Avant-propos..................................................................................................................................................... iv 1 Domaine d'application .......................................................................................................................... 1 2 Références normatives......................................................................................................................... 1 3 Termes et définitions ............................................................................................................................ 2 4 Classe d’isolation acoustique.............................................................................................................. 3 5 Guide pour la réduction du bruit émis par les tuyaux ...................................................................... 6 5.1 Perte par intersection requise: Phase de conception....................................................................... 6 5.2 Perte par insertion requise: Usines en cours d’exploitation............................................................ 8 5.3 Longueur de l’isolation acoustique .................................................................................................... 8 5.4 Incidences sur la conception de la tuyauterie ................................................................................... 9 5.5 Calcul de la réduction globale du bruit............................................................................................. 10 5.6 Valeurs types de réduction du bruit.................................................................................................. 12 6 Construction de systèmes d'isolation acoustique types................................................................ 13 6.1 Généralités........................................................................................................................................... 13 6.2 Revêtement.......................................................................................................................................... 13 6.3 Couche poreuse .................................................................................................................................. 14 6.4 Support du revêtement....................................................................................................................... 15 7 Installation ........................................................................................................................................... 15 7.1 Généralités........................................................................................................................................... 15 7.2 Étendue d'isolation ............................................................................................................................. 16 7.3 Bouchons de protection..................................................................................................................... 16 7.4 Enceintes acoustiques ....................................................................................................................... 16 7.5 Protection contre les dommages mécaniques ................................................................................ 16 8 Isolation thermique et acoustique combinée................................................................................... 17 8.1 Généralités........................................................................................................................................... 17 8.2 Utilités avec fluides chauds............................................................................................................... 17 8.3 Utilités avec fluides froids.................................................................................................................. 17 9 Constructions d’isolation acoustique satisfaisant aux exigences des classes d’isolation ....... 17 9.1 Généralités........................................................................................................................................... 17 9.2 Matériaux.............................................................................................................................................. 18 9.3 Matériau d'isolation contre les vibrations au niveau des supports de tuyau............................... 19 10 Essais des systèmes d'isolation acoustiques ................................................................................. 19 10.1 Généralités........................................................................................................................................... 19 10.2 Méthode de mesurage: Salle réverbérante....................................................................................... 19 10.3 Installation d’essai .............................................................................................................................. 20 10.4 Éprouvette............................................................................................................................................ 22 10.5 Mesurages............................................................................................................................................ 22 10.6 Résultats .............................................................................................................................................. 23 10.7 Informations à consigner dans le rapport d’essai........................................................................... 23 Annexe A (informative) Équations pour le calcul de la perte par insertion minimale requise DW,min

des classes d'isolation ....................................................................................................................... 25 Annexe B (informative) Principe constructif d'une isolation acoustique ................................................... 26 Annexe C (informative) Exemples de détails de construction types .......................................................... 27 Bibliographie .................................................................................................................................................... 37

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Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'ISO 15665 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 43, Acoustique, sous-comité SC 1, Bruit.

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Acoustique — Isolation acoustique des tuyaux, clapets et brides

1 Domaine d'application

La présente Norme internationale définit les performances acoustiques de trois classes (classes A, B et C) d’isolation de tuyaux. Elle spécifie également trois types de construction qui satisfont à ces classes de performances acoustiques. En outre la présente Norme internationale définit une méthode d’essai normalisée pour mesurer les performances acoustiques de tout type de construction, permettant ainsi d’évaluer de nouvelles isolations et les isolations existantes par rapport aux trois classes.

La présente Norme internationale est applicable à l’isolation acoustique de tuyaux cylindriques en acier et de leurs composants de tuyauterie. Elle est valable pour des tuyaux jusqu’à 1 m de diamètre et d’une épaisseur de paroi minimale de 4,2 mm, pour des diamètres inférieurs à 300 mm et de 6,3 mm, pour les diamètres supérieurs ou égaux à 300 mm. Elle n’est pas applicable à l’isolation acoustique de conduits rectangulaires, ni à celle de réservoirs ou de machines.

La présente Norme internationale traite de l’évaluation des performances d’isolation acoustique des tuyaux à la fois en phase de conception et sur des installations en exploitation. Elle fournit des lignes directrices aux ingénieurs acousticiens pour déterminer la classe requise et l’étendue d’isolation nécessaire pour une application donnée. Elle fournit des exemples types de méthodes de construction, ces exemples étant toutefois fournis à titre informatif uniquement et n’ont pas pour objet d’être normatifs.

La présente Norme internationale précise les aspects de l’isolation acoustique qui diffèrent de ceux de l’isolation thermique, et sert de guide tant aux installateurs qu’aux ingénieurs acousticiens. Les détails afférents à l’isolation thermique sont exclus du domaine d’application de la présente Norme internationale.

2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).

ISO 354, Acoustique — Mesurage de l'absorption acoustique en salle réverbérante

ISO 3741:1999, Acoustique — Détermination des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit à partir de la pression acoustique — Méthodes de laboratoire en salles réverbérantes

ISO 3744, Acoustique — Détermination des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit à partir de la pression acoustique — Méthode d'expertise dans des conditions approchant celles du champ libre sur plan réfléchissant

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3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.

3.1 tuyauterie tuyaux cylindriques et raccords tels que des clapets, des brides, des soufflets et des supports

3.2 isolation acoustique revêtement acoustique revêtement extérieur installé dans le but de réduire le bruit rayonné par le tuyau

NOTE L’isolation acoustique est généralement constituée d’un matériau absorbant acoustique et/ou élastique (la «couche poreuse») sur la tuyauterie et d’un revêtement extérieur imperméable (le «revêtement extérieur»).

3.3 résistivité au flux d’air chute de pression par unité d’épaisseur de matériau poreux survenant lors du passage d'un flux d’air de vitesse constante à travers le matériau

NOTE 1 La résistivité au flux d’air est égale à la chute de pression divisée par le produit de la vitesse du flux d’air et de l’épaisseur de l’échantillon. NOTE 2 L’unité de la résistivité au flux d’air est le N·s/m4 = Pa·s/m2.

NOTE 3 L’ISO 9053 décrit des procédures de détermination de la résistivité au flux d’air.

3.4 perte par insertion isolation de puissance acoustique DW pour une bande d’octave ou de tiers d’octave quelconque, différence, exprimée en décibels, de niveau de puissance acoustique rayonné par une source sonore avant et après l’application de l’isolation acoustique

NOTE Voir la Note en 3.5.

3.5 isolation de pression acoustique Dp pour une bande d’octave ou de tiers d’octave quelconque, différence, exprimée en décibels, de niveau de pression acoustique, à un endroit spécifié par rapport à la source sonore, avant et après l’application de l’isolation acoustique

NOTE Pour les sources de bruit intérieures, notamment pour ce qui concerne les mesurages en laboratoire, la détermination de l’isolation de puissance acoustique DW est la plus appropriée. DW peut être déterminée dans une salle réverbérante ou au moyen de mesurages d’intensité acoustique. Pour les tuyauteries extérieures, la détermination de l’isolation de pression acoustique Dp est une méthode moins précise mais plus pratique. Il convient de choisir les positions de mesurage de la pression acoustique par rapport aux objectifs de conception de l’isolation acoustique, ce qui signifie généralement une disposition en cercle autour de la tuyauterie. Il est préférable d’utiliser une distance de mesurage de 1 m par rapport à la surface du tuyau ou de 2,5 fois le diamètre du tuyau pour les tuyaux d’un diamètre inférieur à 0,33 m, afin de réduire au minimum les effets de mesurage en champ proche. Il convient que la position de mesurage soit identique pour les mesurages avec et sans l’isolation acoustique. Lorsque le diagramme de rayonnement de la tuyauterie non traitée et celui de la tuyauterie isolée acoustiquement sont l’un et l’autre «cylindriquement omnidirectionnels», les deux mesures (DW et Dp) produisent des résultats identiques.

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4 Classe d’isolation acoustique

Le présent article définit trois classes d’isolation acoustique, appelées A, B et C, en termes d’exigences de perte par insertion minimale. La perte par insertion minimale est spécifiée dans le Tableau 1 et illustrée aux Figures 1 à 3. Des équations permettant de calculer une valeur approchée de la perte par insertion requise (dans une limite de 0,5 dB) sont présentées dans l’Annexe A.

La perte par insertion de l’isolation acoustique est liée au diamètre du tuyau auquel elle est appliquée. Les diamètres de tuyau sont répartis en trois groupes dimensionnels de tuyau et la classe d’isolation est constituée d’une combinaison lettre/chiffre indiquant le diamètre auquel l’isolation est appliquée.

Les dimensions de tuyau utilisées sont:

diamètre extérieur inférieur à 300 mm;

diamètre supérieur ou égal à 300 mm, mais inférieur à 650 mm;

diamètre supérieur ou égal à 650 mm, mais inférieur à 1 000 mm.

