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SI PRESENTA L'INSIEME DI INDAGINI ACUSTICHE NON IN CONTATTO ESEGUITE PER STUDIARE LA DISTRIBUZIONE DI UMIDITÀ NELLA MURATURA DELL'ABSIDE DELLA CHIESA DI SAN NICOLA IN CARCERE, ROMA. SONO STATE OTTENUTE IMMAGINI ACUSTICHE, INTEGRATE DA ALTRE MISURE DI ASSORBIMENTO ACUSTICO, INTERPRETATE ALLA LUCE DI UN'ANALISI MULTI-DISCIPLINARE CHE HA VISTO APPLICATE ALTRE METODOLOGIE QUALI LA TERMOGRAFIA AD IR E L'NMR.

I materiali acustici di origine vegetale possono rappresentare delle valide alternative sia dal punto di vista prestazionale che ambientale ai materiali sintetici e minerali, ma al momento attuale un esiguo numero di essi è già pronto da essere commercializzato. La presente memoria propone uno stato dell’arte su questa famiglia di materiali, fornendo le caratteristiche di fonoisolamento/assorbimento a partire dai materiali più diffusi fino a quelli meno convenzionali. Tali prodotti sono realizzati dagli scarti delle coltivazioni e delle aziende di trasformazione: ciò comporta un impatto ambientale basso se i materiali sono disponibili localmente e non in conflitto con colture alimentari. ------ Acoustic materials of vegetable origin can be a good alternative to traditional ones both from the technical and environmental point of view but very few of them are technologically mature enough to be commercialized. The present paper reports a state of the art of this family of materials, providing the acoustic characteristics starting from the most widespread and promising products to the unconventional ones. These products are realized using the residuals of the cultivation process or of the processing industry so their environmental impact is very low, if the raw materials are local and are not in contrast with food crops.

Diversi metodi di caratterizzazione acustica di un rivestimento di pareti sono messi a confronto. Oggetto delle prove è un sistema di rivestimento innovativo applicabile sia sul lato interno che sul lato esterno delle pareti perimetrali delle abitazioni. Il rivestimento è stato provato sia in laboratorio che in campo, applicando diversi metodi di prova che hanno riguardato sia la prestazione di isolamento che quella di assorbimento acustico. I risultati ottenuti sono confrontati e discussi allo scopo di identificare e proporre una procedura di verifica delle proprietà e delle prestazioni del prodotto oggetto dello studio il più possibile aderente alle esigenze delle applicazioni reali a cui esso è destinato.

La sperimentazione ha avuto come scopo l'individuazione di un materiale innovativo per rivestimento di pareti, con elevate caratteristiche acustiche e termiche, da utilizzare in aree urbane densamente abitate e caratterizzate da forte inquinamento acustico. Sono stati selezionati tre materiali, i quali sono stati sottoposti a prove di isolamento e assorbimento acustico.

Nell'ambito di lavoro di ricerca si sono posti due obiettivi: il primo quello di identificare i parametri dei materiali del componente in plastica del cover eseguita attraverso un confronto numerico/sperimentale di analisi modale in termini di modi di vibrare e frequenze di risonanza. Il secondo, è la ricerca del set di parametri dei materiali del componente di poliuretano del cover che minimizza il rumore radiato dall'intero cover. Per trovare tale set di parametri è stato realizzato un processo di ottimizzazione numerico. All'interno del processo sono state integrate le analisi del comportamento vibratorio del cover e l'analisi della stima del rumore radiato dalla superficie esterna della struttura. Entrambe le analisi sono state svolte mediante l'utilizzo di due tecniche di simulazione numerica: il metodo agli elementi finiti (FEM) e il metodo agli elementi al contorno (BEM). Il processo è stato eseguito per tre velocità di rotazioni diverse del motore, 1300, 1650 e 2000 rpm. Condizioni di funzionamento tipiche del contesto urbano. Il primo passo fondamentale per comprendere il comportamento dinamico di un sistema è l'analisi modale, attraverso la quale sono individuati i modi di vibrare più critici per la struttura. In tal senso sono state adoperate le classiche metodologie: per l'analisi modale sperimentale la tecnica "impact testing" e per l'analisi modale numerica un modello agli elementi finiti. La conseguente emissione sonora delle strutture vibranti è stata sviluppata con la metodologia degli elementi al contorno. Le analisi sono state affiancate da un processo di ottimizzazione dal quale è possibile rilevare l'influenza dei parametri dei materiali sull'emissione sonora. Oggi sono sempre più diffusi lavori e attività basati sui processi di ottimizzazione, tali processi permettono di indicare le condizioni di ottimo al variare di parametri strutturali o dei materiali migliorando l'efficienza del prodotto.

