Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
IL SUONO E LA SUA MISURA
EFFETTI DEL RUMORE SULLA SALUTE
Ing. Paolo Petracchi
Corso di Acustica – Protezione acustica delle costruzioni
1
SUONO
Energia meccanica trasmessa per onde
Variazione della pressione dell’aria attorno al
valore della pressione atmosferica, percepibile
dall’orecchio
Ing. Paolo Petracchi
2
1
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
SUONO
Il suono è generato da una vibrazione di un
oggetto o di una superficie che provoca un’onda
di pressione nel mezzo elastico circostante con
una velocità caratteristica di quel mezzo.
Ing. Paolo Petracchi
3
RUMORE
•  Particolare tipo di suono che provoca
sensazioni sgradevoli o indesiderabili.
•  Il rombo di una moto è gradevole per chi
la guida, ma insopportabile per i passanti.
•  Un brano di Mozart è gradevole per chi
ama la musica ma insopportabile per chi
deve riposare dopo una notte di lavoro.
Ing. Paolo Petracchi
4
2
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Onde sonore
Ing. Paolo Petracchi
5
Periodo T dell’onda
tempo necessario a compiere un ciclo cioè una
successione completa di variazioni di pressione
Frequenza f
numero di cicli nell’unità di tempo
Lunghezza d’onda λ
c = velocità di propagazione dell’onda
λ = distanza percorsa durante un intervallo di tempo uguale al
periodo T
f=1/T
Ing. Paolo Petracchi
λ= cT
λ= c/f
6
3
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Velocità di propagazione
del suono nell’aria
c = √ K * pa / ρ = 343 m/sec
K
rapporto tra calore specifico a pressione
costante e quello a volume costante,
in aria è uguale ad 1,4
pa pressione atmosferica in N/mq = 105 N/mq
ρ Densità dell’aria in Kg/mc = 1,189 Kg/mc
Ing. Paolo Petracchi
7
Velocità di propagazione del
suono nell’aria in funzione della
temperatura
La velocità di propagazione del
suono nell’aria varia con la
temperatura:
c = c0 + 0,6 * t
c0
velocità di propagazione a 0°C
c0 = 331 m/sec
t
Ing. Paolo Petracchi
temperatura in °C
8
4
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Velocità di propagazione
del suono nei solidi
c = √E/ρ
Con:
E Modulo di elasticità in N/mq
ρ Densità del materiale in Kg/mc
Ad esempio, nell’acciaio la velocità
di propagazione del suono è 100
volte superiore a quella nella
gomma.
Ing. Paolo Petracchi
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Velocità di propagazione del suono nei solidi - m/s
Ing. Paolo Petracchi
Gomma
35 – 60
Sughero
480
Piombo
1230
Mattoni
3000
Legno
3300
Calcestruzzo
3500
Vetro
4100
Acciaio
5200
Alluminio
5800
Granito
6000
Carbonio grafite
18350
10
5
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Grandezze fisiche descrittive del suono
• Potenza sonora
W
W
caratterizza l’energia acustica emessa dalla sorgente
nell’unità di tempo
• Intensità sonora
I
W/m2
caratterizza l’energia sonora che incide sull’unità di
superficie e nell’unità di tempo
• Pressione sonora
P
N/ m2 o Pa
caratterizza il campo sonoro in un punto dello spazio
Ing. Paolo Petracchi
11
Intensità sonora
I = W /4πr 2
Dal punto di vista energetico i suoni sono
caratterizzati dall’intensità acustica I
Ing. Paolo Petracchi
12
6
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Relazione tra intensità sonora
e pressione sonora
In campo libero:
I
I = p2 / ρ * c
Intensità sonora W / mq
rapporto tra la potenza sonora e la superficie attraversata
p
pressione sonora N / mq
ρ densità del mezzo Kg / mc
c
velocità di propagazione del suono m /sec
ρ c impedenza acustica del mezzo attraversato
Ing. Paolo Petracchi
13
IL DECIBEL
Si definisce livello di una data grandezza G espresso in
decibel come:
LG= 10Log10(g/g0)
Con:
g=quantità della grandezza fisica G di cui si vuole
esprimere il livello in decibel corrispondente
g0 = quantità di riferimento della stessa grandezza G
misurata nella stessa unità di misura
tutte le grandezze fisiche utilizzate per quantificare il
rumore vengono espresse in decibel con diverso livello
di riferimento.
