orecchio

approfondimenti:

aspetti ACUSTICI

fonoassorbimento

 

Riprendendo la figura già riportata in prima:

Come visto si ha

Eincidente = Eriflessa + Eassorbita

dove l’Energia assorbita è quella che "entra" nel muro o nel materiale sul quale arriva il suono.

Le proprietà fono-assorbenti dei materiali sono date dal coefficiente di assorbimento acustico ALFA [adimensionato] che è definito come il rapporto fra l’energia assorbita e l’energia incidente e varia fra 0 (caso in cui tutta l’energia incidente viene riflessa, nulla è assorbito e siamo nel caso di un materiale completamente riflettente) ed 1 (caso in cui tutta l’energia incidente viene assorbita, nulla è riflesso e siamo nel caso di un materiale completamente assorbente).

Il coefficiente di assorbimento ALFA dipende dalla frequenza.

Nella pagina successiva è riportato un esempio di andamento del coefficiente di assorbimento a in funzione della frequenza.

NOTA: con riferimento al grafico sotto riportato, la scala delle ascisse (asse X orizzontale) è logaritmica: infatti, lo spazio in centimetri (misurato sul disegno) che occupa l’intervallo fra 100 Hz e 1.000Hz è uguale allo spazio in centimetri (misurato sul disegno) che occupa l’intervallo fra 1.000 Hz e 10.000 Hz.

Si vede come l’assorbimento del materiale cominci ad assumere "buoni" valori di ALFA sopra i 900 Hz e che questi si mantengano sopra il valore 0,9 da questa frequenza a salire.

Se non viene fornita la curva di assorbimento di un materiale ma viene dato un solo valore di ALFA, deve essere specificato a quale frequenza questo si riferisce (normalmente 800 o 1.000 Hz).

In un ambiente chiuso (tipicamente una stanza) si deve avere un corretto assorbimento del suono: se l’assorbimento è troppo elevato, si ha una sensazione "non naturale", di suono "ovattato" mentre, se l’assorbimento è troppo basso, si hanno molte riflessioni con un conseguente effetto eco / rimbombo che riduce il comfort acustico e riduce l’intelligibilità delle parole.

Un ambiente in cui non ci sono riflessioni si ha ALFA = 1 e tutta l’energia che arriva "entra" nelle pareti, nel soffitto e nel pavimento; questa è la condizione vicina a quella di una "camera anecoica".

Viceversa in un ambiente in cui ALFA = 0 e quindi tutta l’energia che arriva viene riflessa, si è in condizioni vicine a quelle di una "camera riverberante"

Un parametro molto importante per definire numericamente la qualità acustica di un ambiente e il tempo di riverbero T60 (misurato in secondi) che indica il tempo in secondi necessario affinchè il livello sonoro si riduca di 60 dB a partire dal momento in cui si spegne la sorgente.

Spesso viene dato il tempo di riverbero alla frequenza di 500 Hz.

A parità di geometria dell’ambiente, un tempo di riverbero più elevato indica maggiori riflessioni sulle pareti e quindi pareti con potere fono-assorbente più basso.

Il tempo di riverbero dipende essenzialmente da:

  • volume dell’ambiente

  • dal coefficiente di assorbimento di tutte le superfici presenti nell’ambiente (arredamento e persone compresi)

  • dalla frequenza.

Per ogni destinazione d’uso e per ogni volume c’è un tempo di riverbero ottimale, come mostrato nel grafico sottostante:

1)

sala di concerto

2)

chiesa

3)

ambiente scolastico (DM 18/12/1975)

4)

teatri

5)

sala polifunzionale

6)

studio televisivo

 

PRINCIPI FISICI

L’assorbimento acustico in un materiale avviene tramite la dissipazione in calore dell’energia assorbita dal materiale (l’energia acustica che "entra" nel materiale e non viene assorbita, "esce" dal materiale stesso).

L’assorbimento avviene generalmente con diverse modalità:

 

Per POROSITA’

L’energia sonora viene trasformata in calore per attrito nelle "microcavità" del materiale.

I "migliori" materiali acustici, dal punto di vista dell’assorbimento, sono quindi quelli porosi e/o fibrosi (come ad esempio l’ECOTEN) ed il coefficiente di assorbimento dipende essenzialmente da porosità, spessore, densità, forma e, ovviamente, frequenza del suono incidente.

La porosità è data dal rapporto fra il volume occupato dai pori ed il volume totale; l’assorbimento cresce all’aumentare della porosità e dei buoni materiali fono-assorbenti hanno porosità anche superiori al 90%.

Nei materiali fibrosi l’assorbimento è legato anche al diametro ed all’orientamento delle fibre e giocando sul diametro delle fibre e sul loro orientamento, è possibile ottenere materiali abbastanza selettivi in frequenza

Alle frequenze medio-basse anche un aumento della densità migliora il fono-assorbimento.

La "forma" aumenta invece essenzialmente la superficie raggiunta dal suono e quindi aumenta l’effetto fono-assorbente (si pensi ai fono-assorbenti "tridimensionali" con elementi piramidali).

