MODULO 4 PARTE 1.pptx (3)
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
INQUINAMENTO ACUSTICO<br />
NOZIONI DI ACUSTICA APPLICATA
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
RUMORE<br />
Dal punto di vista igienistico si può<br />
definire rumore “un suono non desiderato,<br />
una sensazione uditiva sgradevole e<br />
fastidiosa o intollerabile, con evidente<br />
carattere di disturbo e sofferenza”.<br />
Dal punto di vista fisico questa definizione<br />
non è del tutto soddisfacente.<br />
In fisica infatti è piuttosto difficile<br />
distinguere tra suoni e rumori, in quanto<br />
gli uni e gli altri posseggono caratteristiche<br />
descrivibili matematicamente alla stessa<br />
maniera.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il rumore trasmesso per via aerea è originato da una frazione<br />
dell’energia totale assorbita da una macchina che, come<br />
altre, non si trasforma in lavoro utile. Questa frazione di<br />
energia, inducendo vibrazioni attraverso la struttura della<br />
macchina, mette in vibrazione l’aria circostante<br />
Le molecole dell’aria “non traslano” ma<br />
“oscillano” da una posizione media a due<br />
posizioni estreme e opposte, più o meno<br />
simultaneamente, producendo nell’aria zone<br />
di compressione e di rarefazione. Tali<br />
compressioni e rarefazioni, frutto di<br />
oscillazioni spesso scoordinate e aleatorie ,<br />
che tutte insieme concorrono al “fenomeno<br />
fisico rumore”, vengono rilevate da appositi<br />
strumenti di misura.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
P pressione<br />
v velocità<br />
t tempo<br />
T periodo<br />
H ampiezza<br />
PORZIONE DI<br />
SUPERFICIE DI<br />
UNA SORGENTE<br />
(MACCHINA)<br />
T=1/f<br />
f=1/T<br />
Ex: se T=0,5 s<br />
f=2 Hz<br />
1Hz =1 oscillazione/s<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
l=c*T<br />
C= velocità<br />
del suono<br />
nell’aria =344<br />
m/s<br />
Ricorda: i massimi valori<br />
assoluti di pressione e<br />
velocità, in un'onda<br />
sonora, si hanno in<br />
corrispondenza di λ/4 e<br />
di 3/4 di λ.<br />
PARTICELLE CONTIGUE<br />
SORGENTE<br />
Pressione<br />
trasmessa e<br />
velocità di<br />
traslazione in fase<br />
P*v= potenza<br />
sonora<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
P 0<br />
pressione di picco<br />
P m<br />
pressione media<br />
P e<br />
pressione efficace<br />
Pe è particolarmente<br />
importante perché<br />
direttamente proporzionale<br />
alla quantità di energia<br />
contenuta nel segnale sonoro<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
W = P e<br />
* S/r a<br />
[Watt; Pe in Pascal]<br />
IPOTESI<br />
W/S = I = P e<br />
2<br />
/ r a<br />
[Watt/m 2 ]<br />
P<br />
S<br />
I/c= D (densità di energia sonora)<br />
Poiché in realtà l’onda di pressione generata in un mezzo<br />
isotropo (con resistenza acustica uguale in tutte le direzioni)<br />
si propaga in tutte le direzioni con uguale rapidità dando<br />
luogo ad una propagazione sferica, S sarà 4*p*r2<br />
Quindi<br />
W = P e 2 *4*p*r 2 / r a<br />
[Pascal]<br />
P e<br />
= ((W*r a<br />
)/ 4*p*r 2 ) 1/2<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
La minima variazione di pressione effettiva udibile alla frequenza di riferimento di 1000 Hz è pari a:<br />
2 x 10 -5 Pascal<br />
Sostituendo tale valore nella ** si ottiene:<br />
I = (2 x 10-5) 2 / 413 = circa 10-12 Watts/m 2<br />
Ricorda: dato che al di sotto di questi due valori, alla frequenza di 1000 Hz, non esiste fatto<br />
acustico percepibile, essi vengono considerati come “zero” per le scale della pressione e della<br />
intensità e potenza sonora per tutte le frequenze.<br />
Il valore massimo della scala acustica viene fissato là dove la sensazione sonora si trasforma in<br />
sensazione dolorosa:<br />
ca 63,25 Pascal<br />
Ne consegue un’intensità sonora di circa 10Watts/m 2<br />
Le scale che ne risultano sono manifestamente scomode da usare.<br />
Si ha infatti, per la pressione sonora, un rapporto tra massima e minima pressione sonora pari a:<br />
63,25/(2 x 10 -5 ) = 3.162.500<br />
e per l’intensità e la potenza sonora:<br />
10/10 -12 = 1013<br />
Per tale motivo si è fatto ricorso ad una scala che “comprima” queste escursioni.<br />
Si è trovato perciò conveniente ricorrere ai livelli sonori, anziché a grandezze assolute.
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il livello, per definizione, costituisce il logaritmo del rapporto tra una grandezza data e<br />
una di riferimento, tra loro omogenee.<br />
Uno dei vantaggi fondamentali dell'uso dei logaritmi è la capacità di comprimere campi o<br />
escursioni molto vaste in numeri di poche cifre.<br />
Per i problemi di acustica è la soluzione ideale. Potenze sonore comprese tra qualche<br />
centomilionesimo di watt e qualche migliaio di watt (grandezza assoluta) possono essere<br />
così semplicemente "tradotte" in una manciata di decibel ( unità di livello).<br />
Il decibel, che vale un decimo di Bel, non è, ripetiamo, una unità di misura assoluta, ma<br />
una unità di livello che esprime il logaritmo del rapporto tra due quantità omogenee,<br />
una delle quali presa come riferimento. Nella misura della pressione sonora e nel calcolo<br />
della potenza sonora il logaritmo che viene adottato è in base 10. Il logaritmo decimale<br />
viene definito come quel numero a cui bisogna elevare la base (appunto il numero 10)<br />
per ottenere il numero dato.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Esempio: qual è il logaritmo decimale di 100?<br />
log 10<br />
100 = 2<br />
Il risultato è 2, infatti 10 2 fa appunto 100. Analogamente si può provare che il log 10<br />
1000 è 3, perchè<br />
10 3 fa appunto 1000, e così via.<br />
Come si vede, adottando la scala logaritmica decimale, siamo passati da 100 a 1000,<br />
semplicemente con lo scarto di 1 unità (da 2 a 3 appunto). Allo stesso modo potenze sonore<br />
comprese tra 0.0000000001 watt e 10000 watt sono tutte "traducibili" in livelli di potenza sonora<br />
compresi tra 20 e 160 dB. Il vantaggio, nella manipolazione dei numeri, appare dunque evidente.<br />
Rimangono allora definiti i seguenti livelli (espressi in dB = deciBel):<br />
Livello di pressione sonora Lps = 10 x log10[(Pe / P0) 2 ] = anche a 20 x log10(Pe/P0)<br />
dove P0= 2 x 10 -5 Pascal<br />
Livello di potenza sonora Lws = 10 x log10(W / W0 )<br />
dove W0 = 10-12Watts<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Ricorda: attraverso queste formule si può<br />
verificare facilmente che<br />
a) un raddoppio o un dimezzamento della<br />
pressione sonora comportano un aumento o<br />
una diminuzione di 6 dB del livello di pressione<br />
sonora<br />
b) un raddoppio o un dimezzamento della<br />
potenza sonora comportano un aumento o una<br />
diminuzione di 3 dB del livello di potenza sonora<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Calcolo del livello di<br />
pressione sonora<br />
risultante dalla<br />
somma di più livelli<br />
I livelli di pressione sonora, per<br />
come sono stati definiti, non sono<br />
