Propagazione del suono in ambienti chiusi
All’aperto
Al chiuso
Suono diretto S-A
Suono riflesso S-B-C-A
Tempi di ritardo
Assorbimento del suono
Energia assorbita= energia incidente - energia riflessa
Raggio sonoro
incidente
Raggio sonoro
riflesso
Assorbimento del materiale
COEFFICIENTE DI ASSORBIMENTO a
rapporto tra energia assorbita ed energia incidente
(dipende dall’angolo di incidenza e dalla frequenza)
Andamento del livello del suono diretto e del campo
riverberante
Lw = Lp= LW + 10 log ( Q/ 4 π r2 + 4/R)
R = α S /(1-α)
REGIME PERMANENTE
Nell’ipotesi di campo
perfettamente diffuso
Q
4

Lp  Lw  10 log
 
2
 4r R 
con :
Lw  livello della potenza sonora della sorgente in dB
L p  livello della pressione sonora in dB alla distanza
r e nella direzione 
Q  fattore di direttivit à nella direzione 
Sa
R  costante d' ambiente 
1a
 a i Si
a  coefficien te d' assorbimen to medio  i
S
a i  coefficien te di assorbimen to della singola
superficie di area Si
S   Si
i
A = S ai Si
Estinzione del campo sonoro
RIVERBERAZIONE
Tempo di riverberazione
• Tempo necessario
affinché il livello
della pressione sonora
diminuisca di 60 dB
rispetto al valore che
esso ha nell’istante in
cui viene disattivata la
sorgente.
Nell’ipotesi di campo
perfettamente diffuso
V
T  0,161
aS
Misura del tempo di riverberazione
microfono
Sorgente
Registratore
grafico
5
10
20
40
80
160 ms
INTELLEGIBILITA’ DEL MESSAGGIO VOCALE
STAZIONE
FERROVIARIA
AULA
SCOLASTICA
SALA PER CONCERTI
AULA SCOLASTICA
Valori ottimali del tempo di riverberazione in funzione
del volume dell’ambiente e della sua destinazione nel
campo di frequenze tra 500 e 1000 Hz
Materiali e sistemi per l’assorbimento
del suono
• Strato poroso su
superficie rigida ed
impervia
• Superficie impervia
flessibile
• Risuonatore singolo
• Superficie perforata
con strato poroso
retrostante
Strato poroso su superficie rigida ed impervia
MATERIALI
• Poliuretani espansi
• Intonaci acustici
• Materiali fibrosi quali
–
–
–
–
feltri
lana di roccia
lana di vetro
truciolati
L’assorbimento dipende essenzialmente dalla:
• RESISTIVITA’ R1 del materiale ( misura
della difficoltà con cui un flusso d’aria continuo
sotto l’azione di un gradiente di pressione può
attraversare l’unità di spessore dello strato)
– effetti contrastanti:
• la resistività del materiale deve essere bassa affinchè
sia bassa l’energia riflessa per cattivo
accoppiamento
• la resistività del materiale deve essere alta affinchè
sia bassa l’energia riemergente dopo la riflessione
sulla superficie rigida ed impervia retrostante
• Per ogni spessore di
spessore d esiste una
resistività ottimale rispetto
ai due requisiti contrastanti
• Assegnata una resistività da
un certo valore dello
spessore il coefficiente di
assorbimento non aumenta
ulteriormente
• Con buona approssimazione
(a 500 Hz)
d suff
10

