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ESTRATTO DOCUMENTO

Il problema è che queste bande sono ancora troppo larghe, abbiamo

bisogno di dividere ulteriormente lo spettro.

Nascono quindi le bande di "ennesimi di ottava", dove, le due

frequenze hanno come costante di proporzionalità:

Bande di un terzo di ottava:

Oggi, con gli strumenti disponibili, si può ulteriormente affinare

la suddivisione.

LIVELLI e DECIBEL

Il livello è importante per riuscire a classificare suoni con grossi salti

di intensità sonora.

Il suono più debole che l'orecchio umano è in grado di rilevare è pari a

20 micropascal (a 1000 Hz).

La soglia del dolore è a 20 Pa.

per compensare questo salto (dai micropascal ai Pascal), diventa utile

sottolineare il concetto di LIVELLO.

I livelli si possono utilizzare con qualunque tipo di grandezza fisica.

Esso è il logaritmo della grandezza misurata diviso ad una

grandezza di riferimento generico

generico di riferimento

I valori di riferimento sono quelli che caratterizzano la soglia di

udibilità.

L'unità di misura del livello è il BEL (sentirai risatine di sottofondo in

aula). Tuttavia, la più utilizzata è il DECIBEL, (dieci volte il BEL,

come per il metro ed il decimetro).

In pratica, è più facile dire 68 decibel che 6,8 bel.

ALCUNI ESEMPI DI LIVELLI

ORECCHIO UMANO

Abbiamo bisogno di grandezze che tengano conto anche dell'orecchio che sta

ascoltando, non tutti abbiamo la stessa soglia di udibilità.

Da qui nasce il bisogno di capire come funziona l'orecchio umano.

L'orecchio umano è uno strumento, soggetto a pressione acustica, di

straordinaria sensibilità. Il suono che entra nell'orecchio, la prima cosa che

trova è la membrana timpanica. Essa è così sottile e sensibile che anche

muovendosi di pochissimo riesce a creare una sensazione acustica

(movimenti dell'ordine delle grandezze atomiche). Questi movimenti

tuttavia hanno bisogno di essere amplificati meccanicamente, quindi,

appoggiata alla membrana timpanica, vi è un ossicino chiamato martello. Il

martello, comunicando con l'incudine, amplifica il segnale in entrata. Dopo

l'incudine troviamo un altro ossicino che assomiglia ad una staffa (quelle

usate per cavalcare), che per l'appunto, viene chiamata staffa.

Siamo quindi nell'orecchio interno, dove, attaccate alla staffa ci sono

due altre membrane (finestra rotonda e finestra ovale). Queste

membrane sono collegate ad un altro organo chiamato coclea (o

chiocciola) amplifica ulteriormente il segnale. Dentro la coclea, vi sono

le ramificazioni nucleari del nervo acustico (nervo uditivo) collegate

con il cervello.

Da questa descrizione, si intuisce che questo meccanismo è sogetto ad

usura. Quindi, con il passare degli anni, questo sistema diventarà

meno capace di amplificare i segnali acustici.

Le prime frequenze ad andarsene saranno quelle alte.

Schema dimensionale:

Il "fischio" che viene all'orecchio dopo esser stati sottoposti a notevoli

intensità di rumore, ha il compito di proteggere gli organi

dell'orecchio. Pensa a quando "la cassa spinge come spinge tuo marito"

[Cit. vecchia canzone].

Il principio "del fischio" è quello di spostare la soglia di ubilità (come

se diventassimo in parte sordi), fintanto che il rumore persiste.

Variazione dell'intensità della sensazione acustica:

Se raddoppio l'intensità sonora, non si raddoppia la sensazione

acustica. L'aumento di intensità, va riferito a quella partenza per

stabilire quanto sarà l'incremento effettivo di sensazione acustica.

(Legge di Weber-Fechner)

In pratica: Se c'è un rumore di fondo, una piccola variazione di

intensità, sarà meno sentita rispetto ad un ambiente privo di rumore

di fondo.

Un incremento di intensità ad una certa frequenza, non è detto che

provoca lo stesso incremento di intensità sonora ad un'altra

frequenza (il nostro orecchio è molto sensibile alle frequenze tra 1000

e 4000 Hz e molto meno sensibile per le frequenze più basse).

Curiosità:

Perchè, è più piacevole ascoltare una discussione tra uomini che tra

donne? Tralasciando il fattore: argomento discusso, possiamo dire

che si prova più "fastidio" a causa della voce femminile, di frequenza

più alta rispetto a quella maschile.

Perchè le vecchiette possono insultare il proprio partner senza creare

litigi?

Poichè con l'età, l'orecchio tende ad eliminare le frequenze più alte.

Autodifesa maschile.

Livello di pressione in funzione dell'intensità sonora:

Questa relazione è valida solo in campo diretto.

In campo libero posso mettere i livelli di intensità e di pressione

insieme: "Audiogramma normale - Fletcher e Munson"

Audiogramma normale

Il diagramma della pagina precedente, è stato normalizzato per la

prima volta nel 1961 (in una norma ISO) per merito di due studiosi

che si chiamano Fletcher e Munson.

Sullo studio di un diverso numero di individui, sono riusciti a fornire

questo diagramma che fornisce le curve di ISOSENSIBILITA'

UDITIVA.

In pratica ci dice qual è la sensazione sonora alle varie frequenze in

funzione dei vari livelli di pressione ed intensità SE IL CAMPO E'

LIBERO.

Descrizione:

-abbiamo 4 ordinate, pressione, intensità sonora, livello di pressione,

livello di intensità sonora.

-sull'ascisse, la frequenza.

Procedimento:

I due studiosi hanno scelto una frequenza di riferimento (1000 Hz) e

fatto ascoltare ad un certo numero di persone un suono a questa

frequenza. Incrementando l'intensità sonora, le persone dovevano dire

quando iniziavano a sentire qualcosa (un suono).

Si è così individuato il punto a zero decibel (soglia di udibilità a 1000

Hz).

Hanno poi ripetuto il processo con suoni a diverse frequenze.

Quindi, sotto gli zero decibel non sentiamo niente.

PHON: unità di misura della sensazione acustica. In particolare, è

il numero di decibel che sentiamo a 1000 Hz.

Imponiamo i 1000 Hz, utilizziamo un suono puro con intensità

di 10^-11 W/m^2. In quel punto, convenzionalmente diremo

che quella è la sensazione corrispondente a 10 PHON.

Altre osservazioni sul grafico:

Come hanno fatto a misurare la scala della sensazione uditiva (phon)?

hanno preso un paio di cuffie, in una hanno imposto TOT [W/m^2],

nell'altra di meno, hanno aumentato quest'ultima fino a quando i

due suoni non sono riusultati simili. A quel punto si è visto di quanto

è stata aumentata l'intensità [W/m^2].

Per esempio, il 10 phon è stato classificato così poichè l'intensità sonora

era stata aumentata di dieci volte rispetto allo zero phon.

Il nostro orecchio si è sviluppato così bene che quando il livello è molto

basso, privilegia l'ascolto delle frequenze pari alla voce umana.

Quando il livello è alto, non privilegia nessuna frequenza, le sentiamo

tutte allo stesso modo.

Questo ci fa capire perchè il tamarro sotto casa deve sparare a palla la

musica: per sentire meglio i bassi...almeno fino a quando non scendi e

gli scassi lo stereo sulla testa.

Curve isofoniche:

Le curve rappresentate

sull'audiogramma

esprimono i punti di uguale

sensazione sonora. L'udito

umano è più sensibile alle

frequenze centrali del

campo dell'udibile

TIPICI LIVELLI DI PRESSIONE

La legge prevede che una stanza (per esempio da letto) non debba

avere un rumore superiore a 35 decibel.

Curve di ponderazione

Il problema è che noi misuriamo l'intensità tramite uno strumento

privo di sensibilità. Essenzialmente misuriamo differenze di

pressione, ma ovviamente, quando si usa un microfono, esso risponde

in maniera lineare (non ha un apparato come quello dell'orecchio

umano per il quale si comporta diversamente a diverse frequenze).

Abbiamo quindi bisogno (se vogliamo fare delle misure orientate alla

valutazione di quello che percepirebbe una persona in una certa

situazione) di introdurre delle curve di ponderazione.

Esaminando per esempio la curva isofonica 40 phon, e diciamo, rispetto

all'intensità che avremmo a 40 phon a 1000 Hz, quanto aggiungere o

quanto togliere (di intensità) affinchè si abbia la sensazione che ha

l'ascoltatore

Su alcune frequenze (la maggior parte) dovremmo togliere, su altre

dovremmo aggiungere. Se riusciamo a fare in modo accurato questa

operazione, alla fine avremo una misura precisa della sensazione che

ha l'ascoltatore.

La curva a 40 phon è molto comune. Essa prende tutti i terzi di ottava

ed effettua una correzione rispetto al valore misurato

CURVA DI PONDERAZIONE A

Come faccio a sapere se quello che sto scrivendo è lineare o ponderato?

Quando si scrive 70,5 dB vuol dire che è lineare.

Se voglio indicare che è ponderato, bisogna scrivere dB(A) per dire è

pesato rispetto alla curva A

Ora ci vogliamo occupare dei rumori che variano nel

tempo, dobbiamo quindi introdurre...

Livello equivalente: Rappresenta il livello, costante nel tempo, che

corrisponde alla stessa quantità di energia acustica

(equal energy rule) rilasciata del livello, non

costante, al quale è stato effettivamente esposto il

soggetto considerato in un intervallo di tempo.

Nota bene:

A differenza degli altri fenomeni, non possiamo trascurare i brevi

momenti di esposizione, poichè una breve esposizione ad alte

intensità, provocano danni pari a più lievi esposizioni di maggiore

durata.

Un altro problema acustico è la valutazione di rumori con intensità

variabile (esempio, fermata del tram sotto casa, passaggi periodici,

rumori variabili).

Lo stato (il legislatore) deve ipotizzare quanti tram possano passare e

quanto rumore possano fare affinchè il suono rimanga accettabile

sentito tutti i giorni. Quello che da più fastidio, non è solo quello con

intensità massima, ma l'apporto energetico complessivo dell'evento

sonoro.

Un altro esempio, è l'analisi acustica di un escavatore ed una vettura

di formula 1. Ciascuno di noi potrebbe pensare che l'auto di formula 1

sia nettamente più nociva dell'escavatore.

Tuttavia, alla faccia delle nostre aspettative, è più fastidioso

l'escavatore. Introduciamo quindi il fattore "SEL" (Single Event

Level), che ha lo scopo di normalizzare l'evento su una durata fissa (1

secondo).