Ing. Paolo Petracchi
14
7
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Livelli Sonori
In acustica viene misurata una grandezza
relativa che è il livello sonoro ed in particolare:
Livello di Potenza sonora
Lw = 10 Log W / Wo
-12
dove Wo Potenza di riferimento = 10
W
Livello di Intensità sonora
Li = 10 Log I / Io
-12
Io
Intensità di riferimento = 10
W / mq
Ing. Paolo Petracchi
15
Livello di pressione sonora
Lp = 10 Log p2 / po2
Lp = 20 Log p/po = dB
p0
pressione sonora di riferimento = 2 * 10 - 5
N / mq
pressione sonora per la quale abbiamo Lp = 0 dB
Ing. Paolo Petracchi
16
8
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Legame tra potenza sonora della sorgente e
pressione sonora
Ing. Paolo Petracchi
17
Legame tra potenza sonora della sorgente
e pressione sonora
Ing. Paolo Petracchi
18
9
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
La percezione umana del suono
Non tutte le variazioni di pressione sono avvertibili
dall’uomo:
LIMITE DI FREQUENZA: l’orecchio umano percepisce suoni compresi
tra 20 Hz e 20000 Hz.
LIMITE DI INTENSITA’: la soglia di percezione è fissata in 0 dB(A) e
quella del dolore a 120-130 dB(A)
Ing. Paolo Petracchi
19
La percezione umana del suono
L’orecchio umano è in grado di percepire suoni che hanno una
pressione sonora compresa nell’intervallo
20 µPa < Pressione sonora < 20 Pa
soglia udibile
soglia dolore
L’orecchio umano inoltre percepisce suoni che hanno frequenze
comprese nell’intervallo
20 Hz < frequenza < 20.000 Hz
Ing. Paolo Petracchi
20
10
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Sensazione sonora
Curve di isosensazione
Diagramma di Fletcher e
Munsen
Area della
sensazione uditiva
Ing. Paolo Petracchi
21
Sistema uditivo umano
Il sistema uditivo umano presenta una sensibilità meno accentuata
alle frequenze molto basse (poche decine di Hz) ed a quelle elevate
(oltre i 15kHz).
Per procurare la stessa
sensazione sonora
(phon) occorrono, a
frequenze diverse,
livelli di pressioni
sonore diverse
⇓
suoni di stessa
intensità ma frequenza
diversa vengono
percepiti dall’orecchio
in modo diverso.
Ing. Paolo Petracchi
22
11
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
La percezione umana del suono
•  L’orecchio umano non percepisce tutte le frequenze con la
stessa sensibilità.
•  le curve isofoniche definiscono la risposta del sistema uditivo
umano all’intensità del suono.
•  Nell’uso comune di adotta una particolare correzione chiamata
curva di ponderazione A: le misure eseguite con tale
correzione sono misurate in dB(A).
Ing. Paolo Petracchi
23
La percezione umana del suono
Legge di Fechner - Weber
Data un’onda sonora di intensità I ed una
successiva di intensità I+dI, l’effetto fisiologico
subisce una variazione dS proporzionale a dI/I,
da cui segue che la sensazione sonora cresce
NON con l’intensità ma con il logaritmo
dell’intensità
Ing. Paolo Petracchi
24
12
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Scala logaritmica
20
200
2.000
20.000
200.000
2.000.000
20.000.000
200.000.000
µPa
µPa
µPa
µPa
µPa
µPa
µPa
µPa
0
20
40
60
80
100
120
140
Ing. Paolo Petracchi
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
dB
25
Sorgenti di Rumore
Ing. Paolo Petracchi
26
13
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Sorgenti di Rumore
Ing. Paolo Petracchi
27
Classificazione dei rumori
1
2
3
4
5
rumore continuo
rumore fluttuante
rumore impulsivo
rumore periodico
rumore con componenti tonali
I primi 4 tipi descrivono particolari variazioni
dell’intensità e quindi della pressione quadrata in
funzione del tempo, il 5 descrive una variazione di un
rumore qualsiasi nel dominio della frequenza (analisi
spettrale)
Ing. Paolo Petracchi
28
14
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
analisi spettrale
60
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
k
k
.0
20
k
.5
12
0
8.
k
k
0
5.
15
3.