sommabili algebricamente.<br />
Per farlo occorre fare il<br />
procedimento inverso, cioè<br />
passare dai livelli ai valori delle<br />
grandezze cui gli stessi si<br />
riferiscono: cioè calcolare gli<br />
“antilogaritmi” dei livelli e poi<br />
ricalcolare il livello totale.<br />
Se b è il logaritmo di a in base 10,<br />
cioè b = log 10<br />
a allora a è<br />
l’antilogaritmo di b in base 10 e<br />
vale:<br />
a = 10 b<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Se dunque abbiamo n livelli di pressione sonora<br />
Lpsn, ciascuna n-esima pressione efficace Pe n<br />
sarà data da:<br />
Lps n<br />
= 10 x log 10<br />
[(Pe n<br />
/P0) 2 ]<br />
da cui:<br />
(Pe n<br />
/P0) 2 =10 Lpsn/10 = 10 0,1xLpsn<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il livello di pressione sonora totale è dato da:<br />
L pst<br />
= 10 x log 10<br />
{(Pe 1<br />
/P0) 2 + (Pe 2<br />
/P0) 2 + .......... +<br />
(Pe n<br />
/P0) 2 }<br />
Sostituendo si ha:<br />
Lpst = 10 x log 10<br />
(10 0,1xLps1 + 10 0,1xLps2 +<br />
............+10 0,1xLpsn )<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Ricorda: la Lpst = 10 x log 10<br />
(10 0,1xLps1 + 10 0,1xLps2 + ............+10 0,1xLpsn ) è di importanza<br />
fondamentale, perché con la stessa si calcola anche il livello di pressione sonora<br />
risultante dai diversi livelli di pressione sonora di una sorgente alle diverse frequenze<br />
normalizzate ISO in banda di ottava.<br />
Se consideriamo 2 sorgenti di rumore caratterizzate dallo stesso livello di pressione<br />
sonora, dalla formula si ha:<br />
Lpst = 10 x log 10<br />
(10 0,1xLps1 + 10 0,1xLps2 ) = 10 x log 10<br />
(2x10 0,1xLps1 ) = 10 x log 10<br />
(10 0,1xLps1 ) + 10<br />
x log 10<br />
2= 10 x log 10<br />
(10 0,1xLps1 ) + 3<br />
Ricorda : Il livello sonoro complessivo prodotto da due sorgenti con livelli sonori uguali è<br />
di soli 3 dB superiore a uno dei livelli sonori componenti.<br />
Si può inoltre dimostrare che:<br />
Ricorda : Quando si abbiano due livelli sonori la cui differenza sia uguale o superiore a 15<br />
dB, il livello sonoro complessivo corrisponde al maggiore dei due.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
ESEMPIO 1<br />
Si calcoli il livello di pressione sonora efficace risultante dall’azione di due, o più, sorgenti non correlate<br />
tra loro ma caratterizzate dallo stesso livello di pressione sonora L .<br />
Per n sorgenti uguali non correlate si ha:<br />
Pertanto due sorgenti uguali comportano un incremento del livello di pressione sonora efficace<br />
originaria L di 3 dB, in quanto si ha 10 log 2 = 3,01; 3 sorgenti uguali pi comportano un incremento di<br />
4,77 dB in quanto si ha 10 log 3 = 4,77; 4 sorgenti uguali comportano un incremento di 6 dB, in quanto<br />
si ha 10 log 4 = 6,02; 10 sorgenti uguali comportano un incremento di 10 dB, in quanto si ha 10 log 10<br />
= 10; 100 sorgenti uguali comportano un incremento di 20 dB, in quanto si ha 10 log 100 = 20; 1000<br />
sorgenti uguali comportano un incremento di 30 dB, in quanto si ha 10 log 1000 = 30, e così via.<br />
In base a questi risultati si può anche concludere che un incremento di 3 dB comporta un raddoppio<br />
della potenza associata al suono mentre, ad esempio, un incremento di 6 dB comporta un aumento di<br />
4 volte della potenza associata, un incremento di 10 dB comporta un aumento di 10 volte della<br />
potenza associata, un incremento di 20 dB comporta un aumento di 100 volte della potenza associata,<br />
un incremento di 30 dB comporta un aumento di 1000 volte della potenza associata, e così via.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
ESEMPIO 2<br />
Si calcoli il livello di pressione sonora efficace<br />
risultante dall’azione di due sorgenti non<br />
correlate per le quali si abbia L = 90 dB ed L = 85<br />
dB.<br />
Pertanto l’aggiunta della seconda sorgente<br />
comporta un incremento molto modesto del<br />
livello di pressione sonora efficace.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
ESEMPIO 3<br />
Si calcoli il livello di pressione sonora efficace L ps<br />
, associato alla<br />
sorgente, nell’ipotesi che il livello complessivo sia L pt<br />
= 91,2 dB e<br />
che il rumore di fondo sia pari a L pf<br />
= 85 db.<br />
In questo caso si può procedere in analogia all’Esempio 2,<br />
tenendo conto del fatto che l’incognita è il livello L , associato<br />
alla sorgente<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
ESEMPIO 1<br />
Valutare i livelli di intensità sonora e di potenza<br />
sonora relativi ad una sorgente di 100 [W] alla<br />
distanza di 1 [m] che produce onde di tipo sferico.<br />
• LW = 10 · Log (100/10 -12 )=140 [dB]<br />
• LI = 10 · Log (100/4π·1/10 -12 ) = 129 [dB]<br />
N.B. Cosa succede se W raddoppia?<br />
• LW = 10 · Log (200/10 -12 )=143 [dB]<br />
• LI = 10 · Log (200/4π·1/10 -12 ) = 132 [dB]
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
RADDOPPIANDO LA POTENZA<br />
IL LIVELLO SONORO<br />
AUMENTA DI 3 [dB]<br />
RADDOPPIANDO LA DISTANZA<br />
IL LIVELLO SONORO<br />
DIMINUISCE DI 6 [dB]
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Fattori di riflessione<br />
Lps = Lws - 20 x log 10<br />
r - 11<br />
❑ Una sola superficie riflettente: Lps = Lws - 20 x log 10<br />
r – 8<br />
❑ Due superfici riflettenti: Lps = Lws - 20 x log 10<br />
r – 5<br />
❑ Tre superfici riflettenti: Lps = Lws - 20 x log 10<br />
r – 2<br />
r= distanza del fonometro dalla sorgente<br />
In presenza di due superfici riflettenti Lps risulta<br />
incrementata di 6 dB, e, nel caso di tre superfici riflettenti, di<br />
9 dB.<br />
Ricorda: il livello di pressione sonora diminuisce di 6 dB<br />
ogni raddoppio della distanza dalla sorgente<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Affinchè il Ricorda di pagina precedente sia verificabile, occorre che la misura della pressione sonora<br />
venga effettuata ad una certa distanza dalla sorgente in modo da evitare che lo strumento di misura sia<br />
influenzato dalle irregolarità del campo acustico nelle immediate vicinanze della fonte di rumore<br />
(campo vicino).<br />
Infatti, nella realtà, le sorgenti il più delle volte hanno forme irregolari e le loro superfici non vibrano<br />
tutte in fase né con la stessa ampiezza: una parte può dare luogo ad una compressione, un’altra<br />
adiacente ad una decompressione; una parte può produrre una compressione molto forte, un’altra una<br />
più debole.<br />
Viceversa, se le misure vengono effettuate troppo lontano dalla sorgente, le riflessioni di muri, pareti e<br />
di altri oggetti eventualmente presenti nell’intorno possono ostacolare sensibilmente l’esecuzione di<br />
misure corrette.<br />
Questa zona viene chiamata campo riverberante.<br />
Tra il campo riverberante e il campo vicino c’è (ma non è detto che ci sia sempre) il campo libero, che<br />
può essere definito come quello spazio dove è nulla l’influenza del campo vicino e di quello<br />
riverberante.<br />
Ricorda: il campo libero può essere individuato verificando se, in quella zona, il livello di pressione<br />