Tableau 1 — Perte par insertion minimale requise pour chaque classe

Gamme de diamètres nominaux Fréquence médiane des bandes d’octave, Hz

D 125 250 500 1 000 2 000 4 000 8 000 Classe

mm Perte par insertion minimale, dB

A1 D < 300 –4 –4 2 9 16 22 29

A2 300 u D < 650 –4 –4 2 9 16 22 29

A3 650 u D < 1 000 –4 2 7 13 19 24 30

B1 D < 300 –9 –3 3 11 19 27 35

B2 300 u D < 650 –9 –3 6 15 24 33 42

B3 650 u D < 1 000 –7 2 11 20 29 36 42

C1 D < 300 –5 –1 11 23 34 38 42

C2 300 u D < 650 –7 4 14 24 34 38 42

C3 650 u D < 1 000 1 9 17 26 34 38 42

Pour être conforme à une classe donnée, la perte par insertion de chacune des sept bandes d’octave doit être supérieure ou égale aux niveaux spécifiés. Une isolation acoustique qui ne satisfait pas entièrement à l’exigence susmentionnée doit être désignée comme «non classée».

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Légende

Classes A1 et A2 Classe A3

Figure 1 — Perte par insertion minimale requise pour la classe A

Légende

Classe B1

Classe B2 Classe B3

Figure 2 — Perte par insertion minimale requise pour la classe B

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Légende

Classe C1

Classe C2 Classe C3

Figure 3 — Perte par insertion minimale requise pour la classe C

NOTE 1 La réduction du niveau de pression acoustique global pondéré A dépend du spectre de fréquences de la source. Quelques exemples types sont fournis en 5.5 et 5.6.

NOTE 2 L’isolation acoustique réduit le bruit rayonné directement par le tuyau mais un effet de réaction est observé: pour le rayonnement de toute vibration résiduelle, le revêtement extérieur a une surface plus importante que la surface du tuyau nu. Le revêtement extérieur peut, en outre, avoir une efficacité de rayonnement plus élevée que celle du tuyau à des fréquences basses. Ces effets sont relativement plus importants sur des tuyaux de faible diamètre et imposent une limite à l’applicabilité des différentes classes d’isolation.

Un effet de résonance du dispositif d’isolation acoustique est également observé à des fréquences basses en raison de la masse du revêtement extérieur et de l’effet de ressort de l’air piégé dans la couche poreuse. Si le matériau poreux ne contribue que faiblement à la rigidité mécanique, la fréquence de résonance, en Hz, est donnée approximativement par la formule suivante:

0 60 /f m d′′=

où

m′′ est la valeur numérique de la masse surfacique du revêtement extérieur, exprimée en kilogrammes par mètre carré;

d est la valeur numérique de la distance entre la paroi du tube et le revêtement extérieur, exprimée en mètres.

La perte par insertion escomptée de l’isolation acoustique est négative pour les fréquences inférieures à 1,4 f0.

NOTE 3 Les valeurs de perte par insertion minimale fournies dans le Tableau 1 sont déduites à partir des résultats de mesurages réalisés en laboratoire avec environ 60 différents systèmes d’isolations (normalisées) acoustiques de tuyau et sont obtenues au moyen d'une évaluation statistique des données d’essai pour chaque classe d’isolation. Pour chaque

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bande d’octave et pour chaque classe d’isolation, la perte par insertion minimale requise est calculée comme étant la valeur arithmétique moyenne des résultats d’essai respectifs moins leur écart type (les écarts types sont généralement de 3 dB dans les bandes d’octave de 125 Hz à 1 000 Hz et de 9 dB de 2 000 Hz à 8 000 Hz). De légères simplifications sont à l’origine des approximations de variation linéaire représentées aux Figures 1 à 3.

5 Guide pour la réduction du bruit émis par les tuyaux

5.1 Perte par intersection requise: phase de conception

5.1.1 Détermination des niveaux de pression acoustique

Déterminer le niveau de pression acoustique, Lp(1,r), à une distance de 1 m de la paroi du tuyau nu. Lorsque cette valeur n’est pas connue, le fournisseur du matériel situé en amont ou les références citées dans la Bibliographie peuvent fournir des informations. Les tuyauteries en amont et en aval de la source doivent être considérées séparément. Il convient de déterminer tant les niveaux de pression acoustique par bande d’octave que le niveau global pondéré A. La méthode à appliquer dépend de la source sonore du tuyau en question.

NOTE 1 Le Tableau 2 présente des formes types de spectres de bandes d’octave pour les sources de bruit les plus courantes pour des tuyaux.

NOTE 2 Il est souvent difficile d’obtenir des données ou des méthodes relatives à la prévision du bruit de tuyauterie émis par des machines tournantes raccordées à la canalisation. Lorsqu’il est impossible d’obtenir des données fiables, il est recommandé de réaliser des mesurages sur des canalisations de dimension et d’épaisseur de parois semblables, raccordées à des machines similaires.

5.1.2 Évaluation des niveaux de pression acoustique par rapport à des limites

Lorsque le tuyau est l’unique source sonore dans la zone et lorsqu’il rayonne dans des conditions de champ libre, le niveau de pression acoustique déterminé en un endroit donné peut être comparé directement à la limite d’émissions acoustiques sur la zone de travail. L’isolation de pression acoustique nécessaire est déterminée par soustraction.

En présence d’autres sources de bruit, il convient de déterminer le niveau de bruit total avant de le comparer à la limite d’émission acoustique sur la zone de travail. Voir également 5.1.4.

5.1.3 Détermination des niveaux de puissance acoustique

Le niveau de puissance acoustique Lw rayonné par le tuyau tout entier est calculé sur la base des niveaux de pression acoustique mesurés en champ libre (voir l’ISO 3744):

( ) ( )0( ) , 10 lg 2 / dBW pL s L x r rs S= + π (1)

où

s est la longueur du tuyau (s>>r), en mètres;

S0 = 1 m2;

D est le diamètre extérieur du tuyau, en mètres;

r est la distance à partir de l’axe du tuyau, en mètres, [de préférence r = (1 + ½ D), soit à 1 m de la paroi du tuyau];

( , )pL x r est le niveau de pression acoustique surfacique, en décibels, obtenu par moyennage sur une surface de mesurage spécifiée à une distance r de l’axe du tuyau, à une distance x de la source sonore, mesuré le long du tuyau en condition de champ libre.

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NOTE La valeur recommandée pour x est de 1 m; lorsque l’atténuation le long du tuyau est considérée négligeable, il est également possible d’utiliser des valeurs plus importantes pour x.

Si le tuyau est long et qu’il ne peut pas être mesuré sur toute sa longueur, il peut être préférable d’estimer le niveau de pression acoustique par mesurage au voisinage de la source et en tenant compte de l’atténuation du bruit sur toute la longueur du tuyau.

Cela est exprimé par la formule suivante (voir la référence [5]):

( ) ( ), 1, / dBp pL x r L r x Dβ= − (2)

où

Lp(1,r) est le niveau de pression acoustique à une distance de 1 m de la source sonore, à la même distance r de l’axe du tuyau que dans Lp(x,r);

β est le coefficient d’atténuation, en décibels.

Il ressort de l’expérience pratique que la valeur de β peut être de 0,06 dB pour des tuyaux transportant des gaz ou des vapeurs (atténuation de 3 dB tous les 50 diamètres de tuyau) et de 0,017 pour les liquides (atténuation de 3 dB tous les 175 diamètres de tuyau). Si pour une application donnée, il existe des données fiables qui indiquent une autre valeur de β, cette autre valeur doit être utilisée. Il convient que la longueur du tuyau soit supérieure à (3D/β ) avant que l’atténuation soit prise en compte.

Sur la base de l’Équation (2), il peut être démontré que le niveau de puissance acoustique LW d’une longueur importante de tuyau est égale à:

( ) ( )0

1, 10 lg dB 14,4 dBW prDL s L r

S β→ ∞ = + +

′ (3)

où β ′ est la valeur numérique du facteur d’atténuation.

NOTE 1 L’équation complète de la relation entre Lw (s) et Lp(1,r) est:

( ) ( ) ( ) 0,1 /

0

21, 10 lg dB 10 lg 1 10 dB0,1 In10

s Dw p

rdL s L rS

ββ

′π= + + −

′ (4)

Il peut être démontré que l’Équation (4) sera développée en Équation (1) pour les faibles valeurs de ( / )s Dβ ′ et en Équation (3) pour les tuyaux de très grande longueur.

NOTE 2 Les erreurs introduites par l’application de l’Équation (1) à des tuyaux d’une longueur supérieure à (3D/β) et par l’application de l’Équation (3) à des tuyaux plus courts sont inférieures à 3 dB.

NOTE 3 Le bruit émis par les tuyauteries peut être transmis par le fluide ou par la paroi du tuyau ou par les deux à la fois. Les systèmes d’isolation acoustique sont efficaces dans les deux cas. Il est difficile de prévoir la propagation du bruit par la paroi du tuyau.