0
k
k
2.
z
H
25
1.
z
0
H
80
z
0
50
z
H
H
5
H
0
20
31
z
z
5
12
z
H
H
80
H
.5
31
50
H
z
z
0
20
Livello pressione sonora (dB)
55
Frequnze di centro banda (Hz)
Ing. Paolo Petracchi
29
La misura del Rumore
Livello di pressione sonora
FONOMETRO INTEGRATORE
Ing. Paolo Petracchi
30
15
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Parametri descrittori del rumore
66.3
68.0
66.0
64.0
62.0
57.7
SPL
60.0
58.0
Livello
equivalente
56.0
54.0
Livello
massimo
52.0
50.0
Livello
minimo
48.0
43.7
46.0
44.0
42.0
40.0
9.00.00 AM
9.05.00 AM
9.10.00 AM
9.15.00 AM
Ing. Paolo Petracchi
9.20.00 AM
31
Livello equivalente
Il Livello equivalente di un dato suono o rumore variabile nel tempo
è uguale al livello di un rumore costante che, se sostituito al
rumore reale per lo stesso intervallo di tempo, comporterebbe la
stessa quantità totale di energia sonora
Leq
1
= 10 • Log (
T
T
∫
0
[P(t )]2 dt )
P0
2
Lo scopo dell’introduzione del Livello equivalente è quello di poter
caratterizzare con un solo dato di misura un rumore fluttuante,
all’interno di un intervallo prefissato.
Lo strumento che effettua direttamente questo tipo di misura è il
FONOMETRO INTEGRATORE
Ing. Paolo Petracchi
32
16
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Operazioni con i livelli sonori
Ipotizziamo il caso di funzionamento di due sorgenti sonore.
Supponiamo che dapprima funzioni soltanto la sorgente 1 che
produce in un punto intermedio alle due sorgenti, il livello
sonoro equivalente L1 pari ad 80 dB(A).
Successivamente viene messa in funzione la seconda sorgente
sonora, identica alla prima che produce nello stesso punto
un livello sonoro L2 pari ad 80 dB(A) durante il
funzionamento singolo.
Quale sarà il livello sonoro equivalente L che verrà rilevato nel
punto intermedio durante il funzionamento simultaneo delle
due sorgenti sonore?
Ing. Paolo Petracchi
33
Operazioni con i livelli sonori
Non è poi così rara la risposta:
Basta sommare i livelli sonori, per cui L = 160 dB(A)
Non è così, anche se qualcosa va sommato:
le intensità sonore I1 e I2, pertanto sarà:
L1 = 10 Log (I1 /I0)
L2 = 10 Log (I2 / I0)
L = 10 Log (I1+ I2 / I0)
Essendo uguali i livelli sonori prodotti dalle due macchine, le
intensità sonore avranno lo stesso valore, per cui
L = 10 Log (2I1 /I0)
Ing. Paolo Petracchi
34
17
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Operazioni con i livelli sonori
Quindi:
L = L1 + 10 Log 2 = 80 + 3 = 83 dB(A)
Se le sorgenti sonore che producono lo stesso livello
sonoro fossero state 4, sarebbe risultato:
L = L1 + 10 Log 4 = 80 + 6 = 86 dB(A)
Importante quindi sarà la valutazione del rumore prodotto da
più apparecchiature, anche se ciascuna produce un livello
sonoro equivalente contenuto.
Importante sarà la scelta dell’ubicazione e della eventuale
simultaneità di funzionamento.
Ing. Paolo Petracchi
35
Operazioni con i livelli sonori
Ma se i livelli sonori avessero valore differente?
Basta ricavare le intensità sonore:
(I1 /I0) = 10 L1/10
(I2 /I0) = 10 L2/10
Ed avremo
L = 10 Log (Σ 10 Li/10 )
Ing. Paolo Petracchi
36
18
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Livelli percentili LN
Livello di pressione sonora che è stato superato per N% del
tempo di misura
Livelli percentili LN di uso comune
Livello di pressione sonora che è stato superato per N%
del tempo di misura
•  L1 - L5 -L10 Rumore di picco - eventi
rumorosi anomali
•  L90 - L95 - L99 Rumore di fondo Livello di rumore sempre presente
Ing. Paolo Petracchi
37
distribuzione dei livelli di pressione sonora
14.0
12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67
Ing. Paolo Petracchi
38
19
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Distribuzione cumulativa
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
43
45
47
49
51
53
55
57
59
61
63
65
Ing. Paolo Petracchi
67
39
Componenti tonali
L’essere umano percepisce come
maggiormente disturbante il rumore
contenente componenti tonali.
La normativa prevede una penalizzazione
per la presenza di componenti tonali se
tale componente tocca una isofonica
eguale o superiore alle isofoniche toccate
da tutte le altre bande dello spettro.
Ing. Paolo Petracchi
40
20
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
COMPONENTI TONALI
Il fenomeno rumoroso presenta componenti tonali se l’analisi in 1/3 di
ottava evidenzia uno o più toni (bande di frequenza) che sovrastano le
bande adiacenti per almeno 5 dB
analisi spettrale
80
75.0
Livello pressione sonora (dB)
75
70
65
60
55
50.0
48.0
50
46.0
42.0
45
40
32.0
35
30
25
20
15
10
5
k
k
.0
20
k
.5
12
0
8.
k
k
0
5.
k
k
15
3.
