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MODULO 4 PARTE 1.pptx (3)

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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.


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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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]


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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]


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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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ONDA SFERICA


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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 />

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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.


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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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.


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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.


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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 />

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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 />

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• 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 />

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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 />

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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 />

)


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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 />


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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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Lo sviluppo<br />

in serie di<br />

Fourier<br />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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Classificazione<br />

dei diversi tipi<br />

di rumore<br />

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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 />

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Potenza acustica per unità di frequenza W/f costante cioè W/f = costante.<br />

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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 />

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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 />

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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 />

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• 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 />

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• VIDEO QUARK ALLEGATO<br />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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• 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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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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.


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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


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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 />

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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


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…..sperando che dopo tutte queste<br />

chiacchiere ci sentiate ancora bene!!!!!<br />

NICOLA VENEZIANO<br />

Ingegnere per l'ambiente ed il territorio

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