5.1.4 Contribution au bruit dans des espaces réverbérants au bruit ambiant

Dans des espaces réverbérants, la contribution du tuyau au bruit est calculée sur la base de son niveau de puissance acoustique et il convient de l’ajouter aux contributions d’autres sources. Pour ce qui concerne le bruit ambiant, il convient de calculer la contribution du tuyau au niveau de puissance acoustique total de l’installation, ou au niveau de pression acoustique au point de voisinage.

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5.2 Perte par insertion requise: usines en cours d’exploitation

Dans les usines en cours d’exploitation, l’évaluation du bruit produit par les tuyaux peut se faire à partir de mesurages. Lorsque le bruit produit par le tuyau est sensiblement plus élevé que le bruit de fond, il peut être mesuré directement en termes de niveaux de pression acoustique. Ici encore, il faut considérer séparément la tuyauterie en amont et la tuyauterie en aval de la source.

Lorsque le bruit de fond est important, le bruit produit par le tuyau peut fréquemment être déterminé au moyen de mesurages d’intensité acoustique. Cependant, les mesurages sur site de l’intensité acoustique du bruit des tuyauteries peuvent être difficiles à réaliser et nécessitent du matériel et un savoir-faire particuliers.

Une troisième possibilité consiste à évaluer le bruit produit par le tuyau en mesurant le niveau de vitesse vibratoire de la surface du tuyau et en utilisant le concept d’efficacité de rayonnement (voir référence [8]):

( ) ( ), 10 lg dB 10 lg / 2 dBp vL x r L D rσ= + + (5)

où

Lv est le niveau de vitesse vibratoire de la paroi du tuyau, en décibels [= 10 lg (v/v0)];

v0 est égal à 5 × 10-8 m/s;

10 lg σ est l’efficacité de rayonnement (10 lg σ est négatif, étant donné que 0 < σ < 1).

Pour des besoins pratiques, la valeur de σ peut être calculée sur la base de la référence [8]:

31

14

cDf

σ =

+

(6)

où

c est la vitesse du son dans l’air, en mètres seconde;

f est la fréquence médiane des bandes d’octave, en hertz.

NOTE Cette dernière méthode est moins recommandée puisque les estimations du rendement de rayonnement ne sont pas précises. Elle nécessite également du matériel et un savoir-faire particuliers. Toutefois, elle peut être la seule envisageable dans des situations où les niveaux de bruit de fond sont importants ou dans des espaces qui ne permettent pas d’effectuer des mesurages précis de l’intensité acoustique.

5.3 Longueur de l’isolation acoustique

Le bruit rayonné par la paroi d’un tuyau est généralement généré par du matériel, tel que des compresseurs, des pompes, des clapets ou des éjecteurs, raccordé au tuyau. Ces sources de bruit peuvent être à l’origine d’un rayonnement de bruit sur des sections longues de tuyau car l’atténuation du bruit acheminé par le tuyau est faible.

Lorsque l’évaluation des différents aspects du contrôle du bruit indique que l’isolation acoustique d’un tuyau est nécessaire, il convient de présenter la réduction nécessaire du bruit produit par le tuyau sous forme de tableau par bandes d’octave. Une référence à l’Article 4 indique alors la classe d’isolation requise.

Il est généralement nécessaire d’isoler les tuyaux de la source de bruit jusqu’au (et parfois y compris) prochain silencieux, réservoir, échangeur de chaleur, filtre, etc. sauf lorsqu’il est possible de démontrer que l’atténuation le long du tuyau réduit suffisamment le bruit en un point en aval et en amont de la source pour rendre toute autre isolation inutile. Ce point peut se situer au niveau où la contribution du tuyau au niveau de bruit est inférieure à une valeur prévue conformément à l’Équation (2).

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Si le niveau de puissance acoustique d’un tuyau doit être réduit, la longueur du tuyau, l, en mètres, qui doit être isolé peut être calculée de la manière suivante:

0

10 1lgD alR aβ

− = × − (7)

où

D est le diamètre du tuyau, en mètres;

R = 10(∆LW) /10);

∆LW = LW,avec – LW,sans (la réduction du niveau de puissance acoustique souhaité), en décibels;

a = 10(–DW /10);

DW est la perte par insertion de l’isolation (voir Article 4), en décibels.

La relation entre les variables de l’Équation (7) est illustrée à la Figure 4, avec un coefficient d’atténuation β de 0,06. Le graphique indique que les réductions de la puissance acoustique sont limitées par la performance (perte par insertion) de l’isolation acoustique. R doit en d’autres termes être supérieur à a. Il indique également qu’il peut être plus avantageux, pour ce qui concerne la puissance acoustique rayonnée, de choisir une classe d’isolation avec une perte par insertion plus importante, car la longueur nécessaire est plus petite.

NOTE Il est possible d’utiliser l’Équation (7) ainsi que la Figure 4 pour les valeurs par bandes d’octave ou pour les valeurs de puissance acoustique globale.

5.4 Incidences sur la conception de la tuyauterie

Il est important de s’assurer dès le début de la conception que la disposition de la tuyauterie réserve un espace suffisant au volume et à la masse de l’isolation acoustique. Le manque d’espace entre les tuyaux adjacents et une hauteur de tuyau incorrecte ne permettant pas d’utiliser les supports de tuyauterie et une isolation antivibratoire appropriés rendent généralement difficile l'installation d'une isolation acoustique en tant que mesure corrective.

Il convient par conséquent que l’ingénieur acousticien évalue les niveaux de bruit des tuyauteries principales dès le début de la conception, en se fondant initialement et le cas échéant sur des estimations de données de bruit, et qu’il note sur les schémas des tuyauteries et des appareils, sur les schémas des flux de procédés de fabrication ou sur les autres documents appropriés, les sections de tuyau qu’il est nécessaire d’isoler acoustiquement. Il y a lieu qu’il étudie en même temps si la substitution de sources à faible bruit ou l’utilisation de silencieux peut être une meilleure solution.

Les supports et les attaches de tuyau doivent être conçus pour réserver un espace suffisant pour permettre l’installation d’une isolation acoustique.

Lorsque la tuyauterie est soutenue par ou fixée à une structure en acier, il convient d’utiliser des supports ou des attaches élastiques. Les éléments élastiques doivent comporter une butée mécanique afin de limiter le mouvement du tuyau en cas de rupture de l’élément élastique. La méthode de support de la tuyauterie doit faire l’objet d’un accord entre les parties chargées de la conception mécanique et acoustique.

NOTE Des attaches à ressorts telles que celles utilisées pour des tuyauteries suspendues soumises à une dilatation thermique ne présentent pas nécessairement des performances acoustiques satisfaisantes.

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Figure 4 — Rapport entre la longueur et le diamètre d’un tuyau à isoler pour une réduction donnée du niveau de puissance acoustique en fonction de la perte par insertion de l’isolation (β = 0,06)

5.5 Calcul de la réduction globale du bruit

La décision d’appliquer une isolation acoustique est généralement fondée sur le niveau de pression/puissance acoustique pondéré A mesuré ou calculé en décibels du tuyau non isolé. Le calcul de l’efficacité de l’isolation acoustique en termes de niveaux globaux en décibels est cependant uniquement possible sur la base d’un spectre du bruit par bande d’octave.

Il convient, dans toute la mesure du possible, d’obtenir le spectre effectif du tuyau concerné.

Lorsque le niveau de bruit global en décibels est la seule grandeur disponible, il est possible d’estimer le spectre par bande d’octave en utilisant le Tableau 2. Ce Tableau fournit des exemples de formes spectrales types d’émission de bruit émis par des tuyaux raccordés à différents types de sources. Il convient de soustraire les corrections du Tableau 2 du niveau de pression/puissance acoustique global pondéré A pour parvenir au spectre linéaire des bandes d’octave.

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Tableau 2 — Exemples de formes spectrales du bruit émis par les tuyaux raccordés à différents types de sources

Fréquence médiane des bandes d’octave, Hz

125 250 500 1 000 2 000 4 000 8 000 Source Différence entre le niveau global pondéré A et linéaire par bande

d’octave, dB

Clapet de commandea 20 16 17 9 6 5 7

Compresseur centrifugeb 15 12 9 7 3 10 12

Pompe centrifuge 4 2 4 5 7 9 12

Compresseur alternatif 3 4 5 6 8 8 8

a Pour un service de gaz dans lequel le gaz atteint la vitesse du son dans le clapet, les diamètres nominaux types des tuyaux sont compris entre 150 mm et 350 mm.

b Diamètre type de tuyau dépassant 300 mm.

L'efficacité de l’isolation acoustique est obtenue par soustraction de la perte par insertion du type d’isolation étudié, par bande d’octave. Le niveau de pression/puissance acoustique global pondéré A en dB après l’isolation peut être obtenu en appliquant une pondération A au spectre et en ajoutant ces niveaux par bande d’octave. La perte par insertion en décibels est la différence entre les niveaux respectifs du tuyau nu et du tuyau isolé.