Livello di Singolo Evento (SEL):

SOMMA TRA LIVELLI

ESEMPIO NUMERICO

Ho due sorgenti sonore, una di 71 dB e una di 75 dB, quanto vale

la somma delle due sorgenti? 71 + 75? NO.

oppure dove:

Se invece sommo due sorgenti con grossa differenza di decibel, il livello

totale rimane uguale alla sorgente più potente (si capisce che se io urlo e

tu sussurri, la tua voce non si sente).

La somma di due livelli uguali, porta un livello totale aumentato di 3 db.

Propagazione del suono in aria:

Note le caratteristiche di emissione sonora di una sorgente, ci interessa

calcolare il livello sonoro in un altro punto.

Questo problema presuppone una serie di semplificazioni, poichè il livello

di pressione sonora che si genera lontano dalla sorgente sarà funzione

della potenza della sorgente sonora, dalle bande di frequenza (spettro

della sorgente sonora), dall'emissione uniforme nello spazio o

direzionale (tipicamente sono direzionali) e dall'andamento temporale

dell'emissione sonora (assume particolare rilevanza negli ambienti

chiusi, poichè si è in una condizione in cui le onde sonore emesse

possono anche incidere sulle pareti e tornare indietro).

Ci ricondurremmo in alcuni grandi categorie (per semplificarci la vita):

-Campo libero (diretto): spazio esterno (o camera anaecoica).

-Campo perfettamente riverberato o diffuso.

-Campo semiriverberato. CAMPO LIBERO

Ipotesi:

-le onde sonore provengono solo dalla sorgente acustica (quindi non ci

sono onde riflesse da ostacoli).

-Che l'emissione sia omnidirezionale (lo spazio dev'essere privo di

ostacoli, per esempio, il manto erboso non fa parte del campo libero che

intendiamo noi, poichè smorza l'onda sonora).

-Il mezzo di propagazione sia omogeneo senza assorbimento (l'aria

assorbe un minimo).

Sorgente puntiforme:

Sorgente con dimensione trascurabile rispetto alla dimensione del

campo sonoro che vado ad analizzare (se voglio analizzare il campo

sonoro ad un metro della ruspa, non posso considerarla puntiforme. Se

voglio analizzare il campo sonoro fuori dal cantiere, la ruspa diventa

una sorgente puntiforme). Fattore di direzionalità

Fattore che tiene conto

del piano in cui è

appoggiata la sorgente.

Guarda le figure per

capire.

Il concetto è:

visualizzare la

superficie sulla quale

si distribuisce

l'intensità sonora.

Esempio applicativo:

Se si ottengono onde sferiche, la potenza sonora prodotta si

distribuisce uniformemente sulla superficie sferica di raggio d

(distanza della sorgente). La superficie di una sfera è proporzionale

al quadrato del suo raggio.

L'intensità del suono diminuisce col quadrato della distanza della

sorgente puntiforme. rapporto=1

il -11 ed il -20•log(d) sono dovuti ad operazioni

matematiche sul pezzo: 10•log(1/(4πd^2))

Caso emisferico:

E così via, andando a sostituire la giusta superficie per ogni tipo

di sorgente.

Assorbimento:

Nel caso in cui abbiamo una situazione dove l'ambiente è confinato,

le onde sonore vanno ad incidere sulle pareti. Questo provoca che una

potenza incide sulla parete, parte torna indietro, parte viene assorbita,

parte viene trasmessa (mette in moto la parete, che emetterà un

rumore nell'ambiente adiacente).

Dal punto di vista dell'acustica, sappiamo che la somma di questi tre

coefficienti vale 1.

Dal disegno si nota che la potenza assorbita viene chiamata con

pedice a'. Questo perchè a livello di acustica non ci interessa se l'onda

nella parete viene trasmessa o assorbita, inglobiamo entrambe le

frazioni in un fattore che chiameremo:

-Fattore di assorbimento apparente [ a' ].

a = 1 - r = a' + t

Subentra quindi un altro discorso, tutti questi coefficienti accennati,

hanno un comportamento che varia al variare della frequenza dell'onda

sonora e a seconda del tipo di materiale assorbente.

ASSORBIMENTI SUPERFICI INTERNE

Correzione acustica:

I materiali vengono impiegati allo scopo di consentire un comfort

acustico adeguato all'interno degli ambienti.

A seconda del tipo di comportamento dei materiali, le ottimizzazioni

verranno fatte alle varie frequenze, tramite diversi materiali

(e soluzioni) e avranno una efficienza variabile con la frequenza.

come si è visto dalle tabelle, alle frequenze medio/alte, i materiali

fonoassorbenti, sono quelli che consentono meglio di controllare il

campo fonoacustico.

Se voglio controllare delle basse frequenze (125, 250 Hz), la

soluzione non è aumentare la quantità di intonaco "acustico", ma

ricorrere ai "pannelli vibranti". Questi ultimi hanno il compito di

controllare il livello acustico alle basse frequenze.

Essi vengono messi a poca distanza dalla parete, in modo da

assorbire ed "ingabbiare" l'onda acustica" (i materiali fonoassorbenti

invece, dissipano l'onda attraverso il loro spessore).

Quando dobbiamo ricorrere ad un controllo acustico al di la delle

nostre capacità di rivestimento, esistono altre soluzioni.

I pannelli acustici vengono sospesi a soffitto (si pensi all'aula

magna del politecnico -Corso Duca-).

Essi evitano essenzialmente i

problemi di riverbero

(capito? ..ito? ..ito? ..ito? ..ito?).

-odiami pure per questa battuta, tanto

ormai hai comprato i miei appunti...AH!-

Altre curiosità:

Per alcuni materiali (tralasciando i tappeti e le moquette), il coefficiente

di assorbimento cambia in maniera notevole all'aumentare dello

spessore.

L'insieme ai materiali presenti nell'ambiente, contribuisce ad assorbire

l'energia acustica (normalmente in tutti gli ambienti esistono elementi

di arredo, che fungono da elementi fonoassorbenti).

Assorbimento:

In pratica, l'assorbimento totale è dato dalla somma

dell'assorbimento della stanza + l'assorbimento delle

singole unità presenti dentro l'ambiente (arredo)

CAMPO DIFFUSO

(perfettamente riverberato)

Quando siamo in una situazione di campo diffuso perfettamente

riverberato (la misura non cambia a seconda del punto dello spazio in

cui la si rileva), l'intensità sonora associata alle onde riflesse è molto

maggiore dell'intensità delle onde dirette in ogni punto del campo

sonoro.

Questo implica che allontanandosi dalla sorgente, il decremento di

livello è nullo: = densità sonora

velocità di propagazione

Nota bene: in campo libero valeva

Livello di pressione in campo diffuso:

LA CODA SONORA

Nel caso di un ambiente, il livello di pressione dipende dalla potenza

acustica della sorgente e dall'assorbimento dell'ambiente.

In un ambiente riverberato, al cessare della emissione sonora, la densità

di energia non si azzera istantaneamente. Questo decremento è tanto

più lento quanto più l'ambiente è riverberante (dipende quindi dalla

coda sonora). In pratica, tanto più è assorbente il nostro ambiente, più

velocemente si esaurirà la coda sonora.

La coda sonora, non è un nemico da combattere, gli antichi

utilizzavano questo fenomeno negli anfiteatri, per parlare a numerose

persone.

tempo di riverberazione convenzionale (tao 60):

è il tempo in cui avviene un decremento del livello di pressione pari

a 60 dB o nel momento in cui la pressione acustica si riduce di

10^6 Pa.

Andando quindi a misurare (o calcolare) il tempo di riverberazione

convenzionale, possiamo caratterizzare l'ambiente (dal punto di

vista del comfort acustico).

Per il calcolo di quest'ultumo fattore, utilizziamo la:

Formula di Sabine: assorbimento

Conservazione dell'energia sonora:

La potenza emessa meno la potenza assorbita fornisce la variazione

di energia acustica nel tempo.

La potenza assorbita è uguale alla potenza incidente sulle pareti per il

fattore di assorbimento apparente

La potenza incidente è l'energia sonora in un ambiente che si

distribuisce equamente sulle pareti nel tempo tao_m (ipotesi di

continuità).

Bilancio durante coda sonora:

Durante la coda sonora, si assume la potenza emessa pari a zero,

perciò: COSTANTE DELLA SALA

Se vogliamo migliorare la precisione del calcolo, rispetto alla

formula di Sabine (che adotta alcune semplificazioni), possiamo

introdurre un altro parametro usato nel caso di campo semi

riverberato, la costante della sala (R).

Esso è l'assorbimento totale (della formula di Sabine), questa volta

diviso però 1-fattore di assrbimento medio.

Si risolve rispetto all'A_tot e si sostituisce nella formula del tao_60.

Questo metodo è più preciso, poichè nella formula di Sabine,

quando il fattore di assorbimento è unitario e tao non tende a zero

(come invece succede in realtà).

CAMPO SEMIRIVERBERATO

In ambienti chiusi o delimitati da pareti riflettenti coesistono onda

diretta e onde riflesse, il campo sonoro viene ritenuto quindi semi

riverberante.

Tanto più si è distanti dalla sorgente sonora (campo diretto), più il

campo diventa semi riverberato, ed infine: diffuso.

L'espressione del livello di pressione per sorgente che irradia con onde

sferiche e campo semiriverberato è:

Distanza critica: distanza alla quale le due componenti (riverberata e

diretta) si equivalgono. Si ottiene uguagliando le

due componenti del logaritmo visto nella pagina

precedente.

AMBIENTE VIVO: ambiente con notevole componente riverberata

(basso valore di costante della sala)

AMBIENTE SORDO: ambiente con poca componente riverberata

(elevato valore di costante della sala)

guardando il grafico: meno è la distanza tra la situazione di

partenza e la situazione orizzontale, più siamo in condizioni di

ambiente vivo.

Campo semiriverberato

Fonoassorbimento ottimale:

la coda sonora, ha quindi il compito anche di agevolare il trasporto dei

suoni (come detto precedentemente).

Esistono dei tao_60 che sono raccomandati (ottimali) per alcuni ambienti.

Essendo variabile con la frequenza, esso sarà classificato anche in base a

quest'ultima.

L'obbiettivo dei futuri esercizi sarà quindi l'ottimizzazione dell'acustica di

un ambiente, basandosi sulla tao di riferimento ottimale.

Un caso molto comune è quello dell'ottimizzazione della tao 60 a 1000 Hz

Con K=0,3-0,4 per il parlato e 0,5-0,8 per la musica

TEMPI OTTIMALI DI RIVERBERAZIONE

Il tempo di riverberazione, a priori dall'applicazione,

aumenta con l'aumentare del volume

dell'ambiente!