 

Per RISONANZA DI CAVITA’

Le strutture risonanti sono realizzate ad esempio da pannelli in materiale non poroso in cui vengono praticati fori di opportune dimensioni e installati ad una certa distanza dalla superficie da trattare.

La massa d’aria contenuta nei fori e nell’intercapedine retrostante il pannello costituisce un sistema meccanico tipo "massa-molla" dotato di una propria frequenza di risonanza ed è proprio intorno a questa frequenza di risonanza che il fono-assorbimento è molto elevato.

Se la parte interna è di materiale fono-assorbente, diminuisce il coefficiente di assorbimento alla frequenza di risonanza ed aumenta l’intervallo di frequenza in cui il risonatore funziona: il risonatore è un po’ meno efficiente alla frequenza di risonanza ma "funziona" su un intervallo di frequenze più ampio.

Questi risonatori sono utilizzati in particolare per frequenza dai 50 ai 400 Hz.

 

Per RISONANZA DI MEMBRANA

Un altro tipo di assorbimento, sempre dovuto alla risonanza, è quello dato dalla elasticità propria dei pannelli: le onde incidenti creano una serie di pressioni e depressioni che fanno vibrare il pannello che quindi dissipa energia. Queste soluzioni si usano intorno ai 200 ¸ 300 Hz.

 

SOLUZIONI PER LA RIDUZIONE DEL TEMPO DI RIVERBERO

In un ambiente chiuso, il suono in un certo punto è dato dalla sovrapposizione del suono diretto (onde sonore che arrivano direttamente all’orecchio di chi ascolta) e dal suono riflesso (onde sonore che prima di arrivare all’orecchio di chi ascolta rimbalzano una o più volte sulle pareti), come schematizzato nel disegno seguente:

 

Per migliorare il comfort acustico di un ambiente riducendo l’effetto eco/rimbombo, occorre ridurre le riflessioni e quindi ridurne il tempo di riverbero introducendo elementi fono-assorbenti ("strato giallo" in figura).

La riduzione dell’effetto eco / rimbombo (e quindi del tempo di riverbero) è proporzionale alla superficie fono-assorbente introdotta ed al coefficiente di assorbimento del materiale: maggiore è la superficie fono-assorbente, maggiore è la riduzione del tempo di riverbero.

Tenendo conto che:

  • l’arredamento funge da elemento fono-assorbente

  • un arredamento ricco di divani, poltrone, tappeti e tendaggi è più "fono-assorbente" di un arredamento minimalista

  • un ambiente con persone è più fono-assorbente dello stesso ambiente senza persone (le persone sono elementi "fono-assorbenti)

Le soluzioni più utilizzate per ridurre il tempo di riverbero sono:

 

Pannelli fono-assorbenti da applicare "a vista" a soffitto (pannelli ECOTEN SKY)

 

Pannelli fono-assorbenti da applicare "a vista" alle pareti (pannelli ECOTEN ULTRA)

 

Colonne acustiche (ECOTEN TOWER)

(per un rendimento ottimale della colonna acustica, questa deve essere dimensionata scegliendo altezza e diametro opportuni, in funzione della frequenza che deve maggiormente assorbire)

La colonna acustica è conosciuta anche con il termine "tube trap"

 

Complementi di arredo fono-assorbenti (ECOTEN KAMA)

 

Elementi da appendere al soffitto (BAFFLES)

 

Altri elementi "a vista" da applicare negli spigoli fra pareti e fra pareti e soffitto

   

NOTA BENE:

Si ricorda che con il termine FONO-ASSORBENTE si intende "qualche cosa" che assorbe le onde sonore (e cioè che non le riflette) mentre con il temine FONO-IMPEDENTE o FONO-ISOLANTE si intende "qualche cosa" che non lascia passare le onde sonore.

 

Dimensionamento degli elementi fono-assorbenti

Il miglior approccio per la soluzione di problematiche di fono-assorbimento relative al comfort acustico degli ambienti, con la "garanzia del risultato", consiste in un sopralluogo fatto da un tecnico acustico che oltre ad una valutazione di tipo "generale" esegua anche una misura del tempo di riverbero. A questo punto, una volta stilato il progetto ed eseguiti i lavori sotto la direzione di una persona esperta(*), verrà fatto un collaudo finale con un secondo rilievo strumentale per verificare che si sia ottenuto quanto previsto in fase di progetto.

(*) NOTA

La posa è di fondamentale importanza ed una cattiva posa può inficiare in modo determinate il risultato; per questo motivo i lavori vanno eseguiti sotto la direzione di una persona esperta.

 

Un secondo approccio che però non può garantire gli stessi risultati del primo, consiste nell’utilizzare programmi di simulazione in cui i dati di partenza non sono risultati di misure ma altre informazioni a disposizione (dimensioni dell’ambiente, piantine, fotografie, ecc.); in questo caso, verrà data una stima di massima della superficie fono-assorbente da introdurre nell’ambiente.

Se la stima fatta non dovesse risultare sufficiente, si potranno sempre aggiungere ulteriori elementi fono-assorbenti in un secondo tempo.