Impianti Industriali - Insonorizzazione degli ambienti, prevenzione incendi e sicurezza sul lavoro

H

F I

(

CD J

Quando non sono attive sorgenti sonore ben definite, il rumore rilevato viene definito rumore di fondo.

Quando il suono si propaga in spazi chiusi (campo o è necessario considerare i fenomeni di

diffuso riverberante)

riflessione del suono quando questo incontra pareti o ostacoli; infatti quando un’onda sonora investe una

parete parte dell’energia viene assorbita, una parte trasmessa e una riflessa. L’assorbimento sonoro di una

superficie è espresso dal α, definito come il rapporto tra la parte di energia non

coefficiente di assorbimento

riflessa (assorbita o trasmessa) e l’energia totale incidente sulla superficie. Spesso tale coefficiente viene detto

di in quanto rapporto tra l’energia che non viene riflessa e quella incidente (per una

assorbimento apparente

finestra aperta vale α=1). Nella maggior parte dei casi un ambiente è costituito da materiali con α diversi e

∑ M K

perciò utilizziamo, per un’area S, un coefficiente medio, così definito:

K J J J

∑ M

J J

Definiamo inoltre la quantità A=Sα . Un altro parametro importante è il

assorbimento totale tempo di

m

ossia il tempo necessario affinché, spenta una sorgente sonora, il livello di pressione acustica

riverberazione,

scenda di 60 dB (o la densità di energia scenda un milionesimo di volte); si dimostra che tale parametro vale

T =0,163V/A, con V volume del locale (T è quindi molto utile per trovare valori approssimati di A).

60 60

Consideriamo una sorgente sonora di potenza W che emette in campo diffuso assumendo l’ipotesi di densità

costante in tutti i punti del locale; definiamo il percorso che l’energia sonora mediamente

cammino libero medio

compie tra due incidenze consecutive sulle pareti, e va quindi calcolato come la media aritmetica ponderale

di tutte le lunghezze dei percorsi consentiti, assumendo come pesi per ciascuno le probabilità di essere

effettivamente percorsi. Considerazioni statistiche portano all’ espressione ℓ =4V/S con V volume del locale

m

ed S somma delle superfici che lo delimitano. Il tempo che intercorre tra due successive incidenze vale t =

m

ℓ /c=4V/Sc. Uguagliando l’energia emessa nell’unità di tempo con quella assorbita e nell’ipotesi di densità

m NOK NPc 4'

sonora costante in tutti i punti del locale, si trova che:

' →N

4 P

La formula appena trovata per la densità sonora fa riferimento alla sola energia rinviata nel locale per

riflessione dalle pareti, tralasciando quella derivante direttamente dalla sorgente. Consideriamo ora il caso più

comune in cui il campo sonoro deriva dalla sovrapposizione di campo sonoro diffuso e diretto e dunque non

è trascurabile l’energia sonora direttamente emessa dalla sorgente. Ipotizzando un campo diretto sferico, la

' 4'

densità sonora totale è data dalla seguente: N B

4* + P

Uguagliando quest’ultima a D=p / , otteniamo una nuova espressione per la pressione sonora al quadrato,

ρ c

2 2

0 4 4

che possiamo utilizzare per calcolare i livelli sonori:

' B → B 10 log B

4*+ P 4*+ P

! &

Se una parete separa due ambienti definiamo il rapporto tra la potenza sonora uscente

coefficiente di trasmissione

dalla faccia e quella incidente su di essa (t=W /W ). Più comunemente si utilizza la grandezza definita potere

t i

+ 20 log RS T 48

).

)=10log(W /W In un campo di frequenze intermedie è valida la

fonoisolante R=10log(t legge di massa:

-1 i t

con frequenza del suono incidente e massa dell’unità di superficie. Precisiamo che il valore 48 è valido per

f m

campi sonori semi-diffusi e va quindi modificato per campi diretti o perfettamente diffusi.

2

Capitolo 2.

Nei locali di produzione industriale, mantenere il livello sonoro al di sotto di determinati valori limite è di

fondamentale importanza per la sicurezza e la produttività degli operatori. Gli interventi di insonorizzazione

da prevedere sia in fase di progettazione che successivamente sono essenzialmente di tre tipi: interventi alla

fonte, interventi sull’operatore e interventi sulle caratteristiche di assorbimento di energia sonora

dell’ambiente. Gli interventi del primo tipo, anche se più costosi, sono certamente da preferire. Gli interventi

del secondo tipo consistono nel ricoverare il personale entro cabine insonorizzate o nell’applicazione di cuffie

o caschi (comportano il rischio che l’operatore non senta segnali acustici utili come allarmi). Si è visto come il

potere fonoisolante di una parete dipende dalla legge di massa. Per evitare l’uso di pareti troppo spesse si può

ricorrere a pareti doppie o triple; tra una parete e l’altra si inserisce del materiale per limitare la

fonoassorbente

perdita di isolamento. L’utilizzo di pareti doppie o triple risulta più vantaggioso tanto più la frequenza del

suono incidente è maggiore rispetto alla frequenza di risonanza del sistema formato dalle due pareti e il

materiale tra di esse interposto (per valori di frequenza incidente prossimi a quella di risonanza del sistema

risulterebbe più vantaggioso utilizzare una sola parete di spessore pari alla somma degli spessori delle due

pareti). Nel caso di una parete di superficie totale S costituita da più elementi, ciascuno dei quali di superficie

1

S e potere fonoisolante R , risulta:

i i WX

+ T10 log E M ∙ 10 #

H (

M

DCD J

J

Nel caso in cui in una parete siano presenti porte o finestre, bisogna accertare che questi non diminuiscano

drasticamente il potere fonoisolante della stessa, e talvolta risulta necessario ricorrere a porte o vetri doppi per

aumentare il loro peso. Supponiamo di avere una zona 1 da cui provengono rumori che disturbano una zona

adiacente 2, separata dalla 1 attraverso una parete fonoisolante con potere R e superficie S; supponiamo inoltre

M

che nelle due zone si stabilisca un campo sonoro diffuso. Si dimostra che vale la relazione:

T + B 10 log P

! !