Le Tableau 3 fournit un exemple de calcul de la réduction du bruit global d’un tuyau de 200 mm isolé au moyen d’une isolation acoustique de classe A et raccordé à un clapet de commande. Le niveau de 100 dB du tuyau nu n’est supposé que pour les besoins du calcul.

La situation sur le terrain et la qualité de l’application de l’isolation peuvent s’écarter sensiblement des conditions en laboratoire dans lesquelles les valeurs de perte par insertion ont été déterminées. Le concepteur doit estimer un terme correctif pour tenir compte de ces divergences. Les raisons de ces divergences sont dues aux éléments suivants sans toutefois s'y limiter:

bruit rayonné par la structure de support du tuyau;

bruit rayonné par des appareils et des petits tuyaux raccordés au tuyau;

installation de l’isolation acoustique non conforme à la conception.

Ces divergences sont généralement plus importantes pour les classes d’isolation acoustique les plus élevées. Il est par exemple prévu que la différence entre les pertes par insertion en laboratoire et les pertes par insertion sur le terrain est plus importante pour les isolations des classes B et C que pour celles de la classe A.

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Tableau 3 — Exemple de calcul

Niveaux de bruit en décibels

Fréquence médiane des bandes d’octave, Hz Total Paramètre

125 250 500 1 000 2 000 4 000 8 000 pondéré A

Niveau de bruit du tuyau nu raccordé au clapet de commande

100

Correction de la source pour le bruit de clapet (Tableau 2) 20 16 17 9 6 5 7

Estimation du spectre de la bande d’octave du bruit émis par le tuyau nu

80 84 83 91 94 95 93

Perte par insertion Classe A1 et A.2 (Tableau 1) –4 –4 2 9 16 22 29

Spectre de la bande d’octave du tuyau isolé 84 88 81 82 78 73 64

Spectre pondéré A du tuyau isolé 68 79 78 82 79 74 63 86

Réduction du niveau de bruit 14

5.6 Valeurs types de réduction du bruit

Il est possible de calculer des valeurs types de réduction du bruit pour différents types de sources et pour différents types d’isolation.

Les réductions approximatives suivantes du niveau de bruit pondéré A en décibels sont obtenues pour les différentes classes d’isolation des différents types de source en se fondant sur les spectres de bande d’octave fournis dans le Tableau 2 en utilisant les valeurs de perte par insertion minimale du Tableau 1. Il convient que l’ingénieur acousticien réalise sa propre estimation en se fondant sur les données réelles disponibles.

Tableau 4 — Valeurs types de réduction du niveau de bruit pour l’isolation de tuyauteries raccordées à différents types de sources de bruit

Diamètre, D

Réduction escomptée du niveau global de pression/puissance acoustique pondéré A

dBa Classe

mm Pompes centrifuges

Compresseurs centrifuges

Clapets de commande

Compresseurs alternatifs

A1 et A2 D < 650 4 10 14 5

A3 D W 650 9 15 18 9

B1 D < 300 5 11 16 5

B2 300 u D < 650 6 14 18 6

B3 D W 650 10 18 22 10

C1 D < 300 9 18 22 9

C2 300 u D W 650 11 20 24 10

C3 D W 650 17 25 29 17

a Les zones grisées indiquent que le type donné d’isolation peut se révéler inefficace et coûteux pour cette application ou qu’il correspond à une application inhabituelle.

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6 Construction de systèmes d'isolation acoustique types

6.1 Généralités

Le présent article énumère les matériaux appropriés pour l’isolation acoustique et les propriétés particulières nécessaires pour les besoins acoustiques. Les matériaux doivent être appropriés aux températures maximales de fonctionnement et à la nature chimique de l’environnement. Les exemples de matériaux fournis n’excluent pas l’utilisation de tout autre matériau approprié et il est également possible d’utiliser des couches intermédiaires différentes. Il est nécessaire d’accorder une attention toute particulière à la substitution des matériaux car de nombreux matériaux standards d’isolation thermique ne sont pas appropriés à l’isolation acoustique, notamment les matériaux d’isolation rigides.

Les Annexes B et C présentent la construction type d’une isolation acoustique et la construction de bouchons de protection.

6.2 Revêtement

6.2.1 Généralités

Le revêtement, également appelé habillage, sert les objectifs suivants.

Il constitue une barrière pour le bruit rayonné par le tuyau. Le revêtement peut être complété d’une couche de masse et/ou d’amortissement supplémentaire.

Il protège la couche poreuse contre tout dommage mécanique et fournit une protection contre les intempéries pour la couche poreuse et la surface du tuyau qu'elle recouvre. Il doit par conséquent présenter une résistance et une durabilité suffisantes.

Pour que le revêtement soit efficace, notamment pour les classes d’isolation élevée, les fuites acoustiques doivent être évitées, par exemple au moyen de chevauchements et de scellements appropriés. Les orifices doivent être scellés au mastic. Des précautions doivent être prises pour éviter que des vibrations ne viennent desserrer les fixations.

6.2.2 Matériaux du revêtement extérieur

Les matériaux suivants sont des exemples de matériaux appropriés pour le revêtement extérieur ou pour le gainage:

acier, galvanisé ou aluminisé;

acier inoxydable;

aluminium;

plomb (toxique, il convient de l’éviter dans toute la mesure du possible);

plastique ou caoutchouc.

L’acier galvanisé ne doit pas être utilisé sur des tuyauteries et du matériel en acier inoxydable austénitique ou en acier ou en alliage austénitique au nickel.

6.2.3 Matériaux de la couche complémentaire

Une couche supplémentaire peut constituer une masse supplémentaire au revêtement et augmenter la perte par insertion d’une épaisseur spécifique d’isolation. Ceci peut être utile lorsque l’espace disponible pour l’isolation acoustique est limité.

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Une couche d’amortissement peut être appliquée au revêtement pour assurer un amortissement mécanique (augmentation du facteur de perte) et ainsi réduire le rayonnement de bruit. Toute couche d’amortissement doit être en contact direct avec le revêtement.

La couche d’amortissement réduit les effets néfastes de contacts structuraux ponctuels entre la tuyauterie et le revêtement.

Les matériaux peuvent, par exemple, être:

des feuilles de caoutchouc souple ou de plastique de masse surfacique élevée;

des couches d’amortissement libre à base de bitume;

des composés d’amortissement en polymères viscoélastiques (feuilles, revêtements pulvérisés);

de fines feuilles d’acier ou d’aluminium en couches contraintes (sandwich);

un revêtement double de fines feuilles métalliques (pertes par frottement et par coup d’air).

6.2.4 Joints vibro-acoustiques

Il faut éviter tout contact ponctuel entre le revêtement et la paroi du tuyau (soumise à vibration), par exemple au moyen de brides etc. Pour ce faire, un matériau d’étanchéité doit être appliqué pour obstruer l’interstice et éviter un court-circuit acoustique (voir Figures C.1 et C.2).

Les matériaux suivants sont appropriés pour être utilisés comme joints vibro-acoustiques:

caoutchouc synthétique et naturel;

feutre non inflammable.

Lorsque ces matériaux sont incompatibles avec la température de fonctionnement, ces joints doivent être constitués d’une couche comprimée de matériau poreux (voir 6.3).

6.3 Couche poreuse

La couche poreuse sert les objectifs suivants:

elle constitue un support élastique et antivibratile pour le revêtement;

elle transforme l’énergie acoustique et l’énergie vibratoire en chaleur et présente généralement une résistivité optimale au flux d’air pour les flux oscillatoires observés dans les champs acoustiques.

La couche poreuse se présente généralement sous forme de matelas ou de sections de tuyau préformées.

Afin d’éviter de transmettre au revêtement des bruits solidiens, il convient de choisir une couche de matériau poreux d’une rigidité mécanique inférieure à 105/t N/m3, où t (en mètres) est l’épaisseur de la couche poreuse.

Il est également possible d’assurer une faible rigidité effective en choisissant une couche poreuse d’une épaisseur inférieure à la distance entre la surface du tuyau et le revêtement, créant ainsi un interstice d’air. Dans ce cas, il convient de choisir les supports élastiques tel que décrit en 6.4.

Les matériaux suivants peuvent être utilisés comme couche poreuse:

fibres minérales (verre, roche, céramique);

mousse plastique flexible à alvéoles ouvertes.

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Les fibres des systèmes d’isolation perpendiculaires à la paroi du tuyau peuvent accroître la rigidité et réduire de ce fait la performance acoustique du système.

Des matériaux qui ont une structure rigide (par exemple du PUF/PIR, du verre cellulaire et du silicate de calcium) n’assurent aucune fonction acoustique, mais ils peuvent être nécessaires pour d’autres raisons. Il convient d’utiliser ces couches en supplément, et non en remplacement de la couche poreuse.