sonora diminuisce di 6 dB ad ogni raddoppio della distanza dalla sorgente di rumore.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Per la propagazione del suono all’interno, laddove non si ravvisino condizioni<br />
paragonabili al campo libero, la relazione tra pressione e potenza sonora è espressa da<br />
un’altra formula, che tiene in buon conto, oltre che dell’ubicazione della sorgente tra<br />
una o più superfici riflettenti e della distanza dalla sorgente, anche delle caratteristiche<br />
fonoassorbenti del locale.<br />
Può anche accadere che, all’interno di un locale, il rumore riflesso prevalga su quello<br />
diretto proveniente dalla sorgente. In tal caso il livello di pressione sonora è lo stesso in<br />
ogni punto di misura e il campo sonoro prende il nome di campo sonoro diffuso.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
La propagazione<br />
del rumore<br />
all’aperto<br />
• distanza tra la sorgente<br />
sonora e il ricevitore [DSR]<br />
• assorbimento dell’energia<br />
sonora dovuto all’aria<br />
atmosferica [ATM]<br />
• effetti di assorbimento<br />
dovuti al terreno e agli alberi<br />
[TA]<br />
• presenza di eventuali<br />
barriere tra la sorgente e il<br />
ricevitore [BAR]<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il fattore<br />
DSR<br />
• per brevi distanze, comprese nei<br />
cento metri<br />
• eventuali superfici riflettenti in<br />
prossimità della sorgente<br />
• direzionalità del segnale sonoro<br />
ONDA PIANA<br />
ING. NICOLA VENEZIANO<br />
ONDA SFERICA
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Un’onda piana ha caratteri di<br />
“direttività”, si espande cioè in una<br />
direzione e, in un mezzo ideale non<br />
dissipativo, la sua pressione acustica,<br />
la velocità di oscillazione e l’intensità<br />
conservano ovunque lo stesso valore.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Un’onda sferica si espande secondo<br />
superfici sferiche tra loro concentriche<br />
e la sua pressione acustica decresce<br />
con l’inverso della distanza*,<br />
mentre la sua intensità decresce con<br />
l’inverso del quadrato della distanza<br />
dal centro di propagazione**.<br />
* P e<br />
= ((W*r a<br />
)/ 4*p*r 2 ) 1/2<br />
** I = P e<br />
2<br />
/ r a<br />
Si può inoltre rilevare<br />
sperimentalmente che la direttività<br />
nella trasmissione di un suono si<br />
verifica normalmente quando la<br />
lunghezza d’onda con cui vibra la<br />
sorgente è minore della dimensione<br />
della sorgente.
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Nella pratica si può rilevare come alcune frequenze di vibrazione (quelle caratterizzate<br />
da una lunghezza d’onda inferiore alle dimensioni della sorgente) diano luogo, per la<br />
stessa sorgente, a propagazioni di tipo piano, altre (quelle di lunghezza d’onda<br />
superiore alle dimensioni della sorgente) diano invece luogo a propagazioni di tipo<br />
sferico.<br />
Può così accadere che, nell’intorno di una macchina o di una qualunque altra sorgente<br />
di rumore, la distribuzione della pressione sonora, ad una certa distanza dalla<br />
macchina o dalla sorgente, non sia affatto omogenea, ma caratterizzata da zone di<br />
direzionalità.<br />
Tali direzioni di disuniformità della pressione sonora sono dovute sia a sovrapposizioni<br />
aleatorie di onde di pressione sferiche che a sovrapposizioni di onde sferiche con onde<br />
piane originantesi per i motivi suddetti.<br />
Gli effetti di una siffatta irregolarità del campo acustico si manifestano<br />
prevalentemente nelle immediate vicinanze della fonte.<br />
Di essi occorre tenere adeguatamente conto per “individuare” le direzioni critiche di<br />
propagazione del rumore intorno alla sorgente.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Poichè è però materialmente impossibile seguire a livello “microscopico” ogni singola<br />
onda, si ricava il cosiddetto livello di pressione direzionale Lpsi inserendo nelle<br />
formule l’incremento di pressione direzionale Dpsi (detto anche indice di<br />
direzionalità e indicato anche con il termine I D ), per la qual cosa esse diventano:<br />
• Lpsi = Lws - 20xlog 10<br />
r + Dpsi - 11<br />
• Lpsi = Lws - 20xlog 10<br />
r + Dpsi - 8<br />
• Lpsi = Lws - 20xlog 10<br />
r + Dpsi - 5<br />
• Lpsi = Lws - 20xlog 10<br />
r + Dpsi – 2<br />
dove Dpsi vale Lpsi - Lps cioè la differenza tra il livello di pressione sonora nella iesima<br />
direzione (Lpsi) alla distanza r dalla sorgente e il livello di pressione sonora media(Lps)<br />
alla stessa distanza.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il<br />
fattore<br />
ATM<br />
L’influenza dell’aria atmosferica è basata sul fatto che l’energia<br />
sonora, nell’attraversare gli strati d’aria tra sorgente e ricevitore<br />
viene gradualmente convertita in calore per effetto per una serie<br />
di processi molecolari che rientrano sotto la denominazione<br />
generale di assorbimento atmosferico.<br />
Il fattore ATM tiene conto dell’assorbimento atmosferico ed è<br />
dato da:<br />
ATM = a x D/100 [dB]<br />
dove<br />
a = coefficiente di attenuazione atmosferica, espresso in dB per<br />
100 m<br />
D = distanza sorgente - ricevitore [m]<br />
Il coefficiente a è riportato nella tabella in funzione della<br />
temperatura e umidità relativa dell’aria e della frequenza del<br />
segnale sonoro.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Coefficienti di assorbimento atmosferico a , in dB/100 m a livello del mare<br />
Per piccole distanze,<br />
l’assorbimento atmosferico incide<br />
in maniera trascurabile.<br />
Su distanze lunghe l’effetto è<br />
invece notevole.<br />
Ad es., per un suono a<br />
1000 Hz, a 20 °C e 50% di umidità<br />
relativa, alla distanza di 3000 m,<br />
l’assorbimento atmosferico<br />
raggiunge i 15 dB.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Alberi e foglie esercitano un limitato<br />
effetto barriera verso la trasmissione<br />
di energia sonora.<br />
Il fattore TA<br />
Per frequenze tra 0 e 500 Hz l’effetto<br />
è pressoché nullo, invece per<br />
frequenze tra 500 e 1000 Hz l’effetto<br />
di assorbimento può valutarsi in 1 dB<br />
per metro di distanza, fino comunque<br />
ad un massimo di 10 dB.<br />
Al di sopra di 2000 Hz l’effetto<br />
barriera introdotto dalle foglie è<br />
intorno a 1 dB per 10 metri, fino ad un<br />
massimo di 10 dB per distanze oltre i<br />
100 m.
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il terreno, specie se poroso e mosso,<br />
esercita un effetto di assorbimento<br />
dell’energia sonora.<br />
Questo effetto si manifesta però<br />
quando la sorgente sonora si trova ad<br />
un’altezza limitata, fino ad 1,5 ÷ 2 m e<br />
vale per frequenze comprese tra 250 e<br />
1000 Hz.<br />
L’entità dell’assorbimento è contenuta<br />
in un massimo di 5 ÷ 7 dB per 100 ÷ 150<br />
m di distanza se la sorgente sonora è ad<br />
un’altezza di 1,5 m sul terreno.<br />
L’aumentare dell’altezza della sorgente<br />
riduce drasticamente l’effetto di<br />
assorbimento dovuto al terreno.