ESERCIZIO 1 - acustica

Una sorgente sonora ha potenza pari a 1,5•10^-5 W.

In un punto si registra un'intensità pari a 2,5•10^-4 W/m^2.

Si calcolino i livelli di potenza ed intensità.

Sapendo di trovarsi in campo libero si calcoli la pressione sonora.

Distanza dalla sorgente (emette superficie sferica):

nel campo libero: ESERCIZIO 2 - Acustica

Siano date due sorgenti sonore che generano rispettivamente un livello

di potenza sonora pari a : L_w1= 65 dB e L_w2=70 dB.

Quanto vale il livello della potenza complessiva generata dalle due

sorgenti? ESERCIZIO 3 - Acustica

Siano date due sorgenti sonore:

-S1 (livello di potenza pari a 70 dB)

-S2 (livello di potenza pari a 65 dB) distante 10 m da S1.

Un ascoltatore si trova lungo la linea che congiunge le due sorgenti a

distanza di 5m da S2 e a 15m da S1.

Ipotizzando che il fronte d'onda emesso dalle sorgenti sia sferico, si

calcolino i livelli di intensità in corrispondenza dell'ascoltatore nelle

seguenti ipotesi:

-sia in funzione solo la sorgente 1;

-sia in funzione solo la sorgente 2;

-siano entrambe in funzione. superficie di fronte d'onda

ESERCIZIO 4 - Acustica

Qual è la distanza a cui bisogna portarsi da una sorgente sonora

emisferica avente una potenza di 0,1 W affinché, in condizioni di

campo libero, il livello di pressione sia pari a 60 dB?

LA TRASMISSIONE DEL RUMORE

Il suono irradiato in aria dalla sorgente incide sulle pareti divisorie

propagandosi ed implicando una successiva irradiazione nell'

ambiente disturbato.

Le sollecitazioni meccaniche (urti o movimento oscillatori) si

trasmettono attraverso le strutture e finendo per far vibrare le pareti

nell'ambiente disturbato, che di conseguenza irradiano nello spettro

sonoro.

Nel disegno, l'ambiente superiore è quello disturbante, quello

sottostante è il disturbato.

Sulla parte centrale invece, si vede un ascensore, che, salendo e

scendendo, sollecita le pareti vicine e di conseguenza gli ambienti

circostanti. Oltre che per via aerea, il rumore può propagarsi tramite

l'impianto di climatizzazione (che propaga in tutti gli ambienti il

rumore lungo le condutture

Il coefficiente di trasmissione:

introduciamo l'argomento dal punto di vista teorico. Il coefficiente di

trasmissione, in analogia a tutto quello visto finora, è la potenza

acustica trasmessa attraverso la parete diviso la potenza sonora

incidente. Una cosa che vale la pena di rimarcare, la frazione di

potenza trasmessa dipende anche dall'inclinazione della potenza

incidente sulla parete. Solitamente per semplicità, si prende un valore

medio, supponendo che, nell'ambiente dove avviene il fenomeno, il

campo acustico sia perfettamente diffuso (intensità e pressione

uniforme).

Quindi, la propagazione delle onde acustiche può avvenire per via

diretta (attraverso l'aria) ed per via indiretta (attraverso le strutture

dell'edificio).

Fonoisolanti:

Andremo a distinguere due poteri fonoisolanti:

-Quello ideale (che tiene conto solo della trasmissione via aria)

-Potere fonoisolante apparente (che tiene conto di entrambe le vie di

trasmissioni).

Il potere fonoisolante apparente è contraddistinto con un apice sopra il

simbolo.

Il potere fonoisolante di una parete (R) è pari a:

Spot pubblicitario: "Il tuo vicino russa nel

sonno? un architetto ha

pensato di mettere il

gabinetto vicino alla

camera da letto? ti chiami

Bruce? Noi risolviamo i

tuoi problemi."

Esempio di parete

fonoisolante

AMBIENTE DISTURBANTE - DISTURBATO

La potenza acustica si irradia nell'ambiente disturbante, che ,per

ipotesi, possiede un campo perfettamente riverberato. Dobbiamo

ipotizzare di essere in regime stazionario, poichè se così non fosse

dovremmo tener conto della variazione di energia nel tempo.

Valide per campo DIFFUSO

Abbiamo bisogno di valutare l'intensità che abbiamo all'interno

dell'ambiente 1, dove si ha una energia perfettamente uniforme in

tutti i punti. Se andiamo a studiare l'energia nell'unità di tempo che

va a spingere sulla parete interposta tra i locali (i_d1) e la moltiplico

per la superficie del divisorio, ottengo i Watt che vanno ad incidere

sulla parete (W1).

Tutto questo serve a: ho una certa potenza nell'ambiente 1, e voglio

sapere quanta potenza incide sulla parete (e che quindi andrà ad

influire sull'ambiente adiacente).

Andiamo a vedere cosa succede "dall'altra parte".

Nell'ambiente 2 avremmo come dato iniziale, la potenza che incide sul

divisorio, che quindi mi permette di trovare la potenza in ingresso

nell'ambiente disturbato semplicemente moltiplicandola per il

coefficiente di trasmissione:

La nostra parete quindi diventa la sorgente di rumore dell'ambiente 2.

Alla fine, si riesce a trovare la differenza di livello di pressione:

Questo significa che al crescere di A2, aumenta la differenza di livello

tra i due ambienti.

In pratica, tanto più è grande la parete, tanto più dovrà esser grande lo

spessore dissipante.

Quindi, a questo punto il problema è andare a trovare R.

Legge della massa: Legge che permette di classificare le pareti in

base ai poteri fonoisolanti.

Essa fornisce la correlazione:

frequenza massa frontale

Quindi, il potere fonoisolante aumenta di 6

dB per ogni raddoppio di "f" o "Ms"

R in funzione della massa frontale:

Andamento effettivo legge della massa

Alle frequenze più elevate, abbiamo problemi legati al fenomeno di

coincidenza. In particolare, c'è una frequenza (frequenza critica) per

il quale il potere fonoisolante della parete ha un valore di minimo.

Fenomeno di risonanza:

Quando dei soldati attraversano un ponte, l'ordine che ricevono è di

"rompere il passo" per evitare l'eventualità che il ponte raggiunga la

"risonanza" e si spacchi (guardare video su youtube per capire la

gravità del fenomeno).

Questo vale per tutti i materiali, e quindi anche per le pareti. I divisori

hanno un certo numero di frequenze "proprie" (se vengono colpiti,

oscilleranno con una frequenza "propria"), la più bassa delle quali è

indicata come "fondamentale".

I fattori influenzanti sono, le condizioni di vincolo (come è vincolata

la parete), la densità ed elasticità del materiale e le dimensioni e

spessore della parete.

Fenomeni di coincidenza: esso è un fenomeno più difficile da capire,

poichè è funzione dell'angolo di incidenza dell'onda sonora sulla parete.

Abbiamo una diminuzione del potere fonoisolante della parete quando

viene rispettata la relazione riportata sopra.

I fattori influenzanti sono la densità e l'elasticità del materiale e lo

spessore della parete.

Si capisce ci vi sono numerose possibilità che che accada questo

fenomeno (abbiamo tanti angoli che verificano l'equazione). Lo

scenario peggiore è quello dove il potere fonoisolate scende al minimo, e

questo succede quando alpha=90° (angolo radente alla parete).

Per questo angolo abbiamo la così detta frequenza critica.

Nel grafico della pagina precedente si vede bene il valore di minimo

rappresentato da questo fenomeno (Fc).

Quello che ci interessa è quindi trovare l'Fc in funzione della parete, e

in base a questo, trovarsi il potere fonoisolante.

Frequenza critica:

La posizione della frequenza critica varia quindi molto in funzione

delle caratteristiche della parete (se la parete è pesante, cemento o

laterizio, queste frequenze sono basse. Mentre, per i vetri e pareti

leggere, è più verso l'alto).

Curva di valutazione:

Condensa le informazioni della potenza fonoisolante in un numero

unico. Essa è stata normalizzata in sede ISO.

Si assume che la forma del potere fonoisolante della parete sia di accordo

con questa spezzata in figura. Si ferma a 3000 Hz poichè

successivamente il potere fonoisolante cresce di molto.

Assumento che valga per tutte le pareti, andiamo a posizionare la questa

spezzata in modo tale da rispettare i vincoli riportati sulla sinistra.

Si capirà meglio più avanti

(per bande di ottava)

Esempio di una parete reale

La curva azzurra, è

quella reale di una

lastra di vetro.

Si vedono degli

andamenti un pò

strani rispetto alla

curva di valutazione

classica.

Quindi, prendiamo

la curva iso di

riferimento(curva nera

continua) e cerchiamo

di tenerla il più in

alto possibile

(almeno più in alto

della curva reale).

Ora abbassiamola fin

al punto in cui la somma

delle differenze alle varie

frequenze non faccia più di 12 dB, e che le differenze per ogni singola

frequenza non superino i 5 db.

La curva tratteggiata rappresenta la curva iso finale, traslata

rispettando le condizioni. Il vantaggio di questo processo è che dando

un potere fonoisolante solo, per esempio a 500 Hz, riesco a dare

un'informazione anche a tutte le altre frequenze (poichè le curve iso

sono solo traslate, hanno sempre lo stesso andamento).

Prof. Bromuzzi STRUMENTI DI MISURA

Il livello di pressione sonora viene rilevato e misurato da uno

strumento che si chiama FONOMETRO

Si nota che il fonometro misura in tutto il campo dell'udibile, se la

frequenza del rumore che dobbiamo misurare è compresa tra 20 e 20000

Hz e l'ampiezza della pressione sonora supera come valore assoluto i 20

micro pascal, abbiamo una sensazione sonora (gradevole o fastidiosa).

Nel grafico, si può notare una riga verde (in basso) che rappresenta la

soglia dell'udito. Essa non è orizzontale, il che indica che varia in

funzione della frequenza.

La riga rossa in alto rappresenta la soglia del dolore, si può notare che

essa è più orizzontale, il che implica che all'aumentare del livello di

sonoro, la frequenza influisce sempre meno sulla sensazione sonora.

IL MICROFONO

è un trasduttore di misura, il più utilizzato è quello a condensatore.

Questo elemento della catena fonometrica è il più importante, poichè

trasforma la grandezza meccanica in una grandezza elettronicamente

misurabile (tipicamente una tensione).

Tra le due armature del condensatore esiste un materiale isolante (il

dielettrico). La capacità è funzione della superficie delle piastre del

condensatore (una membrana fissa ed una membrana mobile che si

sposta in base alla variazione di pressione sonora), del materiale

isolante e della distanza delle armature.