R1
• Per ottenere coefficienti di
assorbimento elevati alle
medie e basse frequenze
sono necessari spessori di
materiale elevati
• Per risparmiare materiale
– intercapedine d’aria di
spessore pari ad un quarto
della lunghezza d’onda del
suono che si intende
assorbire efficacemente
• esempio: 500 Hz, l =0,68 m,
• intercapedine 17 cm
Coefficienti di assorbimento acustico, asab di
materiale fibroso.
Superficie impervia flessibile
•
•
•
•
•
Soffitti sospesi
pannellature perimetrali
pedane
grossi armadi
pavimenti di legno su
orditi di travi
• finestre e porte
• Comportamento risuonante
– massimo assorbimento quando
la frequenza dell’onda incidente
coincide con quella di risonanza
del sistema (massa per unità di
superficie m , rigidezza e
smorzamento del pannello,
rigidezza della massa d’aria)
• nella maggioranza dei casi la
rigidezza che controlla la
risonanza è quella dell’aria
nell’intercapedine retrostante di
spessore d
• Esempio: m=10 kg/m2, d= 4 cm,
fo circa 100 Hz
1 oc
fo 
2 m  d
2
• Ampiezza della risonanza ( a spese del
coefficiente di assorbimento)può essere
aumentata riempendo tutto o in parte la cavità
con materiale poroso
Risuonatore singolo (di Helmholtz)
• Sistema risonante massarigidezza. La massa oscillante
è l’aria contenuta nel collo del
risuonatore. La rigidezza è
quella dell’aria nella cavità.
• Le cause di dissipazione
aumentano aggiungendo
materiale poroso poco denso
nel collo o nella cavità
c
S
fo 
2 (l  0,8  d )V
Superficie perforata con strato poroso retrostante
• Un pannello sottile con una
percentuale di perforazione
superiore al 30% ha poca
influenza sul comportamento
dello strato poroso
• Montato ad una certa distanza
dalla parete costituisce un
insieme di risuonatori di
Helmholtz
• E’ possibile controllare la
banda di assorbimento
(sistema multirisuonante)
mediante fori di diametro
diverso.
Coefficienti di assorbimento acustico, asab di
pannelli forati con intercapedine d’aria.
Misura del coefficiente di
assorbimento (asab)
• Camera riverberante
(ipotesi di SABINE)
• Misura di T60
ambiente vuoto
• Misura di T60 con il
materiale da
certificare
Valutazione del coefficiente di assorbimento in camera
riverberante Esempio: 20 risuonatori di Helmholtz
Valori dell’assorbimento acustico (m2) di
persone e oggetti
Camera anecoica
Sala Convegni
L
W
H
17,50
12,43
8,40
1827,21
Pareti laterali (intonaco liscio)
367,00
m
2
Pavimentazione (marmo)
217,00
m
2
Soffitto (intonaco liscio)
217,00
m
2
Vetrate (vetro semplice)
136,00
m
2
250
500
1000
2000
4000
0,01
0,01
0,25
0,02
0,01
0,18
0,02
0,02
0,12
0,03
0,02
0,07
0,03
0,02
0,04
3,67
2,17
2,17
34,00
42,01
7,34
2,17
4,34
24,48
38,33
7,34
4,34
4,34
16,32
32,34
11,01
4,34
6,51
9,52
31,38
11,01
4,34
6,51
5,44
27,30
7,00
7,67
9,10
9,37
10,78
Volume
Frequenza
125
m
3
Coefficienti di assorbimento
intonaco
marmo
vetrate
0,01
0,01
0,35
2
Unità assorbenti presenti (m ) Si a i
pareti laterali
3,67
pavimento
2,17
soffitto
2,17
vetrate laterali
47,60
Totale
55,61
Tempo di
riverberazione
stimato
5,29
Frequenza
Tempo di
riverberazione
ottimale
125
250
500
1000
2000
4000
1,20
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
245,15
294,18
294,18
294,18
294,18
294,18
25,00
35,00
40,00
40,00
40,00
40,00
Superficie (m )
a
Unità assorbenti
100,00
0,05
5,00
100,00
0,15
15,00
100,00
0,35
35,00
100,00
0,40
40,00
100,00
0,50
50,00
100,00
0,50
50,00
Restano
159,54
202,17
180,85
181,84
172,80
176,88
0,74
0,93
0,83
0,84
0,80
0,82
Unità assorbenti
necessarie
100 persone su
poltrona imbottita
Tendaggi
2
Soffitto con a