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il fattore<br />
BAR<br />
L’energia sonora sviluppata da una<br />
sorgente può essere attenuata con<br />
l’interposizione, tra sorgente e<br />
ricevitore, di una barriera.<br />
L’effetto dovuto alla barriera (BAR)<br />
è quello di attenuare maggiormente<br />
l’energia sonora emessa alle alte<br />
frequenze, mentre è più limitata<br />
l’attenuazione alle basse frequenze.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
La propagazione<br />
del suono negli<br />
ambienti chiusi<br />
In un locale chiuso, il rumore prodotto da<br />
una sorgente sonora, raggiunge l’ascoltatore<br />
in due modi diversi:<br />
• rumore che proviene direttamente<br />
dalla sorgente sonora, in modo<br />
analogo a quanto avviene<br />
all’aperto.<br />
• rumore riflesso dalle pareti<br />
circostanti, dal pavimento, dal<br />
soffitto, da mobili etc. Il livello<br />
sonoro complessivo (o totale) in un<br />
ambiente chiuso è dato dalla<br />
somma del rumore diretto con il<br />
rumore riflesso.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
• Se il rumore diretto prevale su quello riflesso, anche in<br />
un ambiente chiuso possono verificarsi condizioni<br />
paragonabili al campo libero. In tal caso il campo<br />
riverberante sarà riscontrabile solo in prossimità delle<br />
pareti che delimitano l’ambiente.<br />
• Se invece è il rumore riflesso a prevalere su quello<br />
diretto allora il campo sonoro è del tipo diffuso. In tale<br />
campo il livello di pressione sonora è lo stesso in ogni<br />
punto di misura e il flusso di energia si propaga<br />
uniformemente in tutte le direzioni.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Lpsd = Lws - 20 x log 10<br />
r – 11<br />
❑ Sorgente è posta a meno di un metro da una sola superficie<br />
riflettente:<br />
Lpsd = Lws - 20 x log 10<br />
r – 8<br />
❑ Sorgente è posta a meno di un metro dall’intersezione di due<br />
superfici riflettenti:<br />
Lpsd = Lws - 20 x log 10<br />
r – 5<br />
❑ Sorgente è posta a meno di un metro dall’intersezione di tre<br />
superfici riflettenti: Lpsd = Lws - 20 x log 10<br />
r – 2<br />
• r= distanza del fonometro dalla sorgente<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il livello di pressione sonora dovuto al solo rumore riflesso Lpsr può<br />
determinarsi con la seguente equazione:<br />
Lpsr = Lws - 10xlog 10<br />
(A/(1-A/S)) + 6<br />
dove A è l’assorbimento totale dell’ambiente [Sabin metrici] e S la superficie<br />
totale del locale espressa in m 2 .<br />
Se un certo locale chiuso è costituito da n pareti (compreso il pavimento e il<br />
soffitto) ciascuna di superficie S n<br />
, caratterizzate ognuna da un certo<br />
coefficiente di assorbimento a n<br />
, l’assorbimento acustico A viene calcolato<br />
come:<br />
A = ( a 1<br />
xS 1<br />
+ a 2<br />
xS 2<br />
+ ...............+ a n<br />
xS n<br />
)
Corso di di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il coefficiente di assorbimento acustico a di un materiale rappresenta la<br />
frazione di energia sonora che esso è in grado di non riflettere.<br />
Il coefficiente di assorbimento si misura in due modi: diretto (a mezzo tubo<br />
ad onde stazionarie con misurazioni di riflessione) e indiretto (col metodo del<br />
locale a riverberazione).<br />
Col metodo del locale di riverberazione si possono a volte verificare<br />
coefficienti di assorbimento di valore superiore a 1. Per questo motivo è<br />
importante differenziare con chiarezza questa grandezza da altre ottenute<br />
con il metodo diretto, le quali raggiungono al massimo il valore 1.<br />
I valori del coefficiente di assorbimento ricavati con il metodo diretto (sempre<br />
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Ricorda: in un ambiente l’assorbimento totale A<br />
dovrebbe avere un valore numerico compreso<br />
tra il 20 e il 50% della sua superficie totale.<br />
Per ambienti con soffitti di altezza normale (2,5 ÷ 3 m) o dove<br />
il livello sonoro abbia valori contenuti, l’assorbimento totale<br />
può restare compreso tra il 20 e il 30%.<br />
Invece, per locali di grandi dimensioni, o dove siano presenti<br />
sorgenti sonore di elevata intensità, l’assorbimento totale sarà<br />
tra il 40 e il 50% della superficie totale.<br />
Il risultato di questi accorgimenti è quello di ridurre il livello<br />
sonoro dovuto al rumore riflesso a livelli accettabili.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Esempio: si abbia un locale di superficie totale S= 108 m2 caratterizzato da un assorbimento totale A<br />
dell’ambiente pari a 5,04 Sabin metrici. Si abbia in questo locale una sorgente sonora (es. una macchina<br />
utensile) posta nell’intersezione di due pareti e di potenza sonora Lws nota e pari a 80 dB.<br />
A 3 m di distanza dalla macchina c’è un operatore.<br />
Il problema è quello di decidere se l'operatore trarrebbe giovamento da un intervento di correzione acustica<br />
del locale<br />
Il livello di pressione sonora alla distanza di 3 metri dalla macchina, per il solo effetto del rumore diretto,<br />
vale<br />
Lps = 80 -20xlog 10<br />
3 - 5 = 80 - 20 x 0,47 -5 = 65,6 dB<br />
Il livello di pressione sonora dovuto al rumore riflesso, vale:<br />
Lpsr = 80 - 10xlog 10<br />
(5,04/(1-5,04/108)) + 6 = 80 - 10 x 0,7 + 6 = 79 dB<br />
Poiché il livello di pressione sonora dovuto al rumore riflesso è sensibilmente maggiore di quello dovuto al<br />
rumore diretto, un intervento di correzione acustica sarebbe auspicabile. Il livello sonoro complessivo sarà<br />
dato dalla somma dei due livelli (diretto e riflesso) da eseguire non algebricamente (sarebbe un gravissimo<br />
errore!) ma utilizzando la formula che consente di effettuare la somma tra due o più livelli.<br />
Si ha: Lpst = 10 x log 10<br />
(10 0,1x65,6 + 10 0,1x79 ) = 79,19<br />
Si vede come il livello di pressione sonora totale che si ottiene coincide praticamente con il maggiore dei<br />
due in accordo con il Ricorda di qualche slide fa.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
La correzione<br />
acustica di un<br />
ambiente<br />
La correzione acustica di<br />
un ambiente consiste<br />
nell’aumentare<br />
assorbimento totale A<br />
attraverso il rivestimento<br />
di alcune delle pareti con<br />
materiali caratterizzati da<br />
coefficienti di<br />
assorbimento più elevati<br />
o attraverso interventi di<br />
“bafflizzazione” del<br />
soffitto.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Se chiamiamo con Ad l’assorbimento acustico totale<br />
dopo il trattamento, allora la riduzione DL in dB del<br />
livello sonoro del rumore riflesso è data da:<br />
DL = 10xlog 10<br />
(Ad/A)<br />
Ricorda: la correzione acustica degli ambienti,<br />
basata sull’aumento dell’assorbimento delle<br />
superfici, ha effetto solo sul rumore riflesso, mentre<br />
non ha alcun effetto sul rumore diretto<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Pertanto, quando il ricevitore è sottoposto a rumore<br />
prevalentemente diretto, la correzione acustica risulterebbe<br />
inutile.<br />
Viceversa sarebbero da prendere in considerazione l’uso di<br />
schermi acustici tra la sorgente e l’ascoltatore, al fine di<br />
interrompere il rumore diretto. In generale, in un locale di<br />
medie e grandi dimensioni, il rumore diretto prevale in<br />
prossimità delle sorgenti sonore. A distanze maggiori prevale<br />
invece il rumore riflesso.<br />
Il personale in prossimità di fonti di rumore potrà usufruire di<br />