Essendo la superficie e il materiale isolanti non modificabilli, la

variabile dell'apparato è la distanza delle piastre.

Vi sono diversi tipi di microfono, per campo libero e per campo diffuso.

dove:

-epsilon è la costante

dielettrica del materiale

isolante (aria), e si misura

in F/m.

-s è la superficie

dell'armatura

TIPOLOGIE DI MICROFONI A CONDENSATORE

Esistono diverse dimensioni

di microfoni di misura. La

differenza sostanziale è la

sensibilità.

E dopo il microfono?

Il microfono viene collegato ad un preamplificatore (elemento che fa

una trasformazione essenziale per la misura, trasforma la

variazione di capacità in una variazione di tensione).

A quest'ultimo infine si collega al fonometro.

Classi di precisione:

I fonometri che possono essere utilizzati devono essere di classe 1

(incertezza di 0,7 dB). La classe 2, per esempio, viene utilizzata

per la valutazione quadriennale nel il collaudo degli autoveicoli

(incertezza 1,1 dB).

Questa strumentazione dev'essere certificata periodicamente da un

centro ACCREDIA (fa la verifica in laboratorio con strumenti che

raggiungono incertezze di 0 dB)

Pesatura in frequenza:

Il fonometro deve poter correlare la differente sensazione sonora di

un individuo sano al variare della frequenza (si guardi il grafico

delle sensazioni uditive). Il filtro che meglio approssima questo

comportamento è il filtro di ponderazione A. Il filtro di

"approssimazione lineare" (quindi di "non approssimazione"), viene

usato per osservare il fenomeno fisico, senza contare la sensazione

che avrebbe l'individuo.

I fonometri più moderni hanno la possibilità di misurare tutti i

parametri contemporaneamente.

Il calibratore:

Completa la strumentazione di misura il calibratore di effetto

sonoro. Esso è uno scatolino che fornisce un livello di pressione

sonora nota (tipicamente 1 Pascal, che corrisponde ad un livello di

pressione sonora di 94 dB a 1000 Hz).

Costante temporale:

Abbiamo anche la necessità di misurare il livello sonoro nel dominio

del tempo, con diverse costanti di tempo (che rappresentano la velocità

con la quale lo strumento si adegua alle variazioni del fenomeno fisico

in esame, espressa in secondi).

Nel caso dell'acustica, le costanti di tempo normalizzate sono

solamente 4 (le si ricorda con un nome partendo dalla più rapida:

-PEAK (più veloce di 100 microsecondi)

-IMPULSE (35 ms)

-FAST (125 ms)

-SLOW (1 s)

E' richiesta, dalla normativa vigente, la caratteristica di poter rilevare

l'energia sonora nel tempo (quindi il livello sonoro equivalente,

l'integrale dell'energia nel tempo tra zero ed il tempo di fine misura).

Analisi in frequenza:

Abbiamo anche la necessità di effettuare misurazioni nel dominio

della frequenza, proprio perchè non abbiamo la stessa sensibilità al

variare della frequenza. Perciò dobbiamo misurare la sensazione

sonora per bande (in particolare, diviso 10 bande, o in 30 bande, la così

detta "un terzo di ottava").

Un classico esempio di spettro in frequenza è:

In pratica quando effettuo una misurazione in un campo (per esempio

ai fini della valutazione del disturbo) dovrò avere la possibilità di

misurare le tre curve spettrali.

Tornando a Tronville... PARETI REALI

scarto di frequenza: tutte le frequenze per cui il fonoisolamento

misurato è effettivamente minore rispetto a quello

rappresentato dalla curva. La somma di questi

scarti, non deve superare i 32 dB

Indice R_w: Pedice "Wall", è il numero a 500 Hz che mi caratterizza

la parete nel suo complesso.

Esempi di indice di valutazione:

In pratica, anzi che calcolarci la "sbrodolata" di valori per

ogni frequenza, calcoliamo solo il potere fonoisolante a

500 Hz riusciamo a caratterizzare l'intera parete.

Effetto modalità incidenza delle onde sonore:

Nel caso di campo riverberato, il potere

fonoisolante scende

Il grafico mostra il potere fonoisolante di una parete in funzione della

frequenza e per diverse modalità di incidenza delle onde sonore

Risoluzioni:

Quando abbiamo problemi di fonoisolamento, una delle soluzioni è

quella di ricorrere a delle pareti doppie (mettere due pareti una vicino

all'altra) avendo due accorgimenti affinchè si possa produrre il

massimo effetto:

-Le due pareti devono essere collegate tra di loro da elementi elastico

smorzanti (per esempio, dei tasselli in gomma).

-Le due pareti devono essere diverse sia per spessore che

(possibilmente) per materiale, in modo che le frequenze critiche ( in

particolare alle frequenze basse) siano differenti tra le due pareti.

-interporre materiale fonoassorbente (per assorbire l'energia sonora

che attraversa l'intercapedine).

Curiosità:

Nella norma UNI 11-367 da la classificazione acustica degli edifici

Rumore Rosa:

Per fare delle rilevazioni di assorbimento della parete, dobbiamo

misurare dei suoni con una grande banda di frequenze. Per fare

questo, possiamo emettere un suono "rosa", oppure "bianco".

Si capirà meglio il perchè del nome "rosa" e "bianco" nella parte di

illuminotecnica

Rumore rosa:

Per ciascuna banda di frequenza, la pressione e l'intensità sono la

medesima. Affinchè questo sia valido però, bisogna fare una

rappresentazione spettrale della scala sonora (grafico a sinistra),

notando che si ha un andamento decrescente (quindi più forte alle basse

frequenze).

Adottiamo il rumore rosa in scala logaritmica (grafico a destra) poichè ci

da banda per banda la stessa intensità di frequenza (andando a non

sollecitare una banda piuttosto che un'altra).

Rumore Bianco:

Questo rumore appare più acuto, poichè il contenuto alle basse

frequenze è meno importante poichè abbiamo una ripartizione

lineare se lo rappresentiamo in scala logaritmica

rosa: http://it.wikipedia.org/wiki/Rumore_rosa

Ascolto: bianco: http://it.wikipedia.org/wiki/Rumore_bianco

RUMORE BIANCO

RIFERIMENTI NORMATIVI

-misura dei requisiti acustici passivi degli edifici-

PROBLEMI ACUSTICI NELL'EDIFICIO

1)Potere fonoisolante apparente tra ambienti interni: vicini rumorosi

Il potere fonoisolante apparente sara' PIU' BASSO, poichè

consideriamo sia W1 che W2

Misura in opera del potere fonoisolante apparente

-Apparecchi di classi di precisione zero oppure 1.

-Rumore generato nell'ambiente emittente costante e con spettro

continuo. Potenza sonora sufficiente per ottenere nell'ambiente

ricevente livelli sonori superiori a 10 dB rispetto al rumore di fondo

a tutte le frequenze.

-Ambiente più ampio come ambiente emittente.

-Sorgente sonora collocata per generare un suono più diffuso

possibile e ad una distanza dall'elemento di separazione e dagli

elementi laterali che eviti che la radiazione diretta sia dominante.

-Con postazioni di microfono fisse, almeno cinque postazioni

differenti per ogni postazione dell'altoparlante

-Voume ambienti possibilmente non superiori a 250 m^3

-Se ambienti molto articolati usare ambiente il più regolare come

ambiente ricevente.

-Se ambienti grandi posizione autoparlante non più distante di 10

metri dalla partizione o 2,5 volte la larghezza della partizione.

Sorgente dodecaedrica per la

misura del potere fonoisolante

apparente

Misura del tempo di riverberazione

Il livello che si genera all'interno dell'ambiente disturbato, non è solo

funzione dell'isolamento, ma anche dell'assorbimento presente

nell'ambiente disturbato.

Caratterizziamo l'assorbimento misurando il tempo di riverberazione.

Dal punto di vista pratico è difficile avere un salto di 60 dB, perciò, si

genera un forte rumore (clappometro o colpo di pistola) e si vede qual'è

la rampa di discesa utile ai i nostri fini (non iniziamo a misurare

immediatamente dopo l'emissione sonora, poichè mostra qualche

fluttuazione).

Quindi lo strumento, misura anche il tao 20 ed il tao 30.

Essi sono concettualmente come il tao 60, ma analizzano in un caso

un salto di 20 dB e nell'altro di 30 dB.

Dalla formula di Sabine, ricaviamo l'assorbimento:

ESEMPIO DI MISURA DEL TEMPO DI RIVERBERAZIONE:

Siamo a 500 Hz. L'evento si inizia a prendere in considerazione

poco dopo il massimo. Quindi, in questo caso analizziamo il salto

tra 1,5 s e 2,8 s. Come si può vedere, il salto registrato era meno di

60 dB, ormai gli strumenti forniscono il tao 60 tramite il criterio

delle proporzioni.

Indice di valutazione per isolamento rumori aerei:

A questo punto, nella prossima relazione, prenderemo i dati misurati e

li metteremo sul foglio excel che ci daranno.

Per analizzarli utilizzeremo la UNI EN ISO 717-1.

La curva sperimentale è quella rappresentata dai pallini.

Dobbiamo andare a rappresentare la spezzata in modo tale che la

somma degli scarti sfavorevoli non superi i 32 dB, e controllando che

per ogni frequenza non ci sia uno scarto superiore ai 5 dB.

Questo quindi mi fa passare dall' R all'R_w.

Rapporto di prova per il potere fonoisolante:

Quando riceviamo un rapporto di prova con il potere fonoisolante

apparente di una parete, dovremmo ricevere oltre che il valore di R'_w,

anche alcuni dati che riguardano C e C_tr, questo poichè l'obbiettivo

della misura è quello di avere una sorgente sonora con ampio spettro

(il più possibile rosa).

Perfettamente rosa non lo sarà, e ci possono essere dei casi in cui ci

interessa misurare il potere fonoisolante della parete ad uno spettro

diverso da quello rosa (abbiamo visto che le frequenze basse sono le

più pericolose per la parete),

per esempio: come si comporta

la parete contro il traffico

cittadino?

Nomenclatura:

il perdice "tr" indica "traffic".

Influenza dello spettro sonoro

Per una caratterizzazione accurata della partizione, si necessita fare

riferimento agli appropriati termini di adattamento spettrale.

La somma dell'indice di valutazione del potere fonoisolante apparente e

dell'appropriato termine di adattamento spettrale, fornisce una stima

più accurata della prestazione acustica.

L'introduzione di termini di adattamento spettrale (C e C_tr)

aggiunge all'indice di valutazione un'informazione sul

comportamento in frequenza del componente nei confronti di spettri

sonori di diverso tipo (spettro "rosa" per C e spettro di rumore da traffico

per C_tr). Tali termini, sommati all'Rw, forniscono R_A ed R_A,tr.