6.4 Support du revêtement

Lorsque la couche poreuse est composée de sections semi-rigides et que le tuyau est horizontal, il est généralement inutile de soutenir le revêtement. Lorsque des matelas souples ou un interstice d’air sont utilisés, il peut être nécessaire de soutenir le revêtement séparément.

Des entretoises rigides telles que les bagues-entretoises utilisées pour l’isolation thermique ne doivent pas être utilisées pour l’isolation acoustique. Les entretoises peuvent contenir des éléments élastiques. Ces derniers doivent comporter une butée mécanique intégrée perpendiculairement à l’axe du tuyau afin de limiter le fléchissement maximal (voir Figure C.3).

Les bagues d’appui (voir Figure C.4) qui soutiennent le poids des supports verticaux de l’isolation acoustique doivent contenir des éléments élastiques. Il convient que la raideur dans des directions latérales, dans la mesure du possible, soit du même ordre de grandeur que celle des bagues-entretoises. Les éléments élastiques des bagues d’appui ont des butées mécaniques axiales et latérales destinées à limiter les mouvements de l’isolation, en cas de rupture de l’élément élastique.

Lorsque les températures de fonctionnement interdisent l’utilisation de caoutchouc naturel ou synthétique comme matériau élastique, il convient d’utiliser d’autres matériaux, par exemple des ressorts en acier sous forme de rubans pliés ou de métal réticulé.

7 Installation

7.1 Généralités

Une caractéristique essentielle de l’isolation acoustique est que le revêtement extérieur ne doit pas être en contact métallique direct ou indirect avec le tuyau. Tout contact de ce genre permet la transmission de vibrations au revêtement ce qui réduit ou annule la réduction acoustique de l’isolation; il peut même augmenter le rayonnement acoustique en raison de la plus grande aire de surface du revêtement.

Les éléments élastiques ne doivent pas être précontraints ou soumis à une prétension au point de dépasser la plage de fonctionnement de leur fléchissement.

Le tuyau sur lequel l’isolation acoustique est appliquée n’est pas nécessairement chaud. Une attention particulière doit être accordée à la prévention de la corrosion par l’application de revêtements appropriés et il faut également empêcher toute pénétration d’eau de pluie de même que la condensation de vapeur d’eau à l’intérieur et sur l’isolation. Il est particulièrement important d’éviter toute condensation de vapeur sur les tuyaux en services «froids». Toutes les jonctions doivent être soigneusement rendues étanches pour prévenir les fuites.

Bien que les matériaux utilisés pour l’isolation thermique puissent également être appropriés à l’isolation acoustique, certaines exigences supplémentaires s’imposent eu égard à l’application. Il faut notamment veiller à éviter toutes fuites acoustiques par des interstices et accorder une attention particulière à l’isolation des vibrations pour éviter leur transmission au gainage ou à des structures de soutien.

NOTE Les Figures C.1 à C.6 présentent les principes généraux requis pour l’isolation acoustique mais les détails de l’installation effective peuvent varier en fonction des conditions locales.

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7.2 Étendue d'isolation

La longueur de chaque tuyau à isoler et la classe d’isolation doivent être celles spécifiées par l’ingénieur acousticien chargé de la conception acoustique de l’installation.

7.3 Bouchons de protection

Des bouchons de protection doivent être utilisés partout où l’isolation acoustique doit être terminée, voir Figures C.1 et C.2. Pour ce qui concerne les brides, le bouchon de protection doit être installé le plus près possible de la bride tout en permettant la dépose des boulons. Les bouchons de protection rigides doivent être isolés du tuyau au moyen d’un joint vibro-acoustique (voir 6.2.4).

7.4 Enceintes acoustiques

Lorsqu’il est nécessaire de réduire le bruit rayonné par un corps de clapet, l’équipement doit être entouré d’une enceinte acoustique. Il est également possible d’entourer les brides d’une enceinte acoustique ou de revêtements d’isolation amovibles. Les enceintes acoustiques doivent être facilement démontables pour assurer l’accès à la bride ou au clapet.

La masse surfacique de l’enceinte acoustique est généralement au moins égale à celle du revêtement des tuyaux adjacents. Il convient que le matériau et l’épaisseur de la couche poreuse soient similaires à ceux utilisés sur la tuyauterie et la couche poreuse doit être fixée de manière à assurer la performance acoustique lorsqu’elle est réinstallée après avoir été déposée. Il est recommandé de sceller les joints pour éviter des fuites acoustiques. Des exemples sont fournis dans les Figures C.7 à C.9.

Les pièces démontables des enceintes acoustiques dont la masse est supérieure à 25 kg doivent être équipées d’anneaux de levage.

Les joints flexibles (soufflets) peuvent également être entourés d’une enceinte acoustique ou d’une isolation amovible. La construction doit toutefois tenir compte de la plage potentielle de dilatation thermique.

Dans certains cas, l’aération des joints flexibles est nécessaire en raison de l’émission possible de gaz dangereux et/ou du transfert de chaleur (une isolation acoustique fermée peut entraîner le dépassement des limites de température de certains types de soufflets). Des joints aérés limitent souvent l’isolation acoustique maximale qu’il est possible d’obtenir. La Figure C.10 présente une solution pratique.

Lorsque des enceintes acoustiques sont installées autour de joints à brides, elles doivent être suffisamment longues pour chevaucher les extrémités du revêtement du tuyau. Pour les enceintes non aérées, il convient que le chevauchement soit au moins égal à l’épaisseur de l’isolation (voir Figure C.7) et pour les joints aérés, il convient qu’il soit au moins de 100 mm pour la classe A, de 200 mm pour la classe B et de 300 mm pour la classe C (voir Figure C.10).

Il est possible d’utiliser des revêtements acoustiques susceptibles d’être réinstallés plusieurs fois et consistant en une couche poreuse et un revêtement. Il convient d’obtenir des rapports d’essai pour vérifier que ces revêtements ont une perte par insertion suffisante lorsqu’ils sont installés.

7.5 Protection contre les dommages mécaniques

Lorsque l’isolation acoustique peut faire l’objet d’un dommage mécanique, des dispositions particulières doivent être prises pour la protéger. Lorsqu’il est par exemple possible de marcher dessus, il convient de prévoir des marches montées séparément. Lorsqu’il est impossible d’éviter une charge mécanique, il y a lieu de renforcer le gainage en utilisant des plaques de renfort et des bagues-entretoises supplémentaires.

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8 Isolation thermique et acoustique combinée

8.1 Généralités

Les exigences thermiques concernant l’isolation ne relèvent pas du domaine d’application de la présente Norme internationale. Toutefois, il convient de noter que les besoins thermiques peuvent être incompatibles avec les besoins acoustiques. Certains tuyaux peuvent nécessiter une isolation thermique mais pas d’isolation acoustique, et inversement. Tous les matériaux d’isolation poreux ou élastiques appropriés possèdent des propriétés d’isolation thermiques mais lorsque l’isolation thermique est rigide (telle que le silicate de calcium), ses propriétés d’isolation acoustique sont très faibles.

8.2 Utilités avec fluides chauds

Lorsqu’une isolation est requise tant pour des raisons thermiques qu’acoustiques, il est possible d’utiliser le même matériau pour les deux isolations à condition de satisfaire aux exigences de 6.3. L’épaisseur de la couche poreuse doit être déterminée par l’exigence la plus stricte.

8.3 Utilités avec fluides froids

L’isolation thermique contre le froid est souvent constituée de matériaux durs et non-absorbants qui n’ont aucune caractéristique acoustique intentionnelle. Elle sert souvent uniquement à augmenter le diamètre effectif du tuyau qui nécessite une isolation acoustique.

Lorsqu’une isolation contre le froid et une isolation acoustique sont nécessaires, le système d’isolation contre le froid doit être appliqué en premier lieu sur le tuyau et l’isolation acoustique doit ensuite être appliquée par-dessus. Pour éviter la condensation à l’interface entre les deux couches, un deuxième pare-vapeur doit être appliqué à l’extérieur de la couche poreuse de l’isolation acoustique. Il convient de veiller à éviter tout endommagement lorsque le gainage est appliqué directement sur le pare-vapeur; des rivets ou des vis à tôle ne doivent pas être utilisés.

9 Constructions d’isolation acoustique satisfaisant aux exigences des classes d’isolation

9.1 Généralités

Il est possible d'utiliser de nombreuses formes d’isolation acoustique. Les performances acoustiques d’une construction d’isolation peuvent être vérifiées pour déterminer la conformité à une classe d’isolation spécifique (voir Article 10).

Les constructions récapitulées dans le Tableau 5 garantissent, sans aucune vérification, la perte par insertion acoustique de la classe correspondante sous réserve que l’isolation acoustique ait été installée correctement, en accordant une attention toute particulière aux détails. Les exigences relatives au matériau concerné sont traitées dans les paragraphes ci-après.

NOTE 1 Lorsqu’une masse surfacique élevée est nécessaire pour le revêtement, ce dernier peut être composé de deux couches. Une construction acceptable peut par exemple être une couche extérieure en acier ou en aluminium et une couche intérieure constituée d’un film de vinyle chargé d’oxyde de baryum/sulfate pour assurer la masse supplémentaire.