Il Laboratorio di Acustica del CIRIAF, presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Perugia, è da anni impegnato nel campo dell’acustica applicata ed è dotato di numerose strumentazioni, apparecchiature e codici di calcolo al passo con l’evoluzione delle tecniche di misura, di previsione e di intervento in questo settore. Le collaborazioni intercorse con numerose aziende italiane e con centri di ricerca italiani ed europei hanno permesso al Laboratorio di guadagnare un ruolo importante nel panorama italiano per ciò che riguarda le misurazioni nei settori dell’acustica edilizia e dell’acustica ambientale. Con la presente memoria si intendono illustrare le più recenti attività svolte presso il Laboratorio di Acustica del CIRIAF, con particolare riferimento alla valutazione e all’ottimizzazione delle prestazioni acustiche di sistemi complessi per il controllo del rumore, quali pavimenti sopraelevati da utilizzare in uffici e centri direzionali o pareti doppie in lamiera metallica per applicazioni navali. Sono inoltre riportati i risultati finora ottenuti dalla sperimentazione condotta su materiali fonoassorbenti e pannelli per la riduzione del rumore di calpestio costituiti da granuli di gomma provenienti da pneumatici a fine vita; i prototipi sono stati prodotti presso il Laboratorio mescolando nelle corrette proporzioni i granuli di gomma e il legante, consolidando opportunamente la miscela.

Nel lavoro vengono presentati i risultati di una serie di misure comparative del coefficiente di assorbimento acustico in camera riverberante (con i metodi del rumore stazionario interrotto e dell'integrazione inversa di Schroeder di risposte impulsive misurate con segnali MLS e Swept-Tone), con metodo a riflessione (utilizzando segnali MLS e Swept-Tone) e nel tubo a onde stazionarie. Sono trattati i vantaggi, gli svantaggi e le differenze tra le misure ottenute mediante le differenti tecniche.

Il problema del comfort acustico nell'ambiente domestico e di lavoro assume oggi sempre maggiore importanza. All’interno di un ufficio si possono rilevare varie fonti di rumore, alcune esterne e altre interne. Tra tutte, i sistemi di condizionamento dell'aria sono una delle principali cause di disturbo uditivo e su tali impianti vanno concentrati gli sforzi e la ricerca per la riduzione e l'abbattimento delle emissioni sonore, essendo provato che l'esposizione prolungata a fonti di rumore è causa di stress e può avere effetti nocivi sulla salute dell'uomo. Inoltre, l’esposizione continua a fonti di rumore può influenzare pesantemente il rendimento dei lavoratori. Il miglioramento del comfort acustico non solo preserva la salute, ma migliora anche la qualità della vita e le condizioni dell’ambiente lavorativo. In caso di impianti di condizionamento ad aria, il rumore generato dai ventilatori e dalle altre macchine dell’impianto si propaga lungo i condotti di aerazione e quindi sfocia all’interno degli ambienti di lavoro; altre componenti di rumore nascono dalla turbolenza causata dal passaggio dell’aria attraverso il condotto e dall'uscita dell'aria dalle bocchette d’aerazione. Un'analisi in frequenza di tali rumori ha dimostrato la presenza di due tipi di componenti: una in bassa frequenza, difficilmente attenuabile con i metodi tradizionali di trattamento del rumore, derivante da componenti meccaniche in movimento (pompe o ventilatori) e un'altra a larga banda (ovvero distribuita su un ampio numero di frequenze), concentrata sulle alte frequenze, dovuta soprattutto a fenomeni aerodinamici. Le componenti a larga banda e ad alta frequenza si possono abbattere in modo relativamente semplice e con buona efficacia mediante sistemi passivi, ad esempio l'impiego di silenziatori costituiti da materiale fonoassorbente posti all'interno del condotto aeraulico. Per ragioni fisiche però tali sistemi hanno la massima efficacia alle frequenze medio-alte, essendo la lunghezza dell'onda acustica da assorbire direttamente legata alla dimensione del dispositivo silenziatore. Quindi sarebbe, in linea teorica, possibile costruire un silenziatore passivo efficace anche sulle basse frequenze, ma avrebbe dimensioni e costi tali da non renderne pratico l'utilizzo.