9 A

Tale relazione può essere utilizzata per calcolare il livello sonoro all’interno di una con superficie totale

cabina

S e potere fonoisolante R, posta all’interno di un locale rumoroso come ricovero personale per uno o più

operatori (tali cabine trovano impiego nei reparti in cui sono presenti sorgenti di rumore sulle quali risulta

costoso effettuare un trattamento acustico). Simili alle cabine sono i che invece limitano la

cabinati,

propagazione verso l’ambiente circostante dell’energia sonora prodotta da una sorgente al loro interno. In

assenza del cabinato, in un generico punto X del locale, supponendo prevalente il campo diffuso, il livello di

pressione sonora è dato da L +10log(4/A) con A assorbimento del locale. Se si racchiude la sorgente con un

W 1 4

cabinato, all’interno dello stesso si ha: B 10 log B

4*Z P

! &

Y [

Il campo sonoro è misurato in un punto molto vicino alla superficie interna del cabinato e perciò il primo

addendo dell’argomento del logaritmo si può trascurare rispetto al secondo (che indica il campo diffuso). Il

M

nuovo livello di pressione sonora nel punto X vale:

′ T + B 10 log [

P

! ! [

\ Y

Dove S è la superficie del cabinato escluso il pavimento (superficie attraverso cui avviene il passaggio di

C 4 4 M P

energia). La riduzione del livello sonoro con il cabinato risulta quindi:

T B 10 log T T 10 log B + T 10 log + B 10 log

[ [

^ P P P M

! ! & & [ [

\ \ [ [

Se i pavimenti del locale sono perfettamente riflettenti l’unico parametro che influenza l’efficacia del cabinato

è il coefficiente di assorbimento medio e non la sua superficie, poiché la superficie del pavimento non andrebbe

aggiunta nel calcolo di A . Un altro metodo per attenuare il suono è lo che trova impiego sia

schermo acustico,

C

in campo libero che all’interno di locali; uno schermo può essere sia fisso che mobile su ruote (nel primo caso

sarà di dimensioni estese, viceversa nel secondo). La sommità dello schermo dovrà risultare al di sopra della

congiungente di qualsiasi punto della sorgente del suono con la posizione di rilievo del livello sonoro.

L’attenuazione del suono ottenibile con uno schermo acustico è maggiore più è alto il valore del parametro

3

+d –d, dove d e d sono rispettivamente le distanze tra la sorgente e la posizione di rilievo con la sommità

S=d 1 2 1 2

dello schermo, e d è la distanza tra sorgente e posizione di rilievo.

I materiali fonoassorbenti presentano elevata porosità, e i pori sono tra loro intercomunicanti. Tale

caratteristica fa sì che le onde sonore prodotte all’esterno mettono in movimento l’aria entro il materiale e parte

dell’energia sonora viene dissipata in calore. I e i hanno la funzione di sostituire

rivestimenti murali controsoffitti

parte delle superfici riflettenti di un locale con materiale fonoassorbente, aumentando così il valore del

coefficiente di assorbimento medio. Si ottiene una diminuzione del tempo di riverberazione sia per l’aumento

di α che per la riduzione del rapporto volume/superficie (se con tali applicazioni diminuisce la superficie di

m

assorbimento, il volume del locale diminuirà di una quantità ancora più grande). Come alternativa ai

controsoffitti, talvolta vengono applicati (con passo costante) i ai soffitti, ovvero dei pannelli sospesi al

baffles

soffitto con i quali si possono ottenere risultati migliori. A parità di

superficie trattata, se si escludono i rari casi in cui il passo è nullo o

superiore a due volte l’altezza del pannello, si ottiene una maggiore

estensione della superficie fonoassorbente. Inoltre lo spazio che si

crea tra le file di baffles, fa sì che le onde sonore provenienti dal basso

subiscono più riflessioni prima di essere rinviate, mentre con i

controsoffitti l’onda sonora subisce una sola riflessione. In generale i

baffles vengono sempre installati perpendicolarmente alle superfici

su cui vengono installati e sempre sopra i corpi illuminati. I materiali

fonoassorbenti vengono utilizzati anche per dispositivi come i

Quest’ultimi riducono il rumore di gas e liquidi

silenziatori.

all’interno delle tubature ed esistono di due tipologie: silenziatori e Il primo tipo

ad assorbimento ad espansione.

consiste nel rivestire le pareti interne delle tubature con materiale fonoassorbente. Quando tale operazione

non è consentita si utilizza il secondo tipo, in cui l’attenuazione del rumore è dovuta ai passaggi del fluido da

tubi di piccola se