NOTE 2 Les performances du système d’isolation acoustique sont liées à l’épaisseur de paroi du tuyau. Les systèmes d’isolation selon le Tableau 5 sont fondés sur une épaisseur de paroi de tuyau standard, voir également 10.3.3. Des parois de tuyaux plus fines peuvent avoir une incidence néfaste sur les performances du système d’isolation mais une augmentation de l’épaisseur de paroi n’a pas une influence significative sur les performances du système.

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Tableau 5 — Constructions isolantes satisfaisant aux classes d'isolation acoustique

Classe Description Valeur

A épaisseur min. de la couche poreuse

rigidité max. de la couche poreuse

masse surfacique min. du revêtement métallique

50 mm

2,0 x 106 N/m3

4,5 kg/m2 (tôle d’acier de 0,6 mm, par exemple)

B épaisseur min. de la couche poreuse



100 mm

106 N/m3


C épaisseur min. de la couche poreuse



pour tuyaux de diamètre nominal < 300 mm

pour tuyaux de diamètre nominal W 300 mm

100 mm

106 N/m3



Sauf spécification contraire, les raccords de tuyaux doivent être isolés selon la même classe que les sections droites du tuyau.

Lorsqu’une structure en acier est utilisée comme support du tuyau, une isolation contre les vibrations doit être prévue entre la structure en acier et le tuyau.

Classe A: il n’est pas nécessaire d’isoler les brides et les clapets pour des besoins acoustiques.

Classes B et C: il convient, dans toute la mesure du possible d’éviter les bagues-entretoises et les bagues d’appui. Lorsque de telles bagues sont utilisées, elles doivent être conformes à 6.4. Toutes les brides et tous les clapets doivent être isolés conformément à la même classe que le tuyau (voir 7.4), sauf lorsque l’isolation de ces éléments est proscrite pour des raisons de sécurité (par exemple pour les applications à l’hydrogène, (voir Figure C.10). Lorsque des supports de tuyau sont nécessaires, ils doivent être isolés jusqu’à la structure en béton ou en acier (voir Figure C.5) ou éventuellement jusqu’à l’isolation contre les vibrations.

9.2 Matériaux

9.2.1 Généralités

Le présent paragraphe énumère les exigences relatives aux matériaux adaptés à l’isolation acoustique spécifiée à l’Article 9. Les exigences viennent s’ajouter aux exigences présentées à l’Article 6.

9.2.2 Revêtement extérieur

La masse surfacique minimale du revêtement extérieur doit être conforme au Tableau 5, pour la classe d’isolation concernée.

9.2.3 Couche poreuse

La couche poreuse doit se présenter sous forme de revêtements, de sections de tuyau préformées ou matériau semblable. Pour les raccords tels que les coudes ou les tés, des sections de tuyau préformées peuvent être disponibles. Dans le cas contraire, des blocs de matériau poreux sont coupés soit dans des sections de tuyau préformées ou dans du matériau plat et adapté à la paroi du tuyau. Ces blocs doivent être coniques et ajustés. Les interstices entre les blocs doivent être réduits au minimum.

Des matériaux appropriés pour la couche poreuse sont spécifiés en 6.3. La résistivité au flux d’air de la couche poreuse doit être comprise entre 25 000 Ns/m4 et 75 000 Ns/m4. Une telle résistivité est généralement obtenue avec des matériaux d’une masse volumique comprise entre 80 kg/m3 et 120 kg/m3.

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9.2.4 Joints vibro-acoustiques

Des joints vibro-acoustiques doivent être installés aux endroits où un contact métallique est normalement observé, voir en 6.2.4 et l'Annexe B et Figure C.1. Ces joints doivent avoir une épaisseur minimale de 3 mm et une largeur minimale de 50 mm.

Les bords du revêtement extérieur ou le bouchon de protection (voir 7.3) doivent être repliés aux endroits où ils reposent sur le joint vibro-acoustique. Lorsque le joint est constitué d’un matériau d’isolation poreux, le bord extérieur doit être rendu étanche aux intempéries au moyen d’un composé mastic flexible.

9.3 Matériau d'isolation contre les vibrations au niveau des supports de tuyau

Un matériau d’isolation contre les vibrations doit être utilisé au niveau des supports de tuyau lorsque la tuyauterie repose sur une charpente en acier.

Le matériau est destiné à éviter que la gamme acoustique des vibrations qui peuvent exister dans la paroi de tuyau ne soit transmise à la charpente de support en acier et ne soit rayonnée sous forme de bruit.

Ce matériau n’est pas nécessaire lorsque la tuyauterie repose sur le sol, sur une structure ou une fondation en béton, même si une plaque métallique est intégrée à la structure au point de contact du support de tuyau.

Le matériau doit être approprié à l’environnement dans lequel il est installé.

10 Essais des systèmes d'isolation acoustiques

10.1 Généralités

Le présent article décrit une méthode de détermination de la perte par insertion de systèmes d’isolation acoustique sur des tuyaux d’un diamètre nominal de 100 mm à 1 000 mm. Le principe de la méthode d’essai est décrit pour des conditions de laboratoire. Pour ce qui concerne les informations spécifiques relatives au matériel de mesure, aux installations d’essai, etc., les normes correspondantes doivent être consultées. La détermination de la perte par insertion consiste principalement à établir la différence observée entre des niveaux de puissance acoustique. La procédure décrite ci-dessous est fondée sur l’ISO 3741 (Méthodes de laboratoire en salles réverbérantes) et conformément à l’ASTM E1222 (voir la Bibliographie).

NOTE Les méthodes d’expertise qui permettent de déterminer les niveaux de puissance acoustique de petites sources mobiles sont décrites dans l’ISO 3743-1 et l’ISO 3743-2. Du fait que ces normes spécifient des restrictions concernant les dimensions physiques maximales de la source sonore, elles sont moins adaptées aux besoins des essais tel que décrit dans le présent article.

La perte par insertion du système d’isolation acoustique dépend des matériaux d’isolation, de la méthode d’installation, des dimensions du tuyau (épaisseur de paroi, diamètre) et des mécanismes d’excitation à l’origine du rayonnement de bruit du tuyau (haut-parleur dans le laboratoire et bruit dû au flux, clapets et machines sur le terrain). Pour ces raisons, les résultats obtenus dans des conditions de laboratoire peuvent s’écarter des résultats obtenus dans des situations semblables dans la pratique. Les résultats sont très utiles à la conception et à la comparaison de différents systèmes d’isolation.

10.2 Méthode de mesurage: salle réverbérante

Un tuyau en acier est installé dans une salle réverbérante. Un bruit est introduit dans le tuyau au moyen d’un haut-parleur ou d’un amplificateur acoustique placé à une extrémité. Les niveaux de pression acoustique sont mesurés à l’intérieur de la salle réverbérante avec le tuyau nu et avec le tuyau isolé. La perte par insertion du système d’isolation est la différence entre les niveaux de pression acoustique pour le bruit rayonné par le tuyau nu et les niveaux pour le bruit rayonné par le tuyau isolé, avec une correction pour les variations d’absorption acoustique dans la salle d’essai en raison du système de gainage.

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NOTE Si le revêtement est un matériau acoustiquement réfléchissant, comme de l’acier ou de l’aluminium, l’absorption acoustique dans la salle réverbérante reste pratiquement inchangée par l’ajout de l’isolation sur le tuyau nu. Dans ce cas, une correction correspondante pour les variations de l’absorption acoustique n’est pas nécessaire.

Les résultats doivent être obtenus par bandes de tiers d’octave ou par bandes d’octave comprises entre 100 Hz et 10 000 Hz, respectivement 125 Hz à 8 000 Hz. L’exactitude de la gamme de fréquences la plus basse dépend largement de la taille de la salle réverbérante.

10.3 Installation d’essai

10.3.1 Salle d’essai

Les exigences relatives au volume de la salle d’essai dépendent de l’exactitude souhaitée, du domaine de fréquences représentatif et des dimensions de l’éprouvette.

La salle d’essai doit être conforme aux exigences d’environnement acoustique tel que spécifié dans l’ISO 3741. Ceci concerne le volume, la forme et l’absorption de la salle d’essai, le niveau du bruit de fond, la température et l’humidité.

Le volume minimal de la salle d’essai est spécifié dans le Tableau 3 de l’ISO 3741:1999. Lorsque les salles réverbérantes présentent un volume inférieur aux valeurs du Tableau 3 pour la gamme de fréquences concernée, ou lorsque ce volume dépasse 300 m3, l’adéquation de la salle pour des mesurages à large bande doit être démontrée selon la procédure de l’Annexe D de l’ISO 3741:1999. Le volume de l’éprouvette, y compris l’isolation acoustique, ne doit de préférence pas dépasser 2 % du volume de la salle réverbérante utilisée pour l’essai.