0
2.
z
25
1.
z
80
0
H
z
50
0
H
z
H
5
31
20
0
H
z
z
H
5
12
z
H
H
80
50
z
H
H
.5
31
20
z
0
Frequnze di centro banda (Hz)
Ing. Paolo Petracchi
41
Esempio di componente tonale per la quale non
si applica la penalizzazione
Ing. Paolo Petracchi
42
21
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
I principali effetti del
sull’ essere umano
Ing. Paolo Petracchi
43
I principali effetti del
rumore sull’essere umano
Quando avvertiamo un rumore fastidioso, la prima
reazione è quella di individuarne la sorgente e, se
possibile, evitare il disturbo.
In numerose occasioni questo non è possibile, per
cui l'organismo rimane esposto ad un agente che gli
è nocivo.
Ciò determina l'instaurarsi di una condizione
stressante: il rumore è il più noto e studiato fattore di
stress fisico dell'ambiente.
Ing. Paolo Petracchi
44
22
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
I principali effetti del
rumore sull’essere umano
Esso determina, come gli altri fattori di stress,
una serie di reazioni di difesa e se lo stimolo
permane a lungo o se le capacità di difesa
dell'organismo vengono meno, possono
verificarsi vere e proprie malattie
psicosomatiche.
Tali disturbi vengono indicati come effetti
extrauditivi del rumore proprio perché
interessano altri apparati dell'organismo.
Ing. Paolo Petracchi
45
Il rumore può nuocere all’integrità
fisica e psichica dell’essere umano.
Effetti nocivi:
•  Danno all’organo uditivo;
•  Effetti extrauditivi psicosomatici;
•  Effetti generali di disturbo.
Ing. Paolo Petracchi
46
23
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
Alcuni effetti nocivi del rumore
Ø Ipoacusia
Ø Interferenza sulla percezione della parola
Ø Modificazioni dell’EEG ed ECG
Ø Cefalea
Ø Aggressività
Ø Depressione
Ø Innalzamento della pressione arteriosa
Ø Tachiaritmia
Ø Restringimento del campo visivo
Ø Effetti negativi sull’apparato riproduttivo
Ing. Paolo Petracchi
47
Livelli sonori ed effetti nocivi del rumore
LIVELLO IN
dBA
EFFETTI
fino a 35 dB
Prolungamento tempo di addormentamento di 20
min
fino a 40 dB
fino a 45 dB
Ing. Paolo Petracchi
1) Diminuzione capacità psicomotorie ed
intellettuali (studio, concentrazione, operatività,
memorizzazione).
2) Sensazione di affaticamento
3) Rallentamento tempo stimolo-risposta (molto
pericoloso quando si è alla guida)
4) Interferenze sulla percezione della parola o
"effetto mascheramento" (Speak Interference
Level) [particolarmente grave all’interno delle aule
scolastiche]
1) Prolungamento tempo di addormentamento di
30 min.
2) Risveglio di bambini piccoli
3) Aumento casi psichiatrici
4) Aumento dell’ansia
5) Aggravamento stati depressivi
48
24
Inquinamento Acustico
Inquinamento acustico
LIVELLO IN
dBA
fino a 50 dB
fino a 60 dB
Ing. Paolo Petracchi
EFFETTI
1) Risveglio dell’adulto e riduzione del sonno
REM
2) Induzione a chiudere le finestre
3) Disagi sulla normale vita di relazione
dell’individuo
4) Aumento insorgenza di disfonia e dislessia
5) Interferenze sulla formazione e lo sviluppo
mentale dei bambini (1-7anni), apprendimento
ritardato e tendenza alla mancanza di iniziativa
6) Effetti antisociali
7) Aumento dell’aggressività
1) Disturbi Psicosomatici
a) Sistema cardiovascolare
Modifiche dell’ECG, Ipertensione, Tachiaritmia,
Vasocostrizione perif.
b) Apparato digerente
Aumento della motilità, Fenomeni spastici, ecc.
c) Apparato respiratorio
Laringopatie e rinopatie, ecc.
d) Apparato visivo
Restringimento del campo visivo, Disturbi
dell’accomodazione, ecc.
e) Apparato riproduttivo
Riduzione della prolificità, della libido, del peso dei
neonati
2) Reazione di orientamento (R.O.)
3) Reazione di adattamento (R.A.)
49
50
25