fonoassorbimento: materiali e sistemi assorbenti · i materiali fonoassorbenti porosi sono attivi...

Lezioni di acustica

Fonoassorbimento:Materiali e sistemi assorbenti

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Acustica 5

tecnica del controllo ambientaleIUAV

Coefficiente di assorbimento

Caratterizzazione acustica dei materiali

i

t

w

w

i

a

w

w

i

r

w

w

Coefficiente di trasmissione

Coefficiente di riflessione

i

ri

w

ww

Coefficiente di

assorbimento apparente

Per il principio di conservazione dell’energia: + + = 1

wI

wT

wR

wA

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L’entità dell’assorbimento del suono in un materiale dipende dalle suecaratteristiche costitutive. L’assorbimento dell’energia sonora in ogni casoavviene conseguentemente ai seguenti fenomeni:

• sulla superficie che viene messa in vibrazione e disperde energia perattrito;

• con il moto dell’aria nei pori con conseguente attrito sulle pareti dei pori eattrito viscoso nel fluido;

• anche la deformazione del pannello globalmente che viene messo invibrazione porta ad una dispersione di energia;

• la deformazione nei materiali resilienti porta a dispersione di energia perfrizione molecolare.

Il generale si può affermare che:

• quanto più un materiale è impermeabile all’aria e rigido tanto più siavvicina al comportamento di un riflettore ideale.

• viceversa all’aumentare della sua porosità e flessibilità aumenta pure lasua capacità di assorbire l’energia sonora.

Intuitivamente si può dedurre che i materiali fonoassorbenti sonoessenzialmente materiali con elevata porosità.

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I due parametri fisici da cui dipende la capacità di assorbire l’energia acustica

di un materiale sono la porosità e la resistenza al flusso.

Porosità, H, è il rapporto tra il volume dei pori ed il volume totale delmateriale ed è in genere rilevata sperimentalmente:

conM, massa del materiale [kg]; V, volume del materiale [m3]; densità delmateriale privo di porosità [kg/m3].

La resistenza al flusso, Rf , è un parametro che indica la maggiore o laminore difficoltà che incontra l'aria per attraversare un materiale:

p, caduta di pressione tra le due facce del campione in esame [N/m2]; v,velocità dell'aria che impatta sul campione [m/s];

V

MH

1

Rayl

m s

kg

2v

pRf

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Il materiale poroso per essere assorbente deve permettere all'onda sonora di

penetrare con facilità nella sua struttura e creare l’attrito interno in grado di

disperdere energia sotto forma di calore.

• Per permettere all’onda di penetrare è necessario avere alta porosità e

bassa resistenza al flusso.

• Per ottenere maggior attrito e dissipazione al contrario è necessario

aumentare la resistenza al flusso anche se così facendo aumenta nello

stesso modo l’energia riflessa direttamente indietro sulla superficie del

materiale.

Una soluzione è quella di aumentare la porosità (oltre il 50% è però comunque

inutile) lasciando bassa la resistenza al flusso; questa tecnica costringe però a

utilizzare spessori notevoli di materiale.

I materiali porosi con elevato coefficiente di assorbimento acustico presentano

una resistenza al flusso compresa tra una e due volte l’impedenza acustica

caratteristica a 20°C dell’aria c0= 415 Pa s/m.

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Coefficiente di assorbimento e frequenza

I materiali fonoassorbenti porosi sono attivi su uno spettro ampio. Assorbonomaggiormente alle frequenze medio alte 250-500/4000 Hz. Alle bassefrequenze il coefficiente di assorbimento è basso (0,1-0,2).

Si ha un aumento del coefficiente di assorbimento alle basse frequenze conl’aumento dello spessore.

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Coefficiente di assorbimento e spessore

L’interazione tra onda acustica e materiale è più intensa dove i moti delle

particelle di fluido che accompagnano il propagarsi dell’onda sono più

intensi.

Sulla superficie solida la velocità di oscillazione delle particelle d’aria è nulla,

mentre è massima la pressione sonora. La massima velocità di

oscillazione si ha alla distanza /4 e a multipli di essa.

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Coefficiente di assorbimento e frequenza

Noise reduction coefficient NRC:

parametro sintetico che da un’idea del comportamento del materiale

si tratta della media aritmetica dei coefficienti di assorbimento delle bandedi frequenza di 250, 500, 1000 e 2000 Hz.

4

)2000()1000()500()250( NRC

Permette di confrontare velocemente le prestazioni dei diversi materialifonoassorbenti.

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Materiali fonoassorbenti fibrosi:

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Materiali fonoassorbenti:

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Risuonatori di Helmoltz: assorbimento per risonanza in cavità

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Assorbimento per risonanza in cavitàAcustica 5


Assorbimento con pannelli vibrantiAcustica 5


Sistemi risonanti misti: pannelli vibranti-forati

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Come allargare la banda di azione dei sistemi assorbenti

I pannelli e i risuonatori presentano un elevato assorbimento per un banda

molto ristretta.

Rivestendo con materiale poroso l'intercapedine del pannello o la cavità del

risuonatore si amplia la banda di azione del sistema. Di contro però si abbassa

il potere assorbente in corrispondenza della risonanza.

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Sistemi risonanti misti: pannelli vibranti-forati

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Riassumendo:

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Riassumendo:Acustica 5


Baffles, corpi sospesi, elementi prismaticiAcustica 5


Diffusori

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Esempi di applicazione

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