schermi acustici o di cabine insonorizzate. Invece a distanza<br />
dalla fonte di rumore potranno ottenersi miglioramenti<br />
acustici applicando materiali assorbenti sulle pareti o sul<br />
soffitto.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
livello sonoro totale Lpst in un ambiente chiuso<br />
Lpst = Lws + 10x log10(Q/(4x¹xr2) +4/R)<br />
dove:<br />
Lpst = livello di pressione sonora totale nell'ambiente [dB]<br />
Lws = livello di potenza sonora della sorgente [dB]<br />
Q = fattore di riflessione (vale 2 per una parete riflettente, 4 per due pareti, 8 per tre)<br />
r = distanza della sorgente [m]<br />
R = costante ambientale data da R = a m<br />
x S /(1 - a m<br />
) = (A/S) x S/(1-A/S) = A/(1-A/S)<br />
dove:<br />
S = superficie totale dell’ambiente [m2]<br />
a m<br />
= coefficiente di assorbimento medio dell’ambiente definito come:<br />
a m<br />
= (a 1<br />
x S 1<br />
+ a 2<br />
x S 2<br />
+ ................+ a n<br />
x S n<br />
)/S<br />
S 1<br />
, S 2<br />
,..............S n<br />
sono le singole superfici componenti l’ambiente<br />
a 1<br />
, a 2<br />
..............a n<br />
sono i rispettivi coefficienti di assorbimento<br />
il termine Q/(4x¹xr2) è relativo al rumore diretto, mentre il termine 4/R è relativo<br />
al rumore riflesso. Se poniamo Q/(4x¹xr 2 ) = 0 allora la 31) diventa:<br />
Lpst = Lws + 10x log10(4/R) = Lws + 10x log104 - 10x<br />
log10<br />
che è la stessa formula con la quale abbiamo già valutato il livello di pressione sonora dovuto al solo rumore riflesso. R= Lws + 6 -10x<br />
log10R = Lws + 6 -10x log10(A/(1-A/S)<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Riverberazione<br />
Il fenomeno della riverberazione<br />
consiste nella persistenza del<br />
segnale sonoro in ambiente dopo<br />
che la sorgente è stata esclusa. La<br />
riverberazione è causata da una<br />
riflessione molto rapida del segnale<br />
sonoro ed è naturalmente<br />
responsabile della crescita del<br />
livello sonoro negli ambienti.<br />
Si definisce tempo di riverberazione<br />
il tempo richiesto affinchè,<br />
dall’attimo di spegnimento della<br />
sorgente sonora, il livello di<br />
pressione sonora in ambiente<br />
diminuisca di 60 dB.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il tempo di riverberazione può venir calcolato con l’equazione seguente:<br />
T = 0,16 x V/A<br />
dove:<br />
T = tempo di riverberazione [s]<br />
V = volume dell’ambiente [m 3 ]<br />
A = assorbimento totale ambiente [Sabin metrici]<br />
Tempi di riverberazione accettati vanno da 0,5 s per piccoli ambienti a 2 s per<br />
grandi ambienti. Di solito si preferiscono tempi di riverberazione più ridotti<br />
per la conversazione che per la musica. Per l’intelligibilità della parola si<br />
preferiscono tempi di riverberazione inferiori a 1,5 s in ogni ambiente,<br />
qualunque sia la cubatura. Tali tempi possono essere presi come tempi di<br />
riferimento in ambiente industriale per una valutazione dell’assorbimento<br />
totale dell’ambiente<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Tutte le considerazioni sinora svolte sono state fatte partendo<br />
dall’esame di una “semplice oscillazione” di una piccola porzione<br />
della superficie di una macchina in funzione.<br />
Dall’esame di un fenomeno “semplice”, scorporato da un fenomeno<br />
“complesso”, siamo nondimeno riusciti ad estrapolare delle<br />
equazioni di estrema utilità per l’esame “macroscopico” del<br />
fenomeno fisico del rumore, ricavandone utili procedure di calcolo<br />
per la risoluzione “pratica” di molti problemi legati al fenomeno del<br />
rumore. Tali problemi rispondono essenzialmente al quesito:<br />
COME POSSO CONOSCERE GLI EFFETTI ACUSTICI<br />
DI UNA SORGENTE DI RUMORE<br />
NEL SUO INTORNO, VICINO E LONTANO,<br />
E IN DIPENDENZA DELLA SUA UBICAZIONE?<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Adesso dobbiamo affrontare due problemi:<br />
1) identificare il livello di inquinamento da<br />
rumore, non come semplice dato numerico,<br />
ma relativamente alla possibilità di<br />
insorgenza di disturbo o danno<br />
2) eseguire gli eventuali interventi di<br />
protezione acustica, scegliendo la soluzione<br />
tecnico- economica più valida<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il rumore<br />
relativamente<br />
alla<br />
possibilità di<br />
insorgenza di<br />
disturbo o<br />
danno<br />
piccole superfici attigue, che tutte insieme<br />
concorrono alla formazione di una macro<br />
superficie<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Di norma una superficie abbastanza estesa, è anche abbastanza elastica.<br />
• Se essa fosse perfettamente rigida, l’effetto di una sollecitazione meccanica periodica ,cioè che si<br />
manifesta nella stessa maniera nel corso di uno stesso intervallo di tempo, chiamato appunto<br />
periodo e indicato, come già abbiamo visto, con T, si tradurrebbe in una vibrazione periodica alla<br />
sua sola frequenza fondamentale.<br />
• In realtà, poiché raramente una superficie può considerarsi perfettamente rigida, essa vibrerà<br />
anche a frequenze diverse, che sono multipli interi della frequenza fondamentale. Queste<br />
frequenze sono dette armoniche. L’effetto delle armoniche è quello di alterare la sensazione<br />
sonora dovuta alla frequenza fondamentale.<br />
Quello che ne risulta è così un suono complesso, composto cioè dai diversi valori di pressione sonora<br />
relativi alle diverse frequenze che vengono generate dalla sorgente.<br />
Se il suono complesso è di tipo periodico ed è costituito da componenti rigorosamente armoniche<br />
(cioè multiple intere della frequenza fondamentale di vibrazione) la matematica ci insegna che è<br />
possibile ricostruire analiticamente lo funzione periodica rumore, cioè “la descrizione di un evento<br />
sonoro lungo tutto l’arco del periodo T in cui esso si manifesta”. Tale funzione esprime la variazione<br />
del livello di pressione sonora generata dalla sorgente in funzione del tempo.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Lo sviluppo<br />
in serie di<br />
Fourier<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Una funzione periodica (cioè che si manifesta<br />
nella stessa maniera nel corso di un intervallo di<br />
tempo, chiamato periodo e indicato con T) è<br />
riconducibile alla somma di più armoniche, di<br />
cui la prima coincide con la frequenza<br />
fondamentale, la seconda con una frequenza<br />
doppia della fondamentale, la terza con una<br />
frequenza tripla e così via.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Se dunque conoscessimo con esattezza a priori il periodo<br />
di un rumore periodico, essendo T=1/f resterebbe subito<br />
definita la sua armonica fondamentale di frequenza<br />
f=1/T e basterebbe limitare la misura dei valori istantanei<br />
della pressione sonora alla sua armonica fondamentale<br />
(prima armonica) e sommare ad essi i valori istantanei di<br />
pressione sonora relativi alle altre armoniche (misurati<br />
cioè in corrispondenza delle frequenze doppia, tripla,<br />
quadrupla etc. della fondamentale) per avere una<br />
ricostruzione completa della funzione periodica rumore<br />
P(t), dove P è il valore istantaneo della pressione sonora<br />
totale.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Nella pratica un suono complesso di tipo periodico è costituito da<br />
innumerevoli componenti, armoniche e non, per la qual cosa una<br />
ricostruzione analitica dello funzione P(t) , così concepita, non è<br />
possibile.<br />
