Acustica Sonorizzazione degli ambienti Illuminotecnica - CAMPO LIBERO 2024/2025 PDF

Corso di Laurea Magistrale DAMS Teatro – Musica – Danza A.A. 2024/2025 Corso di ACUSTICA, SONORIZZAZIONE DEGLI AMBIENTI, ILLUMINOTECNICA LA PROPAGAZIONE DEL SUONO Prof. Claudia Guattari IL SUONO IN CAMPO LIBERO...

Corso di Laurea Magistrale DAMS Teatro – Musica – Danza A.A. 2024/2025 Corso di ACUSTICA, SONORIZZAZIONE DEGLI AMBIENTI, ILLUMINOTECNICA LA PROPAGAZIONE DEL SUONO Prof. Claudia Guattari IL SUONO IN CAMPO LIBERO Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici LA PROPAGAZIONE SONORA IN CAMPO LIBERO ❑ La condizione di campo acustico libero presuppone, per sua definizione, l’assenza di superfici che possano interferire con la propagazione del fronte d’onda in ogni direzione. Questa condizione, così definita, è chiaramente ideale ed ottenibile in maniera rigorosa solo in laboratorio in camera anecoica. In condizioni reali, essa è ottenibile solo parzialmente, lontano da qualsiasi superficie che non sia totalmente assorbente. ❑ In generale le altre condizioni possibili sono quelle di: - campo sonoro semi-riverberante, che si verifica quando in uno spazio confinato sono contemporaneamente presenti onde sonore provenienti direttamente dalla sorgente ed onde riflesse; - campo sonoro riverberante o diffuso, che si riscontra in ambienti chiusi in cui è dominante l’energia sonora riflessa dalle superfici di confine ed in ogni punto le onde sonore provengono da tutte le direzioni. Quest’ultima condizione è ottenuta in laboratorio in camera riverberante. ❑ Nello studio della propagazione sonora in campo libero è particolarmente importante la definizione del tipo di sorgente sonora che genera il campo acustico. Si definiscono in particolare tre tipi di sorgenti sonore cui corrispondono altrettanti tipi di attenuazione dovuta alla distanza dal ricevitore: a) sorgente puntiforme, b) sorgente lineare, c) sorgente piana. Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici LA PROPAGAZIONE SONORA IN CAMPO LIBERO Sorgenti puntiformi omnidirezionali: il suono si può propagare distribuendosi su una sfera o una semisfera (fronte d’onda sferico o semisferico). Sorgenti lineari omnidirezionali: il suono si può propagare distribuendosi su un cilindro o un semicilindro (fronte d’onda cilindrico o semicilindrico). Sorgenti piane: il suono si può propagare distribuendosi uniformemente su un piano. ❑ Abbiamo detto che il suono si propaga nei mezzi elastici, massivi dotati di inerzia fra questi ovviamente l’aria è il mezzo di propagazione più comune. Per capire come questo avvenga in pratica consideriamo la struttura dell’aria. Questa è formata da tante molecole unite fra di loro da legami elastici. Possiamo immaginare le molecole di aria come sfere unite ad altre sfere tramite molle. Quando un corpo vibra, comunica il suo movimento alla prima molecola d’aria, (la prima sfera nel modello). Questa molecola spostandosi in avanti “spinge” la molecola successiva, la quale “spinge” quella a sua volta successiva, e così via. ❑ Questi movimenti si trasmettono alle molecole contigue in un certo tempo. Per effetto di tali movimenti avremo delle zone in cui vi è compressione dell’aria, e delle altre in cui vi è rarefazione. Queste diverse zone si ripeteranno a partire dalla sorgente, nel senso di propagazione del suono. Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici LA PROPAGAZIONE SONORA IN CAMPO LIBERO ❑ A far sì che una sorgente sia considerata puntiforme, lineare o piana non è solo la sua forma ma anche la distanza dal ricevitore o meglio: le sue dimensioni in rapporto a tale distanza. ❑ La figura mostra schematicamente con alcuni esempi la dispersione del suono. ❑ In figura si possono distinguere chiaramente le due principali tipologie di sorgenti: - puntiformi (ad esempio una fabbrica o un aereo) - lineari (ad esempio una strada o una ferrovia) ❑ A seconda quindi del tipo di sorgente si hanno diversi forme di fronte d’onda. Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici LA PROPAGAZIONE SONORA IN CAMPO LIBERO ❑ A (attenuazione dovuta alle condizioni ambientali) = A1+ A2+ A3+ A4+A5 A1 = assorbimento del mezzo di propagazione A2 = presenza di pioggia, neve o nebbia A3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o di turbolenza (vento) A4 = assorbimento dovuto alle caratteristiche del terreno e alla eventuale presenza di vegetazione A5 = presenza di barriere naturali o artificiali ❑ ISO 9613-1, “Acoustics – Attenuation of sound during propagation outdoor, Part 1: Calculation of the absorption of sound by atmosphere”, 1993 ❑ ISO 9613 2 “Acoustics Attenuation of sound outdoor 89613-2, – during propagation outdoor, Part 2: General method of calculation”, 1996 Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici LA PROPAGAZIONE SONORA IN CAMPO LIBERO ❑ A1 = assorbimento del mezzo di propagazione ❑ L’assorbimento è causato da due processi: Il suono che si propaga cede parte della propria energia allo stato delle molecole del mezzo di propagazione, normalmente l’aria, in quantità tanto maggiore quanto più è grande la distanza percorsa e più alta è la frequenza. L’attenuazione in aria dipende fortemente dalla temperatura e dall’umidità relativa. La tabella mostra alcuni valori dei coefficienti di attenuazione come riportati dalla ISO 9613-1. Si può notare come per frequenze basse (≤ 500Hz), l’attenuazione dovuta all’influenza della temperatura e dell’umidità relativa sia abbastanza ridotta. Per frequenze elevate (f=8000 Hz) si può notare invece come a temperatura ambiente (es.15C°), al diminuire dell’umidità relativa aumenti l’attenuazione. Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici LA PROPAGAZIONE SONORA IN CAMPO LIBERO ❑ A2 = presenza di pioggia, neve o nebbia Il fatto che in giornate di leggera pioggia o di nebbia si abbia la sensazione che il suono si propaghi più chiaramente non è sostanzialmente dovuto al fenomeno della pioggia o della nebbia in se stesso, ma piuttosto agli effetti secondari che in tali giornate si verificano. Durante la pioggia il gradiente di temperatura dell’aria o di velocità del vento (lungo la verticale rispetto al terreno) tende ad essere modesto e ciò certamente facilita la trasmissione del suono rispetto ad una giornata fortemente soleggiata, quando le disomogeneità possono essere significative. Per una corretta valutazione del fenomeno è quindi a questa disomogeneità che occorre ricondursi. Inoltre, in giornate di pioggia, nebbia o neve il rumore di fondo diminuisce sensibilmente per la diminuzione del traffico veicolare. Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici LA PROPAGAZIONE SONORA IN CAMPO LIBERO ❑ A3 = presenza di gradienti di temperatura nel mezzo e/o turbolenza Il vento ed il gradiente (variazione) di temperatura incidono sulla omogeneità della propagazione del suono. In particolare si nota che di giorno, in condizioni di bel tempo, la temperatura dell’aria diminuisce con la distanza dal suolo (effetto del riscaldamento della superficie, stratificazione dell’aria) curvando i raggi sonori verso il basso. Diminuisce la velocità di propagazione al diminuire della temperatura. Di notte, o nelle giornate nuvolose, quando la terra restituisce il calore accumulato (inversione termica), i raggi sonori curvano verso l’alto, aumentando la velocità di propagazione del suono a grande distanza. Effetto della temperatura di giorno Effetto della temperatura di notte Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici LA PROPAGAZIONE SONORA IN CAMPO LIBERO ❑ A4 = assorbimento dovuto al suolo ed alla eventuale presenza di vegetazione In riferimento ai fenomeni di riflessione e assorbimento del suono hanno grande importanza la natura del terreno, la presenza di asperità o di prati, cespugli, alberi, ecc. Nel caso di un terreno poroso, ad esempio erboso, si può arrivare ad una attenuazione dovuta al cosiddetto “effetto suolo” di oltre 10-15 dB. Se poi vi è presenza contemporanea asperità (cespugli etc.), si può verificare un’attenuazione compresa tra 15 e 25 dB per il range di frequenze tra 500 e 2000 Hz. ❑ A5 = presenza di barriere naturali o artificiali Una barriera acustica è una struttura, naturale o artificiale, interposta fra una sorgente disturbante ed un ricettore sensibile, che intercetti la linea di visione diretta fra questi due punti. Il caso più generale, è rappresentato da una infrastruttura lineare di trasporto e un ricettore posto lungo la carreggiata. Perché la barriera sia efficace, occorre che la potenza sonora trasmessa direttamente attraverso di essa sia trascurabile rispetto a quella trasmessa per via aerea. Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici LA PROPAGAZIONE SONORA IN CAMPO LIBERO Tale efficacia viene espressa anche attraverso l’attenuazione in dB, definita come la differenza tra il livello di pressione sonora che si verifica in corrispondenza della posizione del ricettore sensibile in campo libero ad una certa distanza dalla sorgente, ed il livello che si verifica nella stessa posizione in presenza della barriera e del terreno. Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici LA PROPAGAZIONE SONORA IN CAMPO LIBERO ❑ Esistono numerose tipologie di barriere acustiche e di materiali componenti. ❑ La scelta di un prodotto dipende, oltre che dalle prestazioni acustiche richieste (spettro in frequenza del rumore da schermare e classe di protezione – Legge Quadro n°447/95 sull’inquinamento acustico - del ricettore sensibile da proteggere), anche da altri fattori, quali: statica, sicurezza, estetica, durata, manutenzione, costi. ❑ Le barriere antirumore possono essere suddivise nelle seguenti tipologie: barriere artificiali – Fonoisolanti – Fonoassorbenti – Fonoisolanti e fonoassorbenti barriere naturali – Barriere vegetali (siepi, fasce boscate, alberate, ecc.) – Rilevati stradali – Barriere miste (terre armate, biomuri, muri verdi, barriere vegetative, ecc.) Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici RIFERIMENTI NORMATIVI Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici INQUINAMENTO ACUSTICO ❑ D.P.C.M. 01/03/91 “Limiti massimi di esposizione al rumore negli ambienti abitativi e nell’ambiante esterno”; E’ il primo riferimento normativo italiano sull’inquinamento acustico e stabilisce i limiti quantitativi misurabili attraverso strumentazione apposita. Precedentemente c’erano solo articoli generici del codice civile e penale che vietavano l’immissione di rumori molesti che potevano essere dannosi per il riposo e il sonno delle persone: pertanto, era a discrezione del giudice stabilire se la rumorosità fosse tollerabile o meno. A seguito del D.P.C.M. non vi è più discrezionalità del giudice per stabilire se ci troviamo o meno in situazione di inquinamento acustico/potenziale danno alla salute umana/disturbo: la legge stabilisce i livelli limite oltre i quali siamo in situazione di disturbo. Legge Quadro sull’Inquinamento Acustico del 26/10/95 n.447; - D.P.C.M. 14/11/1997 “Determinazione dei valori limite delle sorgenti sonore”; Con questo decreto attuativo un tecnico ha possibilità di stabilire, attraverso una misura fonometrica, se una sorgente sonora supera o meno i limiti imposti dalla normativa. - D.P.C.M. 05/12/97 “Determinazione dei requisiti acustici passivi delle sorgenti sonore interne e requisiti acustici passivi degli edifici e dei loro componenti al fine di ridurre l’esposizione umana al rumore”; Stabilisce quando un edificio è a norma in termini di isolamento acustico di facciata per schermare gli abitanti dai rumori esterni. - D.M. 16/03/98 “Tecniche di rilevamento e di misurazione dell’inquinamento acustico”; Stabilisce i protocolli di misura per la misurazione del rumore. Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici INQUINAMENTO ACUSTICO ❑ Legge Quadro N.447/95 Tale normativa fornisce la Definizione di Inquinamento Acustico: “l’introduzione di rumore nell’ambiente abitativo e nell’ambiente esterno tale da provocare fastidio o disturbo al riposo ed alle attività umane, pericolo per la salute umana, deterioramento degli ecosistemi dei beni materiali, dei monumenti, dell’ambiente abitativo o dell’ambiente esterno o tale da interferire con le legittime fruizioni degli ambienti stessi”. La Legge Quadro N.447/95 stabilisce inoltre diverse competenze tra cui quelle dei singoli comuni in materia di inquinamento acustico. Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici INQUINAMENTO ACUSTICO ❑ Ad ogni classe, come indicato nel D.P.C.M. 14/11/97, corrispondono dei valori dei limiti massimi del livello sonoro equivalente ponderato A. ❑ La zonizzazione acustica è un atto tecnico-politico di governo del territorio, in quanto ne disciplina l’uso e vincola le modalità di sviluppo delle attività ivi svolte. ❑ L’obiettivo è quello di prevenire il deterioramento di zone non inquinate e di fornire un indispensabile strumento di pianificazione, di prevenzione e di risanamento dello sviluppo urbanistico, commerciale, artigianale e industriale. Classi di destinazione d’uso del territorio Tempo di riferimento Tempo di riferimento Diurno [dB(A)] Notturno [dB(A)] (ore 6.00 - 22.00) (ore 22.00 - 6.00) I – Aree particolarmente protette 50 40 II – Aree prevalentemente residenziali 55 45 III – Aree di tipo misto 60 50 IV – Aree di intensa attività umana 65 55 V – Aree prevalentemente industriali 70 60 VI – Aree esclusivamente industriali 70 70 Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici INQUINAMENTO ACUSTICO Esempio di zonizzazione acustica del territorio comunale di Palermo Dispense finalizzate esclusivamente a scopi didattici INQUINAMENTO ACUSTICO ESEESEMPIO DI MAPPATURA ACUSTICA (COMUNE DI FABRO) ❑ La mappatura acustica consiste nella realizzazione di “mappe di rumore”, nelle quali è riportata la distribuzione del livello di pressione sonora sul territorio, ad una quota di 1,5 m. dal suolo. Per mezzo delle misure fonometriche si stimano i valori del livello di pressione sonora nei nodi di una griglia utilizzando modelli di calcolo che permettono, assegnati i dati di input, di ottenere il valore del livello di pressione sonora in qualsivoglia punto. Legenda retini Ferrovia Autostrada Strada locale e extraurbana Edificio residenziale Livello di rumore LrD in dB(A)