10.3.2 Installation

Le tuyau à l’essai doit être installé de manière à pouvoir négliger la contribution acoustique due à d’autres voies de transmission acoustique par rapport à la transmission acoustique à travers l’éprouvette (voir Figure 5). Ceci est particulièrement important pour ce qui concerne la transmission acoustique indirecte qui doit être inférieure d’au moins 10 dB à la transmission acoustique à travers l’éprouvette. Pour cette raison, le tuyau à l’essai doit être monté de manière élastique à l’extérieur de la salle réverbérante aux deux extrémités. Le tuyau à l’essai doit pénétrer dans la salle réverbérante par les parois sans qu’il n’y ait de raccordements rigides. Ces pénétrations doivent être rendues étanches de manière appropriée.

NOTE L’annexe X1 de l’ASTM E1222:1990 décrit une procédure de quantification de la transmission indirecte destinée à déterminer la perte par insertion maximale qu’il est possible de mesurer.

L’ISO 3741 indique des exigences relatives au bruit de fond. Si les niveaux du bruit de fond se révèlent trop élevés, il peut être nécessaire d’isoler la section du tuyau à l’extérieur de la salle réverbérante.

Le tuyau est terminé au moyen d’extrémités anéchoïques obturées qui doivent se situer à l’extérieur de la salle réverbérante. L’extrémité doit avoir un coefficient de réflexion (puissance) inférieur à 10 % dans la gamme de fréquences tel que défini en 10.5.

ISO 15665:2003(F)


Légende

1 enceinte acoustique 2 joint flexible, réduction de la transmission du bruit solidien 3 microphone 4 joint élastique 5 tuyau avec isolation soumise à l’essai 6 extrémité anéchoïque

Figure 5 — Schéma de configuration d’essai pour mesurer la perte par insertion d’une isolation de tuyau

10.3.3 Dimensions du tuyau

Les tuyaux en acier doivent avoir une longueur d’au moins 4 m et un diamètre compris entre 100 mm et 1 000 mm. Pour des essais normalisés réalisés avec des tuyaux d’un diamètre extérieur compris entre 100 mm et 300 mm, une épaisseur de paroi minimale de 4,2 mm est requise; pour des tuyaux dont le diamètre est compris entre 300 mm et 1 000 mm, une épaisseur de paroi minimale de 6,3 mm est requise.

Pour des raisons pratiques, des épaisseurs de paroi supérieures ne sont pas recommandées car elles peuvent entraîner des problèmes de mesurage. L’expérience a montré que la perte par insertion mesurée s’applique également pour des épaisseurs de paroi supérieures à l’épaisseur utilisée lors de l’essai.

10.3.4 Source sonore

À l’extérieur de la salle réverbérante, le tuyau à l’essai est raccordé à une source sonore d’une puissance suffisante par rapport à la perte par insertion à mesurer. Dans chaque bande de tiers d’octave ou d’octave, le signal d’essai doit être un bruit blanc. Les mesurages peuvent être réalisés simultanément dans une ou plusieurs bandes de fréquences.

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Un microphone doit être installé à l’intérieur du tuyau pour contrôler la cohérence de la source sonore avant et après l’application de l’isolation au tuyau.

La source sonore est fixée de manière souple à la paroi du tuyau à l’essai de manière à prévenir toute transmission du bruit solidien au tuyau. Un dispositif (par exemple un coude) doit être installé entre la source et la section à l’essai afin d’exciter suffisamment les modes d’ordre supérieur du tuyau.

Les variations de l’absorption acoustique dans la salle réverbérante dues au système de doublage peuvent être déterminées en utilisant une source sonore de référence (autre que la source raccordée au tuyau) conforme à l’ISO 354.

10.4 Éprouvette

Le système d’isolation acoustique doit être installé selon les instructions normalisées du fabricant.

L’interstice au niveau des pénétrations du tuyau (nu ou isolé) à travers les parois de la salle réverbérante doit être rendu étanche par un scellement élastique afin d’éviter que des contributions acoustiques significatives ne soient rayonnées par les parois.

10.5 Mesurages

Les mesurages suivants doivent être réalisés l'un après l'autre.

a) Mesurages sans isolation:

exciter le tuyau en acier soit au moyen d’un bruit à large bande ou de manière séquentielle par bande de tiers d’octave aux fréquences médianes comprises entre 100 Hz et 10 kHz en utilisant la source sonore raccordée au tuyau à l’extérieur de la salle d’essai;

déterminer le niveau de pression acoustique moyen (Lb) dans la salle d’essai conformément à l’ISO 3741;

déterminer le niveau de pression acoustique moyen (Lbr) en utilisant la source sonore de référence à l’intérieur de la salle d’essai, la source sonore située à l’extérieur de la salle d’essai étant éteinte.

b) Mesurages avec l’isolation:

renouveler l’excitation du tuyau;

déterminer le niveau de pression acoustique moyen transmis par l’éprouvette y compris le système de doublage, dû à la source extérieure (Lc);

déterminer le niveau de pression acoustique moyen dû à la source sonore de référence à l’intérieur de la salle d’essai (Lcr).

Il est essentiel de ne pas modifier les conditions suivantes pendant l’essai:

le réglage du signal d’essai dans le tuyau en acier;

le réglage de la source de référence dans la salle d’essai;

l’emplacement de la source dans la salle d’essai;

les positions ou la trajectoire du microphone.

L’examen et, si nécessaire, l’interruption des contacts de bruit solidien entre l’éprouvette et la paroi adjacente sont essentiels. Il est nécessaire de nettoyer la salle d’essai après chaque modification apportée au tuyau testé pour éviter des modifications de l’absorption acoustique de la salle d’essai. La séquence des mesurages (avec et sans isolation) peut être modifiée, si cela est souhaitable.

ISO 15665:2003(F)


10.6 Résultats

Pour chaque bande de fréquences utile, la perte par insertion est calculée selon la formule suivante:

DW = Lb – Lc – (Lbr – Lcr)

où

DW est la perte par insertion, en décibels;

Lb, Lc sont les niveaux moyens de pression acoustique réverbérés du tuyau nu (Lb) et du tuyau isolé (Lc), en décibels;

Lbr, Lcr est le niveau moyen de pression acoustique réverbéré dans la salle d’essai de la source de référence avec le tuyau nu (Lbr) et le tuyau isolé (Lcr), en décibels.

NOTE Pour ce qui concerne le terme (Lbr – Lcr), qui tient compte des variations d’absorption acoustique dans la salle d’essai dues au système de gainage, voir la note en 10.2.

Les données de perte par insertion par bande d’octave peuvent être calculées sur la base des données de bandes de tiers d’octave de la manière suivante:

3/10

,oct1

110 lg 10 dB3

WiDW

iD −

=

= −

∑

où DWi est la perte par insertion dans chaque bande de tiers d’octave de la bande d’octave correspondante.

10.7 Informations à consigner dans le rapport d’essai

Les informations ci-dessous doivent être rassemblées et enregistrées pour tous les mesurages réalisés conformément à la présente Norme internationale.

a) Système soumis à l’essai:

la description du tuyau et du système d’isolation acoustique (dimensions et matériau);

les dispositifs particuliers pour l’installation de l’isolation dans la salle réverbérante, notamment en cas d’écarts par rapport aux procédures d’installation normales;

l’emplacement du système soumis à l’essai dans la salle d’essai;

l’emplacement de la source sonore dans la salle d’essai.

b) Environnement acoustique:

la description de la salle d’essai, y compris les dimensions exprimées en mètres, le traitement de surface des parois, du plafond et du plancher; croquis indiquant l’emplacement de la source et des objets présents dans la salle;

la température de l’air, en degrés Celsius, l’humidité relative exprimée en pourcentage et la pression atmosphérique en pascals;

les qualifications de la gamme de fréquences conformément à l’ISO 3741.

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c) Appareillage utilisé pour les mesurages, y compris le nom, le type, le numéro de série et le constructeur:

la date, le lieu et les méthodes utilisées pour l’étalonnage de l’équipement utilisé pour les mesurages;

une copie du certificat d’étalonnage.

d) Données acoustiques:

l’emplacement et l’orientation de la trajectoire microphonique ou du réseau de microphones (il convient de joindre un croquis si nécessaire);

les corrections éventuelles appliquées dans chaque bande de fréquences afin de tenir compte du bruit de fond, en décibels;

la perte par insertion par bandes d’octave présentée sous forme de tableau, la perte par insertion par bandes de tiers d’octave présentée sous forme de graphique, en décibels et arrondie au demi-décibel le plus proche;

la date et l’heure auxquelles ont été effectués les mesurages;

tous les détails relatifs à la personne/à l’organisme qui a réalisé l’essai.

Le rapport doit indiquer si les niveaux de puissance acoustique consignés ont ou non été obtenus en conformité totale avec les exigences de la présente Norme internationale. Dans le cas contraire, chaque écart doit être consigné et les conséquences possibles doivent être évaluées.