Vi sono anche altri termini correttivi che tengono conto

dell'andamento di Rw a frequenze molto basse e molto alte.

2)Livello apparente di rumore da calpestio.

Per analizzare questo fenomeno, si utilizza una macchina con 5

cilindri di metallo da 0,5 kg. Questi cilindri vengono sollecitati da

un albero a camme, muovendoli su e giù e generando un rumore

impattivo di notevole entità.

La differenza rispetto al caso precedente è: prima andavamo a

misurare il livello di pressione nell'ambiente DISTURBANTE, in

questo caso, con questa macchina, andremo a misurare il livello

nell'ambiente DISTURBATO (nelle domande vero/falso: la macchina

del calpestio produce 100 dB, FALSO, essa batte solo, poi la misura la

eseguiamo nell'ambiente disturbato da questa macchina).

ambiente disturbato

Quello che si sente nell'ambiente disturbato, ricordiamo che è

influenzato anche dagli assorbitori presenti dentro l'ambiente.

Da qui si capisce l'importanza del tenere conto dell'assorbimento

dentro l'ambiente disturbato.

Nel caso precedente, se la parete andava bene, la R era alta (più è

elevato R, minore è il livello sonoro che avremmo nell'ambiente

disturbato). In questo caso, avendo la macchina del calpestio in

funzione, non andiamo a misurare il potere fonoisolante della

soletta, misuriamo direttamente il livello di pressione nell'ambiente

disturbato, e di conseguenza troviamo il potere fonoisolante della

soletta. Quindi, il foglio excel, dovremmo utilizzarlo, anzichè

spingendo su la spezzata, cercando di tirare il più possibile giù

quest'ultima.

Si fa una normalizzazione sul tempo di riverberazione

(si otterrebbe la stessa cosa con la formula di Sabine, poiché

è direttamente proporzionale)

3)Isolamento acustico di facciata normalizzato rispetto al tempo di

riverberazione

Il problema più grande di questa tipologia di disturbo, è che all'esterno,

lo spettro sonoro è molto variabile.

Misura isolamento acustico di facciata normalizzato rispetto al tempo

di riverberazione:

Generazione del campo sonoro:

Servono apparecchiature con classi di precisione zero o 1. L'altoparlante

deve avere una direttività in campo libero, tale che le differenze locali di

livello sonoro siano inferiori a 5 dB per ogni banda di frequenza di

interesse.

Il campo acustico generato dev'essere stazionario e con spettro continuo

nel campo di frequenza considerato.

In tutte le bande di frequenza rilevanti, il livello di potenza sonora

della sufficiente deve essere sufficientemente alta da dare un livello di

pressione sonora (nell'ambiente ricevente) maggiore di almeno 6 dB

rispetto al rumore di fondo.

La posizione dell'altoparlante e la distanza dalla facciata, devono esser

tali da minimizzare la variazione del livello di pressione sonora

sull'elemento di prova:

Per curiosità:

Misura del livello sonoro:

Per misurare il livello sonoro, serve un microfono fisso oppure un

microfono a movimento continuo o oscillatorio.

Inizialmente si deve determinare il livello di rumore di fondo

(L_b). Effettuare le misure per almeno 5 posizioni di microfono,

ripartite uniformemente nello spazio disponibile.

Il livello di fondo dovrebbe essere minore di almeno 6 dB

(preferibilmente più di 10 dB) rispetto al livello misurato con la

sorgente accesa. Se la differenza tra il livello di fondo e la sorgente

è compresa tra 6 e 10 dB, bisogna calcolare la correzione:

Se la differenza tra i livellli è minore o uguale a 6

dB, bisogna usare una correzione di 1,3 dB

Livello di rumore da impianti:

Essenzialmente due tipi di rumore:

-Impianti a funzionamento discontinuo (ascensori, scarichi

idaulici)

-Impianti a funzionalmento continuo (impianti di riscaldamento,

aereazione e condizionamento.

bisogna effettuare le misure all'interno dell'ambiente nel quale gli

impianti (sia quelli a funzionameto discontinuo che continuo),

producono il disconfort maggiore.

La legge ci fornisce la modalità di come operare, e nella tabella

fornita nell'esercitazione, potremmo osservare (tra i valori limite) il

L_a,s, max , che rappresenta il livello massimo di pressione sonora

pesato A, dove si è adottata una costante di tempo SLOW.

Le due curve rappresesntano la

misurazione dello stesso fenomeno

sonoro, ma con due costanti di tempo

diverse. Questo ci da la possibilità di

fare delle misure su eventi anche

discontinui, e di conseguenza

avere dati significativi

(se misurassimo eventi discontinui

solo con la costante FAST,

non noteremmo l'influenza "dell'impulso precedente", sul'impulso

successivo). ESERCIZIO 5 - ACUSTICA

Una sorgente sonora emette un suono a 1000 Hz all'interno di un

ambiente con dimensioni 5x4x3 (h) m. In condizioni di regime e con

campo perfettamente riverberato, sulle pareti si registra un livello di

intensità sonora pari a 55 dB.

Si calcoli il livello di potenza sonora della sorgente sapendo che il

pavimento del locale è in battuto di cemento, pareti e soffitto sono

rivestite di intonaco acustico e sono presenti 10 poltrone imbottite.

Dobbiamo calcolarci innanzitutto la potenza sonora:

potenza emessa - potenza assorbita = variazione di energia nel

tempo (che a regime è pari a zero).

Perciò:

potenza emessa = potenza assorbita assorbimento totale

Assorbimento apparente potenza emessa

potenza incidente

assorb tot soffitto poltrone

soffitto

pavim. pavim. parete parete

PERCIO': ESERCIZIO 6 - ACUSTICA

Si considerino due ambienti con campo sonoro perfettamente riverberato

e separati da un tramezzo di 15 m^2 avente potere fonoisolante di 30

dB. Quando nel primo ambiente è in funzione una sorgente sonora, la

potenza sonora trasmessa nel secondo ambiente è pari a 10^-7 W. Si

chiede di calcolare:

-Il livello di intensità sonora sulle pareti del primo ambiente in tali

condizioni;

-Il livello di pressione nel secondo ambiente, sapendo che in una prova

di decadimento sonoro si misurano Lp_o=100 db al tempo tao_o=0 s e

Lp_a= 70 dB al tempo tao_a=0,4 s. L'altezza dell'ambiente è h_2=3 m

e la sua lunghezza è L_2 = 6 m;

-Il livello di pressione nel primo ambiente, sapendo che le unità

fonoassorbenti dell'ambiente 1 sono pari a 10 m^2;

-il livello di potenza sonora della sorgente nell'ambiente 1.

fattore di trasmissione

potenza al tramezzo

Inoltre: superficie

divisorio

in campo diffuso: nell'ambiente due la sorgente sonora è la parete divisoria

potenza oltre

il tramezzo potenza di una

sorgente ipotetica

(in un secondo scende di questo)

perciò: (tempo in cui scende di 60 dB)

volume = 5 x 6 x 3(h) il 5 lo ricavi dalla sup. del tramezzo

calcolo livello di pressione nel primo ambiente:

ToT 1

Assorbimento acustico condotto di ventilazione

Abbiamo un condotto con una certa intensità all'ingresso di una

sezione considerata. Andiamo ad esaminare uno spessore (del

condotto) infinitesimo con lunghezza dx.

Immaginiamo che il condotto sia tutto rivestito di materiale

fonoassorbente, e che sulle pareti di quest'ultimo ci sia un materiale

con una capacità di assorbimento apparente " a' "

Al termine del canale avremmo l'intensità sonora che entrerà

nell'ambiente.

Il potere fonoassorbente del condotto lo contraddistingueremo con la

lettere alpha.

Le onde acustiche vanno contro la parete del condotto, che,

rivestito del materiale fonoassorbente, dissipa una certa frazione

di potenza acustica nella lunghezza dx

Nota bene:

p=perimetro

A=area

Il coefficiente di assorbimento all'interno del condotto dev'essere alto.

I materiali assorbenti acustici sono anche materiali porosi.

Purtroppo, più il materiale essendo poroso accumula la sporcizia, di

conseguenza bisogna pulire la sezione di tanto in tanto o far si che la

pulizia dell'aria sia tale da non sporcarli eccessivamente.

Il materiale fonoassorbente è costituito da tanti fogli (o setti)

impaccati, in modo da aumentare la superficie che è in grado di essere

impattata dall'onda acustica.

ESERCIZIO 7 - ACUSTICA

Il tempo di riverberazione in una stanza di 6x6x3 (h) m è di 1.2 s. Qual

è il fattore di assorbimento medio?

Sapendo che le unità fonoassorbenti del pavimento sono pari a 2 m^2,

di quanto si riduce il tempo di riverberazione se il fattore di

assorbimento del pavimento diviene pari a 0,5?

superficie totale

parete soffitto

pavim

Perciò, abbiamo dimezzato il tempo di riverberazione.

ESERCIZIO 8 - ACUSTICA

Un ambiente a pianta quadrata di lato 4 m e altezza 3m (ambiente 1),

confina per un lato con un ambiente esattamente identico in cui è

presente una sorgente acustica che emette una potenza sonora tale da

originare un livello di pressione sonora pari a 73 dB (ambiente 2).

Sapendo che il divisorio ha un potere fonoisolante di 32dB e che il tempo

di riverberazione convenzionale uguale nei due locali e vale 0,5 s, si

calcolino:

a)la potenza sonora emessa dalla sorgente presente nel locale 2;

b)Il livello di pressione nell'ambiente 1 dovuto alla sorgente sonora

presente nel locale 2.

In un ambiente fortemente riverberato:

incognita sup. divisorio

ESERCIZIO 9 - ACUSTICA

In un cantiere all'aperto sono presenti due macchine operatrici

caratterizzate da livelli di potenza sonora a 4000 Hz, rispettivamente

pari a 75 dB (macchina 1) e 78 dB (macchina 2)

Determinare:

-Il livello di potenza sonora complessivo con entrambe le macchine in

funzione ed il livello di pressione sonora in corrispondenza di un

operatore posto a 5 m di distanza dalla macchina 1 e a 3 m di distanza

dalla macchina 2 (si assuma campo libero semisferico).