La possibilità di coniugare, in un’unica soluzione costruttiva, delle buone prestazioni di assorbimento delle onde sonore con proprietà di trasparenza ottica si rivela importante in diverse applicazioni. Il contenimento dell’impatto visivo delle opere antirumore per infrastrutture di trasporto rappresenta infatti uno dei principali requisiti richiesti in fase di progettazione, sia in termini di sicurezza e comfort degli utenti dell’infrastruttura, sia in termini di “accettabilità” dell’opera da parte di coloro che vivono nell’ambiente circostante; l’impiego di materiali trasparenti è una delle soluzioni più comunemente adottate a questo scopo. D’altra parte, l’efficacia di un’opera antirumore può essere ridotta in presenza di superfici scarsamente fonoassorbenti e di riflessioni multiple. Il lavoro si propone di investigare, teoricamente e sperimentalmente, la realizzabilità tecnica di pannelli fonoassorbenti trasparenti, basati sull’impiego di lastre micro-perforate accoppiate ad intercapedini d’aria. Si sono considerate sorgenti di rumore a banda larga, in particolare le infrastrutture di trasporto su strada, optando quindi per configurazioni a più lastre, che consentono un significativo incremento delle prestazioni in un ampio range di frequenze. Oltre ad una breve disamina del modello teorico usato per la previsione delle prestazioni acustiche, sono riportati i risultati delle prove sperimentali condotte in condizioni di incidenza normale (mediante tubo di impedenza) e diffusa (in camera riverberante). Si è osservato un buon accordo tra il modello teorico e i dati sperimentali, che ha consentito un’ottimizzazione dei principali parametri geometrici che governano le prestazioni acustiche del pannello.

L'analisi numerica della cabina di un caricatore gommato (Fiat-Hitachi W130) è stata utilizzata per l'identificazione di soluzioni che ottimizzino le prestazioni del campo vibro-acustico interno, con particolare attenzione ai livelli di pressione sonora in corrispondenza alla posizione dell'orecchio dell'operatore. Il modello a elementi finiti della cabina esistente viene creato in base alle caratteristiche strutturali dei materiali costruttivi (vetro e acciaio) e tenendo in considerazione le caratteristiche acustiche, in particolare gli effetti di assorbimento dei pannelli, che richiedono la definizione di un corretto valore di ammettenza. Dalla conoscenza dei carichi di vibrazione, cui è sottoposta la cabina e misurati sperimentalmente, è possibile calcolare i livelli di pressione sonora interni. La procedura di calcolo vibro-acustico adottata consiste in un'analisi BEM acustica indiretta, accoppiata ad un'analisi FEM strutturale, basata sul calcolo delle deformate modali. In questo contesto, ed in riferimento a nostri precedenti contributi sull'argomento, sono state analizzate in maniera dettagliata le caratteristiche di assorbimento dei diversi componenti della cabina, al fine di simulare in maniera più accurata possibile il campo vibro-acustico interno. In particolare, sono state considerate alcune situazioni per le quali la simulazione numerica è risultata meno accurata ed in cui i materiali, costituenti la cabina, sono di difficile identificazione. I risultati di questa indagine sono oggetto del presente lavoro.