È invece possibile, avvalendosi dei moderni strumenti di misura,<br />
determinare sperimentalmente il valore efficace Pe di P(t)<br />
convertendolo poi, ad uso del rilevatore, nel più maneggevole Lps.<br />
Se chiamiamo con Lps1 il livello di pressione efficace della prima<br />
armonica, con Lps2 il livello di pressione efficace della seconda<br />
armonica e con Lps3 il livello di pressione efficace della terza<br />
armonica, essendo in ogni istante P(t)1 = P(t)2 + P(t)3, possiamo<br />
scrivere:<br />
Lps1 = Lps2 + Lps3<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Quindi il livello di pressione sonora globale di uno<br />
spettro può ottenersi come somma dei livelli di pressione<br />
sonora relativi ad una serie di frequenze ciascuna doppia<br />
di quella precedente.<br />
Le frequenze nel campo dell’udibile, vanno da 16÷20 Hz<br />
fino a 16÷20 kHz.<br />
Occorre dunque individuare, all’atto pratico, una serie di<br />
frequenze più significative (più utili per descrivere la<br />
maggioranza dei fenomeni acustici) tale che ognuna di<br />
esse sia doppia di quella precedente.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Per semplificare le cose ci si accontenta, nella maggior parte dei casi, di<br />
rilevare il livello di pressione sonora alle seguenti frequenze normalizzate:<br />
63 - 125 - 250 - 500 - 1000 -2000 - 4000 - 8000 Hz<br />
Queste frequenze sono definite prendendo intervalli successivi posti<br />
superiormente o inferiormente alla frequenza di riferimento (1000 Hz). Ogni<br />
banda di frequenza normalizzata è individuata dal suo centro di frequenza e<br />
dalla larghezza di banda.<br />
Il campo di frequenze, intorno a ciascuna frequenza normalizzata, che un<br />
singolo filtro lascia passare, viene definito banda e l’analisi spettrale così<br />
concepita si chiama analisi per banda d’ottava.<br />
Le frequenze normalizzate sono tali che, come detto, ogni frequenza<br />
successiva è doppia di quella precedente.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
La International Standards<br />
Organization (ISO) ha<br />
definito tre diverse<br />
larghezze di banda da<br />
preferire rispetto ad altre<br />
e cioè quello di ottava, di<br />
un terzo d'ottava e di<br />
mezza ottava. Per ragioni<br />
di praticità i valori delle<br />
frequenze centrali sono<br />
spesso arrotondati a<br />
numeri interi.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Un tono puro è un suono la cui forma d'onda è rappresentata<br />
da una sinusoide. Questa forma d'onda particolare può essere<br />
visualizzata immaginando di riportare su un foglio la<br />
proiezione del percorso verticale della punta di una lancetta di<br />
orologio durante il suo moto circolare. Il periodo T corrisponde<br />
ad una rivoluzione completa della lancetta.<br />
Quando il valore di pressione sonora associato ad un’armonica<br />
è chiaramente percepibile nei confronti dei valori di pressione<br />
sonora associati alle armoniche contigue (superiori o inferiori)<br />
siamo in presenza di un cosiddetto tono puro.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Ricorda: la presenza di uno o più toni puri nello<br />
spettro acustico di un rumore (cioè nella<br />
“descrizione di un evento sonoro lungo tutto<br />
l’arco di frequenze interessate”) deve<br />
specificatamente essere presa in considerazione,<br />
ai fini della valutazione del disturbo, quando tali<br />
toni puri siano chiaramente percepibili. Sembra<br />
opportuno inoltre assimilare ai toni puri i rumori<br />
a banda stretta, cioè quei rumori la cui energia<br />
sonora risulti concentrata entro una banda di<br />
frequenze molto limitata.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Se un oboe e un violino in un’orchestra suonano la stessa nota, ad esempio un la, udiamo suoni ben<br />
diversi. La ragione principale di questa differenza è che, sebbene sia il violino, sia l’oboe producano<br />
vibrazioni alla frequenza di 440 Hz, ciascuno strumento produce anche armoniche, le cui intensità<br />
relative dipendono dallo strumento e da come è suonato.<br />
Se ciascuno strumento producesse solo la frequenza fondamentale di 440Hz, essi produrrebbero tutti lo<br />
stesso suono (un tono puro).<br />
Quanto le armoniche influiscano sul timbro degli strumenti è evidenziato nella figura seguente. Essa<br />
rappresenta il grafico della variazione di pressione in funzione del tempo per un diapason, per un<br />
clarinetto e per una cornetta, che suonano tutti la stessa nota (stessa frequenza fondamentale).<br />
DIAPASON CLARINETTO CORNETTA<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
La forma d’onda prodotta dal diapason è quasi esattamente una pura<br />
onda sinusoidale, ma quelle del clarinetto e della cornetta<br />
chiaramente non lo sono. La forma d’onda del diapason contiene solo<br />
la frequenza fondamentale. Quella del clarinetto contiene la<br />
frequenza fondamentale e anche, in notevole quantità, la terza, la<br />
quinta e la settima armonica, in aggiunta a minori quantità della<br />
seconda, della quarta e della sesta armonica. Per la cornetta c’è molta<br />
più energia nella terza armonica che nella frequenza fondamentale,<br />
come dimostrato dalla figura seguente:<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Con il fonometro a scansione di frequenza è<br />
possibile costruire lo spettro sonoro di ogni<br />
rumore o suono di tipo periodico.<br />
Il fonometro a scansione di frequenza<br />
consente quindi l’analisi armonica del rumore<br />
cioè la pesatura del contributo che ogni<br />
singola armonica dà al rumore periodico<br />
finale, proprio come nei grafici prima illustrati.<br />
La conoscenza dello spettro sonoro di un<br />
rumore è di importanza fondamentale per la<br />
scelta dei materiali insonorizzanti e delle<br />
soluzioni tecniche adatti al suo contenimento,<br />
così come una diagnosi medica precede<br />
sempre la scelta della medicina.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Bande di ottava<br />
Ricorda : spesso il<br />
contributo<br />
energetico di<br />
frequenze “fuori<br />
bandaӏ<br />
trascurabile, ma se c’<br />
è un segnale<br />
importante, la cui<br />
frequenza è vicina,<br />
anche se fuori dalla<br />
banda particolare,<br />
tale contributo è<br />
significativo.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Terzi di ottava<br />
Il terzo di ottava costituisce una<br />
ulteriore suddivisione delle bande di<br />
ottava normalizzate.<br />
Il terzo di ottava è un intervallo tra due<br />
frequenze f2 e f1 (con f2 > f1) ottenuto<br />
secondo la relazione:<br />
f2/f1 = 21/3<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Classificazione<br />
dei diversi tipi<br />
di rumore<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Oltre a spettri di rumore di tipo periodico<br />
(quindi scomponibili in serie di Fourier) si hanno<br />
anche spettri con componenti parziali non<br />
armoniche, come nel caso di suoni emessi da<br />
membrane tese, piastre o altri corpi vibranti<br />
eccitati contemporaneamente su più loro modi<br />
propri di vibrazione e spettri di tipo continuo.<br />
Questi ultimi si riferiscono a fenomeni acustici<br />
non periodici aventi carattere aleatorio.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Potenza acustica per unità di frequenza W/f costante cioè W/f = costante.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Ad un dimezzamento della frequenza si ha un dimezzamento della potenza<br />
sonora. Poiché un dimezzamento della potenza sonora comporta una<br />