-il livello di sensazione sonora in Phon percepito dall'operatore

Dal grafico, si trova una sensazione di circa 61 Phon

ESERCIZIO 10 - ACUSTICA

Per conoscere il tempo di riverberazione convenzionale di una stanza

(4 x 4 x 3 m) si effettua una misura di decadimento da cui si ottiene:

-All'istante iniziale il livello di pressione sonora vale 90 dB;

-Dopo 0,5 secondi il livello di pressione sonora vale 70 dB;

Determinare:

1) Il tempo di riverberazione della stanza;

2) Il potere fonoassorbente della stanza;

3) La superficie di pannelli fonoassorbenti sospesi(a_pannelli=0,75)

che occorre aggiungere per ottenere un tempo di decadimento pari a

quello ottimale (a 1000 Hz, destinazione parlato k=0,4).

l'assorbimento da aggiungere tramite i pannelli

ESERCIZIO 11 - ACUSTICA

Due macchine uguali e poste alla stessa distanza da un lavoratore,

funzionando contemporaneamente, producono un livello sonoro di 88

dB(A). Attivando una terza macchina contemporaneamente ad una

sola delle due macchine precedenti si misura un livello di 91 dB(A).

Calcolare il livello sonoro prodotto da ciascuna macchina ed il livello

sonoro prodotto da tutte le tre macchine contemporaneamente.

Supponendo che le prime due macchine funzionino per il tempo t1 = t2

= 8 ore, calcolare il tempo di funzionamento della terza macchina t3

affinchè l'esposizione del lavoratore sul tempo totale = 8 h non superi

89 dB(A)

Sopra i 90 dB (livello equivalente), ci sono norme molto severe, bisogna

cercare di non esporre mai il lavoratore a questo livello.

CA

CNI

IL LU MI NO TE

ILLUMINOTECNICA

Nel campo dell'illuminotecnica sostanziamente cerchiamo di:

1)Avere degli strumenti con il quale valutare l'efficienza energetica

delle varie tipologie di sorgenti luminose artificiali

2)Avere un modo con il quale effettuare calcoli per valutare la

quantità di luce naturale sufficiente per garantire un certo

illuminamento all'interno dell'edificio.

3)Effettuare dei calcoli che ci consentano di valutare (in prima

istanza) la quantità di illuminamento corrispondente alla presenza

di determinate sorgenti luminose all'interno dei locali (limitandosi a

sorgenti puntiformi o geometrie semplificate).

Fisica della luce

Nel corso del tempo vi sono state numerose teorie sulla natura della

luce, nel nostro corso ci limiteremo a considerare la luce come una

energia raggiante emessa in quantità discreta (fotoni).

Per essere visibile, questo impulso dovrà cadere in determinate

lunghezze d'onda. Caratteristiche dell'onda

La velocità della radiazione elettromagnetica assume notevole

importanza nel vuoto (circa 300 000 km/s).

Parliamo quindi di fenomeni molto diversi da quelli acustici

(frequenze più alte, velocità più grandi).

-Lunghezza d'onda [lambda, µm]: distanza percorsa durante

un'oscillazione

-Frequenza [f, Hz]: numero di oscillazioni complete nell'unità di

tempo.

La radiazione elettromagnetica, possiamo anche pensare che si possa

propagare all'interno di un mezzo (raggio di luce che attraversa il

vetro)

-indice di rifrazione: rapporto tra la velocità della luce e la velocità nel

mezzo.

-velocità propagazione nel mezzo: C= lunghezza d'onda • frequenza

Spettro elettromagnetico:

la radiazione luminosa appartiene alla famiglia della radiazione

elettromagnetica, perciò, ha una "banda di frequenze" molto ampia

(diversi ordini di grandezza).

Per esempio, per lunghezze d'onda inferiori a quelle della luce visibile,

abbiamo il campo della radiazione infrarossa (studiate per le leggi

della radiazione termica).

Per lunghezze d'onda superiori a quelle della luce visibile abbiamo le

radiazioni ultraviolette.

Si chiamano ultraviolette e infrarosse poichè la frequenza "limite nel

visibile", da una parte corrisponde al colore rosso, e dall'altra colore

azzurro/violetto.

Curiosità:

Le api sono in grado di osservare le radiazioni ultraviolette (ed i fiori

emettono nell'ultravioletto)

Spettro del visibile

Il primo problema che dobbiamo affrontare quando cerchiamo di

ottenere degli strumenti in grado di fare i calcoli, è che, l'occhio

umano non è sensibile allo stesso modo alla radiazione

elettromagnetica con diversa frequenza d'onda.

Questo ci fa capire che dovremmo anche ora fare un "diagramma di

sensazioni" come nel caso dell'udito.

Flusso energetico monocromatico ed integrale

La grandezza energetica fondamentale nel campo dell'illuminotecnica

è il flusso energetico monocromatico (va distinto dal flusso luminoso)

Per ciascun lambda andremo a considerare il flusso energetico che

arriva e valuteremo la frazione del flusso energetico che viene

trasformata in flusso luminoso dal nostro occhio (chiaramente la stessa

quantità di energia fornita ad una certa lunghezza d'onda, darà una

sesazione luminosa differente rispetto ad un'altra lunghezza d'onda)

Se rimaniamo nell'ambito energetico possiamo dire che il FLUSSO

ENERGETICO INTEGRALE è:

K grande è ciò che moltiplicato per il flusso elettromagnetico

spettrale mi dice quanti watt della radiazione elettromagnetica si

trasformano in flusso luminoso

Il flusso luminoso monocromatico:

Il fattore di visibilita' può essere espresso in forma adimensionale

tramite il fattore di visibilità relativo:

Se vogliamo sapere il flusso luminoso complessivo che arriva da una

certa sorgente, integriamo questa moltiplicazione tra le lunghezze

d'onda del visibile (380 nm e 780 nm)

Fattore di visibilità relativo

Fibre con cui è fatto l'iride:

-CONI: Ci permettono di vedere di giorno (fattore fotopico), la

sensibilità inferiore ma riusciamo a distinguere i colori.

-BASTONCELLI: Ci permettono di vedere di notte (fattore scotopico,

condizioni di scarsa luminosità)grazie ad una maggiore

sensibilità. Non consente di vedere i colori.

Fuori dal campo del visibile, il fattore di visibilità è pari a zero.

E' interessante sapere che queste curve sono state normalizzate già molto

tempo prima (40anni prima dell'audiogramma normale).

Ai fini pratici, questo grafico dovrà essere suddiviso in tratti (non

abbiamo una funzione che descrive il fattore di visibilità), fornendo dei

valori tabulati tramite funzioni.

Curiosità:

il verde è il colore dove l'occhio ha maggiore sensibilità

Angolo solido:

spazio racchiuso da un cono con vertice nel centro di una sfera di

raggio R e che intercetta sulla stessa sfera un'area di estensione A.

Intensità luminosa:

Flusso luminoso emesso da una sorgente puntiforme, per unità di

angolo solido ed in una determinata direzione (densità angolare

del flusso).

La grandezza fondamentale nel sistema internazionale è la

CANDELA (cd)

flusso luminoso emesso nell'unità di angolo solido da una

Candela= sorgente monocromatica con frequenza 540 10^12 Hz

(equivalente ad una lunghezza d'onda lambda=0,555 µm)

con potenza pari a:

inoltre, poichè il fattore di visibilità, massimo per una

lunghezza d'onda di 0,555 µm, vale 683 lm/W, una

candela corrisponde a:

Legame tra flusso luminoso e intensità luminosa:

uno dei problemi che dobbiamo affrontare è che le sorgenti luminose

hanno bisogno di essere descritte in termini di radiazione direzionale.

Solido fotometrico:

superficie chiusa delimitata dal luogo dei punti estremi dai segmenti

di lunghezza proporzionale all'intensità dell sorgente nelle diverse

direzioni

L'intersezione del solido fotometrico con un

piano passante per l'asse verticale della sorgente

individua una curva denominata

INDICATRICE DI EMISSIONE.

Nella maggior parte dei casi, possiamo

assumere che il solido fotometrico abbia una

simmetria di rotazione, ovvero, che l'intensità

non vari con l'angolo "phi minuscolo"

(pensando alla terra, simmetria rispetto i "paralleli").

In pratica se affetti una pera verticalmente, trovi sempre la stessa

sezione.

L'indicatrice di emissione altro non è che una sezione del solido

fotometrico che passa per l'asse della sorgente luminosa.

normalmente l'indicatrice di emissione ha una equazione che varia

come un seno o un coseno, esempi:

Emettenza (M):

l'emettenza, normalmente viene indicata con la lettera M, essa

riguarda il flusso luminoso che viene emesso da una superficie piana.

Rappresenta il rapporto tra il flusso luminoso emesso da un elemento

di superficie e l'area dell'elemento stesso.

Si posssono anche considerare superfici riflettenti.

L'unità di misura è lumen/m^2 (o anche lux sul bianco).

Luminanza:

è il rapporto tra il flusso luminoso emesso (o riflesso) da una

superficie per unità di angolo solido in una determinata direzione e

la superficie emettente proiettata su un piano perpendicolare alla

direzione stessa.

In figura, l'angolo epsilon è rappresentato dall'angolo alpha.

Inoltre, quello che è chiamato dS, è il nostro dA.

l'unità di misura della luinanza sono le candele al metro quadro

(dette anche NIT).

Essa è la grandezza, all'atto pratico, che ci fa capire quanto la sorgente

ci sta abbagliando (la frazione perpendicolare al tuo occhio).

Superficie lambertiana:

Nel caso in cui una superficie luminosa emetta con luminanza

uniforme al variare delle direzioni (in maniera diffusa), diventa

una SUPERFICIE LAMBERTIANA. E si può scrivere che:

Tale superficie viene definita sorgente lambertiana, ovvero che segue

la legge di Lambert.

Illuminamento:

indicato con la lettere E, è il rapporto tra il flusso luminoso incidente

su una superficie elementare e l'area della superficie elementare stessa.

In pratica, l'illuminamento è l'effetto utile.

L'unità di misura dell'lluminamento è il LUX (lx) pari a 1 lm/m^2.

Valori tipici di illuminamento

in pieno sole, abbiamo più o meno 100000 lumen al m^2 (LUX)

Se ci spostiamo all'ombra nelle stesse condizioni, il valore scende a

10000 LUX. Se c'è uno schermo che impedisce la radiazione diretta e la

parte della radiazione celeste, i lux sono 6000.

Nell'edificio, vicino ad una finestra illuminata, possiamo avere intorno

ai 2200 LUX. I valori di illuminamento che ci aspettiamo nelle nostre

abitazioni, sono dell'ordine delle centinaia di LUX (per esempio, in

ufficio bisogna garantire dai 300 ai 700 LUX).

La luce fioca ha circa 10 o 20 LUX.