Si le volume du tuyau à l’essai par rapport au volume de la salle réverbérante fait que l’incertitude des valeurs mesurées dans les bandes de fréquences spécifiées dépasse les valeurs fournies dans le Tableau 2 de l’ISO 3741:1999, ceci doit être mentionné de manière explicite (voir 10.3.1).

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Annexe A (informative)

Équations pour le calcul de la perte par insertion minimale requise DW,min

des classes d'isolation

La perte par insertion requise des classes d’isolation DW,min pour les fréquences médianes d’octave comprises entre 125 Hz et 8 000 Hz peut être calculée de manière approximative (à 0,5 dB près) par les équations empiriques données au Tableau A.1.

Tableau A.1 — Calcul de la perte par insertion minimale requise

Bande de fréquences Perte par insertion requise DW,min Classe d’isolation

Hz dB

125 u f u 250 –4 Classe A1 et A2

250 < f u 8 000 22 lg f/f0 – 57

125 u f u 8 000 19 lg f/f0 – 44 Classe A3

125 < f u 500 20 lg f/f0 – 51 Classe B1

500 < f u 8 000 27 lg f/f0 – 70

125 < f u 250 20 lg f/f0 – 51 Classe B2

250 < f u 8 000 30 lg f/f0 – 75

125 < f u 2 000 30 lg f/f0 – 70

2 000 < f u 8 000 22 lg f/f0 – 43,5

Classe B3

125 u f u 250 13 lg f/f0 – 32

250 < f u 2 000 39 lg f/f0 – 94,5

Classe C1

2 000 < f u 8 000 13,5 lg f/f0 – 10,5

125 < f u 2 000 34 lg f/f0 – 78 Classe C2

2 000 < f u 8 000 13,5 lg f/f0 – 10,5

125 u f u 2 000 27 lg f – 55,5 Classe C3

2 000 < f u 8 000 13,5 lg f/f0 – 10,5

f0 = 1 Hz

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Annexe B (informative)

Principe constructif d'une isolation acoustique

Les exemples montrés aux Figures B.1 et B.2 ont pour objet d’illustrer des méthodes de construction types et ne présentent aucun caractère obligatoire.

Légende

1 tuyau 2 couche poreuse 3 masse ajoutée ou couche d’amortissement 4 revêtement extérieur

NOTE Le revêtement extérieur peut être fixé au moyen de: rivets, de vis à tôle, ou de bandes de retenue en acier inoxydable.

Figure B.1 — Principe constructif d’une isolation acoustique

Figure B.2 — Chevauchement (destiné à empêcher la pénétration d’eau de pluie)

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Annexe C (informative)

Exemples de détails de construction types

Les exemples montrés aux Figures C.1 à C.10 ont pour objet d’illustrer des méthodes de construction types et ne présentent aucun caractère obligatoire.

Légende

1 tuyau 2 bouchon de protection pouvant être constitué de deux moitiés se chevauchant dans le plan horizontal 3 joint vibro-acoustique [voir Figure C.2 a)] 4 bande de retenue 5 couche poreuse 6 chevauchement, les joints longitudinaux doivent se situer entre 4 h et 5 h pour éviter la pénétration d’humidité 7 revêtement extérieur 8 système de fixation du revêtement extérieur: rivets, vis (ceux-ci ne doivent pas être utilisés lorsque le gainage est disposé directement sur un pare-vapeur) ou bandes en acier inoxydable

Figure C.1 — Disposition type d’une isolation acoustique illustrant le revêtement extérieur et le bouchon de protection

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Légende

1 tuyau 2 couche adhésive/d’étanchéité 3 joint vibro-acoustique 4 bande de retenue 5 collerette profilée

a) Joint vibro-acoustique

Légende

1 bouchon de protection 2 mastic d’étanchéité

b) Joint d’étanchéité entre bouchon de protection et revêtement extérieur

Figure C.2 — Bouchon de protection d’un tuyau d’isolation

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Légende

1 patin élastique 2 ressort + butée 3 bande de retenue 4 bague d’appui du revêtement extérieur 5 revêtement extérieur 6 interstice d’air (peut comporter une couche poreuse)

a)

b)

Figure C.3 — Disposition type des supports de revêtement extérieur

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Légende

1 patin anti-vibratile 2 paroi de tuyau 3 revêtement 4 couche vulcanisée 5 maintenu par une bande de retenue (ou soudé)

Figure C.4 — Disposition type d’un doublage avec système antivibratile et des supports d’isolation sur des tuyaux verticaux

ISO 15665:2003(F)


Légende

1 patin anti-vibratile 2 joint vibro-acoustique 3 mastic d’étanchéité

NOTE Pour les isolations du type A, une construction en T (semblable à celle de la Figure C.6) est autorisée pour les canalisations jusqu’à DN 100; pour les isolations des classes B et C, une construction en T est autorisée pour les canalisations jusqu’à DN 150.

Figure C.5 — Support de tuyau vertical

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Légende

1 tuyau 2 revêtement 3 couche poreuse 4 vis ou rivets 5 mastic d’étanchéité

a Connexion supérieure. b Connexion inférieure.

Figure C.6 — Disposition type de branchements et raccords en T

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Légende

1 système de fixation du revêtement extérieur: rivets, vis (celles-ci ne doivent pas être utilisées lorsque le revêtement est disposé directement sur un pare-vapeur) ou bandes en acier inoxydable

a)

Légende

1 longueur de boulon + 30 mm 2 chevauchement = épaisseur d’isolation 3 joint agrafé 4 agrafe de fixation de la couche poreuse

a L’espace peut être rempli de matériau poreux. b)

Figure C.7 — Disposition de l’isolation acoustique sur des joints à brides

ISO 15665:2003(F)


Légende

1 revêtement extérieur isolant du tuyau 2 couche adhésive de mastic d’étanchéité 3 profilé 4 bande de retenue (inoxydable) 5 revêtement extérieur (caisson)

Figure C.8 — Détails de construction: bouchon de protection d’une enceinte

ISO 15665:2003(F)


Légende

1 tôle perforée 2 couche poreuse 3 cornière de positionnement pour faciliter la mise en place des parties supérieures 4 cadre de support fixé à des brides (sur joint anti-vibratoire) 5 joint vibro-acoustique

Figure C.9 — Exemple d'enceinte acoustique pour clapet

ISO 15665:2003(F)


Légende

1 support 2 orifice d’aération 3 système de fixation du revêtement extérieur: rivets, vis (celles-ci ne doivent pas être utilisées lorsque le revêtement est disposé directement sur un pare-vapeur) ou bandes en acier inoxydable

a)

Légende

1 chevauchement 100 mm (ou 200 mm ou 300 mm) 2 revêtement extérieur 3 tissu de verre 4 tôle perforée 5 joint anti-vibratoire (lorsqu’un bouchon de protection est requis)

b)

Figure C.10 — Isolation acoustique aérée des joints à brides et soufflets

ISO 15665:2003(F)


Bibliographie

[1] ISO 3743-1, Acoustique — Détermination des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit — Méthodes d'expertise en champ réverbéré applicables aux petites sources transportables — Partie 1: Méthode par comparaison en salle d'essai à parois dures

[2] ISO 3743-2, Acoustique — Détermination des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit à partir de la pression acoustique — Méthodes d'expertise en champ réverbère applicables aux petites sources transportables — Partie 2: Méthodes en salle d'essai réverbérante spéciale

[3] ISO 9053, Acoustique — Matériaux pour applications acoustiques — Détermination de la résistance à l'écoulement de l'air

[4] ISO 9614-1, Acoustique — Détermination par intensimétrie des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit — Partie 1: Mesurages par points

[5] ISO 9614-2, Acoustique — Détermination par intensimétrie des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit — Partie 2: Mesurage par balayage

[6] CEI 60534-8-3, Vannes de régulation des processus industriels — Partie 8-3: Considérations sur le bruit — Méthode de prédiction du bruit aérodynamique des vannes de régulation

[7] CEI 60534-8-4, Vannes de régulation des processus industriels — Partie 8: Considérations sur le bruit — Section 4: Prédiction du bruit créé par un écoulement hydrodynamique

[8] VDI 3733, Noise at pipes, Verein Deutscher Ingenieure

[9] ASTM E1222:1990, Standard Test Method for Laboratory Measurement of the Insertion Loss of Pipe Lagging Systems

[10] EEMUA 142, Acoustic insulation of pipes, valves and flanges (formerly OCMA Spec NWG-5). Engineering Equipment and Materials Users Association, ISBN 0 85931 088 4, withdrawn by EEMUA

[11] BERANEK, L.L. and VER, I.L., Noise and vibration control engineering, principles and application. Wiley Interscience, 1992, ISBN 0-471-61751-2

[12] BIES, D.A. and HANSEN, C.H., Engineering Noise Control, Theory and practice, 2nd edition, 1996, Unwin Hyman Ltd, ISBN 0-419-20430-X

norme internationale 15665

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