diminuzione di 3 dB del livello di potenza sonora, nel rumore bianco la<br />
potenza sonora diminuisce di 3 dB per ogni banda di ottava (dalla frequenza<br />
più grande a quella più piccola).<br />
Inoltre poichè la potenza sonora W è uguale all’energia E che si manifesta<br />
nell’unità di tempo, si può scrivere W=E/t.<br />
Se poniamo t=T<br />
W=E/T=Ef e W/f=E.<br />
Quindi se W/f=costante anche E=costante.<br />
Pertanto nel rumore bianco l’energia sonora è costante per ogni frequenza e<br />
costante è anche la pressione sonora essendo quest’ultima direttamente<br />
proporzionale all’energia.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Potenza acustica per unità di frequenza W/f è inversamente proporzionale alla<br />
frequenza<br />
cioè (W/f) x f = costante. Quindi W=costante per ogni frequenza.<br />
Nel rumore rosa ad ogni raddoppio di frequenza l’energia sonora e la pressione sonora<br />
diminuiscono di 6 dB.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
CLASSIFICAZIONE<br />
ISO<br />
(in relazione al tipo di danno prodotto o<br />
potenziale)<br />
• rumore di tipo continuo, cioè un<br />
rumore che persiste senza interruzioni<br />
per tutta la durata del tempo di<br />
osservazione<br />
• rumore di tipo discontinuo, cioè un<br />
rumore che subisce nel corso della sua<br />
emissione interruzioni di durata<br />
apprezzabile e, comunque, non<br />
inferiori ad un secondo<br />
• rumore a tempo parziale, che è il<br />
rumore erogato da una sorgente la<br />
quale funzioni per un tempo limitato<br />
del periodo della giornata considerato<br />
(giorno, pomeriggio, sera o notte)<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
• stazionario se il suo livello sonoro, misurato con opportuna costante di tempo del<br />
fonometro subisce fluttuazioni trascurabili attorno ad un valore medio costante.<br />
• Qualora tale valore medio presenti variazioni lente e graduali nel tempo di entità<br />
non trascurabile, il rumore viene definito non stazionario.<br />
• fluttuante un rumore il cui livello sonoro, misurato con opportuna costante di<br />
tempo del fonometro, subisce fluttuazioni “rapide” di entità non trascurabile<br />
• aleatorio o casuale quando presenta una completa irregolarità nelle sue modalità<br />
di emissione, sia per quanto riguarda i tempi di erogazione e le eventuali pause, sia<br />
per quello che concerne le sue specifiche caratteristiche di livello o spettrali<br />
durante i periodi di erogazione suddetti. (rumore da traffico veicolare)<br />
• Esistono inoltre rumori dotati di particolari caratteristiche, che richiedono<br />
specifiche modalità di misura e di valutazione, quali i rumori impulsivi e i toni puri.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
• VIDEO QUARK ALLEGATO<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il livello di pressione sonora efficace è l’elemento principale che<br />
condiziona in maniera più rilevante la sensazione acustica di un<br />
individuo<br />
L’intensità soggettiva di un rumore non dipende però soltanto dal<br />
livello di pressione acustica incidente, ma anche dalla composizione<br />
spettrale del fenomeno rumoroso preso in considerazione.<br />
La sensibilità dell’orecchio, ai livelli di pressione sonora ridotti,<br />
diminuisce sensibilmente alle basse frequenze, si accentua alle<br />
frequenze medie e torna a ridursi, ma in modo meno marcato, alle<br />
frequenze più alte.<br />
Invece, a livelli di pressione sonora più alti, la curva di sensibilità<br />
dell’orecchio tende ad appiattirsi.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Sulla base del comportamento dell’orecchio medio sono state realizzate delle<br />
curve di egual sensazione sonora, in funzione della frequenza e del livello di<br />
pressione sonora, dette curve isofone.<br />
Ciascuna curva rappresenta perciò un insieme di segnali sonori che in ogni punto<br />
produce sull’ascoltatore la medesima sensazione sonora<br />
L’unità di misura del livello di intensità soggettiva di un suono è il phon. Il phon<br />
rappresenta l’effetto acustico di un decibel alla frequenza di 1000 Hz.<br />
Queste curve isofone pongono il problema di una unità di misura dei livelli sonori<br />
che risulti significativa per l’orecchio umano, che cioè sappia tener conto della sua<br />
caratteristica di sensibilità.<br />
Risulta cioè necessario effettuare delle correzioni, o per meglio dire “ponderare” i<br />
livelli sonori di uno spettro di rumore alle varie frequenze in modo da portare lo<br />
spettro sonoro a una condizione di analogia con la curva di sensibilità dell’orecchio.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il livello<br />
continuo<br />
equivalente<br />
Livello equivalente (Leq), utilizzato in special<br />
modo per la valutazione dei rumori di tipo<br />
industriale, ma che comunque viene<br />
correttamente adoperato per la misura di<br />
rumori di intensità variabile ed in particolare di<br />
tipo aleatorio.<br />
Il livello sonoro equivalente continuo (Leq)<br />
costituisce un indice dell’effetto globale di<br />
disturbo dovuto ad una sequenza di rumore<br />
compresa entro un certo intervallo di tempo.<br />
Esso cioè corrisponde al livello di rumore<br />
continuo e costante che, nell’intervallo di<br />
tempo predetto, possiede lo stesso “livello<br />
energetico medio” del rumore originario.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Sulla base della analisi statistica dell’evento sono stati definiti i cosiddetti indici statistici cumulativi<br />
(L10, L50, L90) che rappresentano rispettivamente:<br />
• L10 = Livello di rumore superato per il 10% del tempo: è un indice rappresentativo delle punte<br />
• L50 = Livello di rumore superato per il 50% del tempo: rappresenta il valore medio della<br />
rumorosità<br />
• L90 = Livello di rumore superato per il 90% del tempo: è un indice rappresentativo del rumore di<br />
fondo<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il livello equivalente continuo di rumore Leq è il livello di pressione sonora di un segnale<br />
continuo e costante per un determinato tempo T, avente lo stesso valore quadratico<br />
medio di un suono la cui pressione sonora p(t) varia con il tempo, per cui:<br />
ovvero nel caso particolare di Leq in curva di ponderazione A:<br />
Qualora il rumore, anzichè essere descritto attraverso un livello sonoro variabile con<br />
continuità nel tempo, è rappresentato da una successione di livelli sonori Lp1,<br />
Lp2.....Lpn, associati ad intervalli di tempo t1, t2 ......tn, in cui è suddivisibile l’intero<br />
periodo di osservazione T, il livello equivalente può essere calcolato la seguente<br />
formula:<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
• rumore ambientale = livello sonoro equivalente<br />
generato da tutte le sorgenti esistenti in un dato<br />
luogo e durante un determinato tempo<br />
• rumore specifico = è il livello sonoro equivalente<br />
che può essere attribuito ad una determinata<br />
sorgente<br />
• rumore residuo = è il livello sonoro equivalente in<br />
assenza di specifiche sorgenti di rumore<br />
• rumore di fondo = è il livello sonoro superato nel<br />
95% del tempo considerato (L95)<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
SEL<br />
(Single Event Level)<br />
Quando si debba valutare in<br />
termini energetici l’entità dei<br />
singoli eventi sonori, possono<br />
essere utilizzati altri eventi<br />
specifici come ad esempio il SEL<br />
(Single Event Level).<br />
dove:<br />
t o = 1 secondo<br />