Sorgenti di luce riflessa:

La luce così come tutte le altre radiazioni, può venire riflessa assorbita

o trasmessa (a seconda del tipo di superficie, ci interesserà solo uno di

questi fattori).

possiamo utilizzare il fattore di riflessione

(che sommato con quelli d assorbimento e

trasmissione mi da 1) Per valutare l'emettenza

e la luminanza delle superfici.

Vedremo che insieme al'illuminamento

hanno particolare importanza la luminanza

e l'emittenza per evitare fenomeni di abbagliamento.

il pedice "l" sta per "luminosa

Ci sono dei casi in cui la parete non è un emetitore di lambert, quindi

la formula soprastante perde significato

Sorgenti luminose:

Ci interessa valutare l'efficacia dal punto di vista energetico tramite

un parametro che ci consenta di valutare se una sorgente è

energeticamente più efficiente di un'altra.

Definiamo l'efficienza energetica come il rapporto tra l'effetto utile

(flusso luminoso) e ciò che abbiamo dovuto spendere per generare

questo effetto utile.

Questo indica che dobbiamo dividere in due casi l'analisi, con

sorgente naturale e sorgente artificiale.

Nel caso di sorgenti naturali, anzi che mettere a denominatore la

spesa elettrica, dividiamo per il flusso visibile di onda

elettromagnetica (frazione di radiazione che cade nel visibile rispetto

a tutta l'onda elettromagnetica).

Al contrario delle solite efficienze, L'EFFICIENZA LUMINOSA NON

E' ADIMENSIONATA.

La sua unità di misura è LUMEN/WATT.

A causa di questo, essa non avrà un valore compreso tra 0 a 1, ma, il

valore massimo corrisponderà ad una sorgente luminosa che emette in

direzione del massimo punto di visibilità (555 nano metri).

Dettagli:

L'efficienza massima vale 683 lumen/watt.

Questa efficienza ce l'ha una sorgente monocromatica con lunghezza

d'onda 0,555 micrometri.

la differenza tra W_e e PHI_e è dovuta alla frazione che e se ne va

direttamente senza venire convertita in flusso elettromagnetico.

W_e > phi_e

Sole come sorgente luminosa:

La luce naturale sostanzialmente è dovuta a:

-irraggiamento diretto del sole (costante solare: 1360 W/m^2)

-irraggiamento diffuso dall'atmosfera: dovuto alla presenza dell'aria.

Le radiazioni entrano nella atmosfera e vengono diffuse della

particelle scatterandole. Questa radiazione rappresenta circa 1/4 di

quella diretta.

Fuori atmosfera cielo nero poichè l'irradianza solare diffusa è nulla.

Colore e radiazione solare, dipendono

dall'ora del giorno:

(Allo zenit: ß=90)

Quello che è interessante notare è che il nostro occhio è fatto in modo da

vedere molto bene la zona in cui il sole ha l'emissione massima.

Possiamo quindi stabilire una relazione tra il comportamento del sole

ed un compotamento del corpo nero (emettitore di plank) alla

temperatura di 5800°K.

Efficienza luminosa corpo nero:

Fino a 2000°K di temperatura, ha una efficienza luminosa pari a

zero. Il grafico ce la fornisce in lm/W al variare della temperatura

in cui si trova il corpo nero (superficie opaca con coefficiente di

assorbimento pari a 1).

L'efficienza massima del sole è di circa 100/120 lumen/watt.

Dal grafico, si osserva il corpo nero ha una efficienza circa di 90

lumen/watt.

Sorgenti luminose artificiali:

La legge del corpo nero ci serve anche poichè trattiamo alcune sorgenti

luminose utilizzando le leggi del corpo nero, in praticolare in tre casi:

-lampade ad incandescenza: le prime sorgenti luminose artificiali

sviluppate (da EDISON). L'idea di base è quella di far passare in un

filamento di carbonio una quantità di corrente tale da farlo diventare

incandescente. Questo tipo di filamento non può essere a contatto con

l'ossigeno, se no prenderebbe fuoco. Quindi, il problema è trovare una

soluzione che le mantenga nel tempo. Dentro il bulbo della lampadina,

si immette azoto (per aumentare la vita del filamento). Queste

lampadine, saranno tanto più efficienti quanto maggiore sarà la

temperatura a cui riusciamo a portare il filamento ('ideale sarebbe

portarla a 6000 K). Solitamente, nelle lampade ad incandescenza, si

usa un filamento in tungsteno, che può raggiungere temperature

anche di 3000 °C senza sciogliersi.

Il gas di riempimento, può anche essre IODIO, in questo caso, la durata

del filamento è ulteriormente maggiorata.

-Lampade a luminescenza (a scarica dei gas): Si basano sul principio

che, tutte le volte che abbiamo il salto di un orbitale da parte

dell'elettrone, viene lasciata una piccola parte di energia nell spettro

luminoso. La base è quella quindi di far aumentare i livelli di energia

degli elettroni di un gas, per poi cogliere l'effetto utile che questi

ultimi emettono nella discesa di orbitale.

Nella pratica questo lo si fa con delle sostanze gassose (vapore di sodio

o di mercurio)

Ogni sostanza (a causa della differente configurazione elettronica) ha

degli spettri di emissione ben determinati.

Nel caso dei gas, se noi sollecitassimo quella sostanza con elettoni che

salgono di livello e poi scendono, tutte le discese ci danno una

radiazione con una certa lunghezza d'onda (emissione a bande).

Questo vuol dire che il problema di questo tipo di approccio, è che la luce

risulta COLORATA. Per ottenere una luce il più bianca possibile

dovremmo adottare una serie di accorgimenti.

Funzionamento del tubo a luminescienza:

il tubo ha due elettrodi agli estremi, a cui è sottoposta una differenza di

potenziale. Attraverso il gas, scorre della corrente. Gi elettroni che

fluiscono, battono contro gli elettroni del gas, se questo avviene

abbastanza energicamente, gli elettroni del gas vengono portati ad uno

stato di eccitazione più alto. Avremmo quindi degli urti anaelastici con

spostamento degli elettroni verso maggiori energie. La lungheza d'onda

a cui vengono emesse queste onde è:

tensione

*tratto AB=saturazione

-Lampade fluorescenti: vi sono delle sostanze con effetto luminescente,

cosparse sul tubo che contiene il gas, che hanno la proprietà di assorbire

dle radiazioni elettromagnetiche emesse dal gas, e riemetterle in

un'altra lunghezza d'onda (si pensi alle luci da discoteca, che ti fanno

diventare la camicia bianca, una camicia violetta).

Osservazioni:

I vapori di sodio a bassa pressione garantiscono una maggiore

efficienza, ma hanno come problema, la forte prevalenza di un colore

rispetto all'altro.

Nel caso delle lampade fluorescenti, si vede che diminuisce un pochino

l'efficienza (rispetto al caso de vapori di sodio ad alta pressione) ma

aumenta molto la qualità cromatica della luce.

-Lampade a LED (Light Emitting Diode)

Il principiò su cui si basa è quello del salto degli elettroni da un

orbitale all'altro. Esso è un materiale semiconduttore che viene

"drogato" con altri materiali, in modo da ottenere una giunzione

di tipo P-N.

questo tipo di sorgenti luminose vengono chiamate anche SSL

(solid State Lamps) poichè costituiti da materiale solido (non

che esistano le luci liquide, ma l'elemento emettente è una

piastrina solida, a differenza, per esempio, delle lampade a

fluorescenza, dove l'emittente è un gas).

LED (Light Emitting Diode)

Nel momento in cui la giunzione P-N viene

agganciata ad un generatore di tensione

(per esempio ad una batteria), il flusso degli

elettroni va dalla zona in cui vi è un eccesso

di elettroni (strato n) verso la zona dove vi è

un eccesso di lacune (strato p).

L'intensità di emissione del led dipenderà

dall'intensità della corrente di elettroni (tanto

più è elevata la corrente, tanti più elettroni

migrano, e tanti più fotoni vengono rilasciati).

Ciascun tipo di materiale avrà diversi livelli

orbitali, e così, come nel caso delle lampade

fluorescenti, dove avevamo delle bande di emissione (per cui uno dei

problemi era lo spettro luminoso non continuo), anche nel caso dei led

abbiamo che la radiazione luminosa sarà influenzata dal tipo di salto

che compiono gli elettroni nel passare da uno stato all'altro.

Man mano che diminuisce la lunghezza d'onda, l'energia necessaria

per emettere quel'onda AUMENTA (è più facile ottenere una

lunghezza d'onda rossa, rispetto ad una azzurra o violetta).

sostanzialmente, nella foto cromatica della pagina precedente, si può

verdere come varia l'energia in base al colore emesso.

La quantità di luce che può essere emessa da un led è influenzata dal

picco che ciascuna di queste curve è in grado di raggiungere

VANTAGGI DEL LED:

-Elevata durata di vita.

-Elevata efficienza luminosa

-Assenza di radiazione UV e IR

-Luce colorata satura

-Ottiche efficienti in materiale plastico.

-Assenza di mercurio (tossico)

-Garantiscono una sicurezza a causa delle bassa tensione (3 e 24 V)

-Robustezza EVOLUZIONE DEL LED

Festival de la lumière

- Belgio 2012 - 5500 LED

Parametri influenzanti la vita del LED.

Sostanzialmente sono due:

-La corrente di alimentazione: all'aumentare della corrente di

alimentazione, diminuisce la vita.

-La temperatura di giunzione: quando è inferiore a 120°C non

influenza la durata, mentre, al di sopra, la fa diminuire.

OLED

OLED è l'acronimo di Organic Light Emitting

Diode ovvero diodo organico a emissione di luce.

Tecnologia che permette di realizzare display a colori

con la capacità di emettere luce propria: a differenza

dei display a cristalli liquidi, i display OLED non

richiedono componenti aggiuntivi per essere

illuminati (i display a cristalli liquidi vengono

illuminati da una fonte di luce esterna), ma producono luce propria; questo

permette di realizzare display molto più sottili e addirittura pieghevoli e

arrotolabili, e che richiedono minori quantità di energia per funzionare.

A causa della natura monopolare degli strati di materiale organico, i display

OLED conducono corrente solo in una direzione, comportandosi quindi in

modo analogo a un diodo; di qui il nome di O-LED, per similitudine con i LED.

Fonte: http://it.wikipedia.org/wiki/OLED

Apparecchi illuminanti

La lampada è contenuta in un apparecchio illuminante, che ha varie

funzioni:

-Orientare il fascio luminoso

-Evitare l'abbagliamento diretto

-Proteggere la lampada (penetrazione di umidità ecc ecc)

-Proteggere l'utente da shock elettrici.

L'insieme lampada+apparecchio, è caratterizzato da intensità

luminosa che varia in funzione dell'angolo di emissione (coordinate

polari): = angolo solido

Le sorgenti luminose hanno diverse geometrie, la più semplice è quella

puntiforme (si assumerà in tutti gli esercizi che svolgeremo).

Con indicatrice di emissione sferica si ottiene:

poichè non dipende ne da

epsilon ne da phi

Possiamo schematizzare il problema così:

In corrispondenza di P identifichiamo l'angolo di incidenza ( j ).

Solitamente, il lampadario viene messo con la normale parallela al

vettore perpendicolare uscente dal pavimento (o, per i più burini: appeso

al soffitto), non inclinata come in figura. In quel caso, possiamo dire

che epsilon coincide con j.

Calcolo pratico dell'illuminamento.

Premessa: stiamo considerando il calcolo in un ambiente esterno,

poichè il calcolo nell'ambiente interno presenta difficoltà a causa

delle riflessioni degli oggetti presenti nella stanza.

Suddividiamo la superficie in tante areole elementari, e su

ciascuna di queste, andiamo a fare il calcolo dell'illuminamento

supponendolo uniforme(andiamo a calcolarlo nel baricentro della

superficie).

Se abbiamo più lampade, si deve fare un calcolo separato per

ciascuna sorgente luminosa.

Nel calcolo dell'illuminamento nell'areola, si considerano le sorgenti

che riescono a far arrivare almeno 1 LUX nell'elemento considerato

(non ha senso considerare anche le sorgenti a kilometri di distanza).

Distribuzione dell'illuminamento

Per descrivere l'illuminamento si usano le linee isolux. Esse sono

delle curve (andamenti) che vengono tracciate per punti che

hanno tutti lo stesso illuminamento. E' lo stesso concetto delle

linee di livello nelle cartine geografiche. Sulle strade, conta

più la luminanza

dell'illuminamento:

Coeff. di riflessione

I limiti che vengono dati per quanto riguarda i requisiti

fanno riferimento a queste grandezze

Requisiti illuminazione di esterni:

Coefficiente di utilizzazione del flusso

Nel campo dell'illuminotecnica, utilizziamo il concetto di

utilizzazione. Esso è, il rapporto tra il livello di illuminamento sul

piano di lavoro moltiplicato per la superficie (flusso utile) e il flusso

emesso dalla lampada.

Coefficiente di Deprezzamento:

a lungo andare la lampada perde la sua lucentezza

Coefficiente di manutenzione:

tiene conto della manutenzione che dev'essere fatta sull'apparecchio

illuminante (per esempio la pulizia).

Prestazione visiva:

velocità e accuratezza nello svolgimento di un compito visivo

Compito visivo:

osservazione di dettagli e oggetti in relazione allo svolgimento di una

determinata attività Distribuzione di luminanze

-condizione di illuminazione artificiale-

Requisiti di illuminazione di interni:

Requisiti necessari indicati nella norma UNI 10138

-Adeguato livello (minimo medio massimo) e uniformità di

illuminamento (rapporto minimo e medio pari a 0,8).

-Evitare forti contrasti: categorizzato dal fattore di contrasto.

Dove, L1 ed L2 sono le luminanze di due punti vicini del campo visivo

• C<3 tra oggetto e piano di lavoro

• C<10 tra oggetto e ambiente circostante

• C<20 tra sorgente e fondo

• C<40 tra due punti qualunque nel campo normale della vista

Contrasto cromatico:

E' sempre interessante vedere come reagisce il nostro occhio a seconda

di alcuni stimoli.

Requisiti di illuminazione interni:

-Devono evitare l'abbagliamento diretto o riflesso, la luminanza degli

oggetti deve essere inferiore a 3000 cd/m^2

-Restituire adeguatamente i colori:

• temperatura colore: utilizzando come sorgente luminosa un

corpo nero a temperature diverse si instaura una reazione tra la

dominante del colore e la temperatura del corpo nero (un corpo

nero, all'aumentare della temperatura, cambia colore, sempre più chiaro).

•tonalità del colore: W (Warm), I (intermediate) o C (Cold)

•Indice di resa cromatica (Colour Rendering Index): capacità di

una sorgente luminosa di restituire fedelmente i colori rispetto a

una sorgente luminosa di riferimento: scala da 100 a 0.

In pratica, si fornisce a dei campioni una luce naturale, poi una

luce artificiale (quella da analizzare), e attraverso uno

spettrofotometro, si caratterizza questo indice. Tanto per dare l'idea, un

tubo fluorescente ha un indice di 50

•Resa del colore: legata a indice di resa cromatica.

Calcolo di illuminazione d'interni

Il flusso luminoso giunge sul piano utile direttamente dalle lampade

ma viene anche riflesso dalle pareti, questo rende il calcolo molto

difficile.

Vi sono diversi metodi per calcolare il flusso luminoso necessario per

realizzare l'illuminamento desiderato, il più semplice è il metodo del

flusso totale (importante per fare gli esercizi)

in realtà, il problema non è la geometria della sorgente, ma la strategia

con la quale si vuole illuminare il piano da lavoro.

Classificazione degli apparecchi in funzione del sistema di

illuminazione:

Geometria locale:

Classe del locale:

Roh_l sarà più basso quanto più l'ambiente è più

scuro (riflette meno)

Illuminazione naturale d'interni Grazie

professore,

bel disegno.

Dal punto di vista energetico è necessario ottimizzare l'illuminazione

per poter risparmiare sulle fonti artificiali.

L'illuminamento naturale in un punto dell'ambiente interno è

funzione di:

-Il flusso luminoso diretto proveniente dalle sorgenti primarie esterne

(sole e volta celeste)

-Il flusso luminoso riflesso proveniente da ostruzioni e superfici

esterne (terreno, edifici adiacenti)

-Il flusso luminoso indiretto generato da riflessioni multiple che si

verificano sulle superfici interne dell'ambiente.

Fattore di luce diurna

Per calcolare il flusso di illuminamento per via naturale

bisognerebbe considerare tutte le sorgenti come una unica sorgente

luminosa con luminanza nota, e calcolare punto per punto i valori

di illuminamento tenendo conto delle riflessioni interne.

Il procedimento è di difficile attuazione (calcolo manuale), si fa

quindi un procedimento semplificato con riferimento al fattore di

luce diurna (FLD). Esso è dato dal rapporto tra l'illuminamento

all'interno del locale (Sul piano che stiamo considerando), e

l'illuminamento su un piano orizzontale all'esterno, in un punto

non esposto alla radiazione solare diretta (messo all'ombra).

Domanda da esame:

Il fattore di luce diurna dipende dalla radiazione solare? FALSO,

poichè, se diminuisce la radiazione solare (si annuvola o sta

tramontando), la radiazione all'interno diminuirà, ma il fattore

di luce diurna, è il RAPPORTO tra quello che c'è dentro e quello

che c'è fuori

Fattore medio di luce diurna

Esso è l'espressione approssimata (a rigore varia da punto a punto) che

non tiene conto della forma e posizione delle finestre (se misuro vicino

alla finestra ho un valore diverso rispetto ad una misurazione più

all'interno):

Fattore finestra:

Rapporto tra il flusso luminoso sul piano della finestra e quello sul

piano orizzontale (esterno).

Il flusso luminoso che raggiunge la finestra proviene dal cielo e dal

terreno.

Il flusso luminoso sul piano orizzontale esterno proviene "per

definizione" solo dal cielo.

Valori limite FLD:

Come possiamo fare a stimare l'impatto della luce diurna dal

punto di vista del consumo di energia. Solitamente lo facciamo

in modo semplificato, utilizzando il Diagramma di Dresler.

Esso ci aiuta a valutare per quanto tempo posso rimanere con la

luce spenta nel mio locale mantenendo un livello di luce

adeguato.

Esso è funzione di due parametri, l'illuminamento esterno e la

latitudine dell'ambiente considerato.

Le curve colorate rappresentano la percentuale delle ore dell'anno tra

le 9 e le 17 in cui ci sono almeno TOT lux.

Illuminamento richiesto:

Procedimento di calcolo

1• Si stabilisce un livello di illuminamento desiderato (all'interno).

2• Si calcola il fattore medio di luce diurna

3• Si determina la percentuale di tempo in cui viene superato un certo

livello di illuminamento all'esterno E_o in un determinato periodo

del giorno (9-17) in funzione della latitudine del luogo

(Diagramma di Dresler)

4• Si trova la frazione di tempo in cui la luce diurna è in grado di

garantire una illuminazione sufficiente dell'ambiente.

Esempio:

Una località a 45° di latitudine, nell'80% del tempo compreso tra le 9

e le 17 l'illuminamento esterno è superiore a 10'000 lx. In un locale

avente FLDm=0,02 nell'80% del tempo l'illuminamento sarà

superiore a 200 lx ESERCIZIO 1

Una sorgente luminosa emette un flusso energetico pari a 50 W con

spetro uniforme nell'intervallo di lunghezze d'onda

0,5<lambda<0,56 micrometri.

Si calcoli:

-Il flusso luminoso emesso;

-L'efficienza luminosa della sorgente.

flusso luminoso: fatt. visibilita'

curva di visibilità data sul formulario

tabulato (ripeto, tutti tabulati)

valore mediato = per la tabella considerata

ESERCIZIO 2

Una sorgente luminosa con solido fotometrico sferico ha intensità

pari a 500 cd.

Si calcoli il flusso luminoso emesso.

se non ti è chiaro, trovi questo integrale

svolto completamente nell'esercizio p.268

ESERCIZIO 3

Un lampione ad asse verticale è sospeso a 4m di altezza ed è

caratterizzato da un'indicatrice di emissione descritta dall'equazione

I=500(1+cos epsilon), dove epsilon è l'angolo di emissione, misurato

rispetto alla verticale.

Si calcoli i valore dell'illuminamento minimo e massimo in una

piazza quadrata avente lato pari a 10 m, nei seguenti due casi:

a) Il lampione è posto al centro della piazza

b) Il lampione è posto in uno dei quattro vertici.

Caso a)

illuminazione massima:

illuminazione minima: nell'angolo x ≈ 7,07 m

caso b)

-illuminamento massimo uguale al precedente

-illuminamento minimo:

APPENDICE - Calcolo del flusso luminoso

Da questo disegno, si capisce meglio il concetto di flusso luminoso.

L'angolo solido è quella zona dello spazio che unisce il punto P a

quell'areola tratteggiata in alto.

Per calcolare l'angolo solido bisogna fare la superficie diviso la

distanza al quadrato. Quest'area è uguale a r • sin(teta) • dø.


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Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria energetica
SSD:
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher conigliaropoliappunti di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Energetica dell'edificio e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Torino - Polito o del prof Tronville Paolo Maria.

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