t 2 - t 1 = periodo di tempo durante il quale il<br />
livello sonoro LA è superiore al valore massimo<br />
dell’evento sonoro diminuito di 10dB<br />
LA = livello sonoro ponderato con il filtro A.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Il rumore<br />
relativamente<br />
agli interventi<br />
di protezione<br />
acustica<br />
II° PROBLEMA<br />
“eseguire eventuali interventi<br />
di protezione acustica,<br />
scegliendo la soluzione<br />
tecnico-economica più valida”<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
La legge di massa<br />
Il grado di isolamento, o potere fonoisolante di una parete verso il rumore che si<br />
propaga per via aerea è funzione della sua massa e della frequenza del segnale sonoro.<br />
La relazione analitica per determinare la perdita di trasmissione sonora TL (Sound<br />
Trasmission Loss, abbr. TL= 10xlog 10<br />
(Lw 1<br />
/Lw 2<br />
) dove Lw 1<br />
è la potenza sonora incidente e<br />
Lw 2<br />
quella trasmessa all’aria dalla superficie opposta) di una parete omogenea di massa<br />
m (espressa in kg/m 2 ) è la seguente:<br />
TL = 20 x log 10<br />
(f x m) - 48 [dB]<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Ricorda: dalla legge di massa si deduce che la perdita di trasmissione sonora<br />
aumenta di 6 dB con il raddoppiare della massa o con il raddoppio della frequenza.<br />
Più alta è la frequenza del suono incidente e la massa della parete e maggiore è la<br />
perdita di trasmissione sonora.<br />
Non tutti i materiali seguono perfettamente la legge di massa: vetro e cristallo<br />
seguono molto da vicino questa legge, mentre le pareti in mattoni se ne discostano.<br />
Sulla base di prove pratiche i materiali vengono perciò classificati secondo l’indice di<br />
valutazione ISO, o classe di trasmissione sonora STC ( sound transmission class,<br />
abbr. STC) che segue da vicino la caratteristica sensibilità dell’orecchio umano.<br />
I materiali vengono provati in un campo di frequenze compreso generalmente tra<br />
125 e 4000 Hz, in 16 bande da 1/3 di ottava, in modo da tracciare una curva di<br />
perdita di trasmissione sonora in funzione della frequenza.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
La curva reale ottenuta dalle prove<br />
viene poi confrontata con la curva di<br />
riferimento (la curva ISO viene<br />
abbassata fino a coincidere, entro<br />
determinate tolleranze, con la curva<br />
reale del materiale in esame) e,<br />
secondo gli scostamenti<br />
sull’andamento tipico di<br />
quest’ultima, il materiale in prova<br />
viene identificato per un<br />
determinato valore di classe di<br />
trasmissione sonora.<br />
Il numero con il quale il materiale<br />
viene identificato corrisponde alla<br />
perdita di trasmissione sonora (in dB)<br />
alla frequenza di 500 Hz.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
La diffrazione del<br />
suono<br />
Se in una cabina insonorizzata si lascia<br />
un’apertura (non insonorizzata) il suono<br />
proveniente dall’interno della cabina, anche<br />
supposto originato da una sorgente<br />
puntiforme che dia luogo ad un sistema di<br />
onde sferiche, non si propaga “tutto”<br />
radialmente fuori dalla cabina.<br />
Se l'apertura è grande rispetto alla lunghezza<br />
d’onda del suono che la attraversa, allora la<br />
deflessione del fronte d’onda non è<br />
apprezzabile e l’onda si propaga in linee<br />
rette.<br />
Ma se l’apertura è piccola rispetto alla<br />
lunghezza d’onda del suono che la attraversa<br />
allora è come se sull’apertura fosse collocata<br />
un’altra sorgente puntiforme che causa un<br />
nuovo sistema di onde sferiche, con la stessa<br />
lunghezza d’onda.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Esso è applicabile anche alle barriere antirumore: se la lunghezza d’onda del suono che<br />
impatta contro la barriera è piccola, allora la deflessione del fronte d’onda non è apprezzabile<br />
e l’onda si propaga in linee rette sopra la barriera. Invece se la lunghezza d’onda è grande<br />
allora è come se in cima alla barriera fosse collocata un’altra sorgente puntiforme che causa<br />
un nuovo sistema di onde sferiche, con la stessa lunghezza d’onda.<br />
La diffrazione comporta quindi che gli effetti di un’apertura su una cabina insonorizzante si<br />
ripercuotano anche in direzioni non allineate con l’apertura.<br />
Per le barriere invece, il fenomeno della diffrazione comporta un miglior rendimento della<br />
barriere alle alte piuttosto che alle basse frequenze. Ciò pone un limite alla massa della<br />
barriera. Il favorevole effetto alle basse frequenze dovuto alla legge di massa viene infatti in<br />
parte vanificato dal fenomeno della diffrazione.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
L’interferenza costruttiva e distruttiva<br />
Interferenza costruttiva: si ha quando le onde<br />
provenienti da due sorgenti che oscillano alla<br />
stessa frequenza hanno una differenza di cammino<br />
pari ad una lunghezza d’onda<br />
ING. NICOLA VENEZIANO<br />
Interferenza distruttiva: si ha quando le onde<br />
provenienti da due sorgenti che oscillano alla<br />
stessa frequenza hanno una differenza di<br />
cammino pari a mezza lunghezza d’onda<br />
L’interferenza distruttiva viene sfruttata nella lotta attiva contro il rumore, nel senso di<br />
annullare gli effetti sonori di una sorgente con quelli prodotti da un’altra sorgente.
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Risonatori<br />
Sistema equiparato ad un sistema massa-molla eccitato<br />
da una forza sinusoidale.<br />
Tale sistema presenta una pulsazione naturale pari a<br />
w n<br />
=(K/M) 1/2<br />
dove K = costante elastica della molla e M = massa della<br />
molla.<br />
Se la forza sinusoidale eccitante ha una pulsazione<br />
w = w n<br />
allora le oscillazioni diventano per ampiezza,<br />
velocità e accelerazione molto grandi (senza viscosità<br />
diventerebbero infinite).<br />
Ebbene, a somiglianza del sistema massa-molla, il<br />
risonatore, il cui principio è illustrato in figura, ha una<br />
frequenza di risonanza f r<br />
che è data da:<br />
f r<br />
= [c/(2 x ¹)] x [S/(L x V)] 1/2<br />
dove:<br />
- c = velocità del suono<br />
- S = sezione del collo di raggio r<br />
- L = lunghezza equivalente del collo data da l’ +k x r/2<br />
(dove k è un opportuno coefficiente)<br />
- V = volume del risonatore
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Un analogo funzionamento si ha per i pannelli<br />
vibranti. In tal caso la frequenza di risonanza<br />
è data da:<br />
fr = 600 x [1/Mx d]1/2<br />
In questa formula bisogna fare attenzione alle unità<br />
di misura: d è espressa in cm, M in kg/m2<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
Conclusioni<br />
I problemi pratici sono per lo più risolubili attraverso una buona padronanza<br />
applicativa<br />
dei principi fisici e dei dati teorico-sperimentali che, per una materia<br />
complessa come l’acustica,<br />
ci siamo sforzati di condensare avendo cura di seguire un percorso didattico<br />
coerente<br />
e rivolto “all’essenziale”. Infatti, pensare di risolvere questi problemi nella<br />
maniera<br />
tecnico-economica più valida vuol dire avere ben chiara almeno la genesi e la<br />
sostanza<br />
delle leggi fondamentali e delle grandezze basilari dell’acustica.<br />
ING. NICOLA VENEZIANO
Corso di consulente tecnico ambientale 2018<br />
…..sperando che dopo tutte queste<br />
chiacchiere ci sentiate ancora bene!!!!!<br />
NICOLA VENEZIANO<br />
Ingegnere per l'ambiente ed il territorio