LA RESISTIVITÀ AL FLUSSO
7.1 CALCOLO DELLA RESISTIVITÀ AL FLUSSO
7.1.2 MISURA DELLA RESISTIVITÀ AL FLUSSO SUI CAMPIONI E
ACQUISIZIO-NE DEI DATI
tà e i rispettivi processi. Attraverso l’utilizzo di una flangia il diametro dello strumento è stato portato da 100 mm fino al diametro di 58,8 mm (figura 2). Inoltre per consentire l’e-satto accoppiamento fra la flangia e i provini essi sono stati rifiniti e all’occorrenza sigillati sulla circonferenza.
La misura (figura 3) avviene tramite lo stru-mento di cui le caratteristiche sono descritte nel paragrafo precedente: il moto rettilineo alternato del pistone al suo interno, azionato
da un sistema biella-manovella alimentato da un motore elettrico, genera una variazio-ne di pressiovariazio-ne all’interno della cella chiusa, misurata attraverso un microfono interno.
Lo strumento lavora solo alla frequenza di 2Hz (tabella 2) grazie a un filtro passabanda;
in questo modo determinati rumori esterni non vanno a interferire con lo strumento in fase di misurazione.
Azionando lo strumento in assenza di un ma-teriale poroso, viene raffigurata, sullo scher-Figura 3: Campione in fase di misurazione.
Figura 2: Campione inserito all’interno della flan-gia, per adattare il diametro allo strumento.
7. Valutazione delle caratteristiche acustiche
150
Tabella 2: Input per lo svolgimento della misura di resistività al flusso, 16/05/2019. Tali dati sono esplici-tati nel testo, con opportune speigazioni.
Corsa 0,000853 m
Area 0,001924 m2
dV 1,64153E-06 m3
Volume 1,29E-03 m3
diametro 0,099 m
h 0,16205 m
V1 0,00124741 m3
V2 0,0010500 m3
V3 0,0012566 m3
V4 0,0012897 m3
diam.microfono 0,0133m
h microfono 0,007mm
Volume microfono 9,72504E-07 m3
P0 98220,0Pa
P taratura 123,76Pa
Vrms 5,290V
sensibilità 42,74mv/Pa
Area 0,002715467 m3
f 2 Hz
V 5,29 V
r1 0,0294 m
r2 0,0294 m
S1 0,002715 m2
S2 0,002715 m2
h 0,02258 m
V 6,13152E-05 m3
Sup.Media 0,002715467 m2 Strumento, parte interna
Dimensioni provino Microfono
Dati strumento
m mm m3
Pa Pa V mv/Pa
temperatura 23° ± 3° C
pressione 982.2 hPa
viscosità aria 1,83E-05 Pa s
porososità 0,25
-densità aria 1,15 Kg/m3
Ergun Lin: 14,74 Pa/m
Ergun inerz: 0,46 Pa/m
% 3,149892665
-r1 0,0294 m
r2 0,0294 m
S1 0,002715 m2
S2 0,002715 m2
h 0,02258 m
V 6,13152E-05 m3
Sup.Media 0,002715467 m2 Dati ambientali
Dimensioni provino
mo ad esso collegato, una sinusoide di 2Hz, che rappresenta la variazione di pressione interna allo strumento e una Vrms di 5,29 V.
In questo caso la sensibilità dello strumento è risultata di 42,74 mv/Pa, dato prossimo a quello di taratura, 43,7 mv/Pa (tabella 2).
Procedendo con l’inserimento di un materia-le poroso, risulta d’obbligo aumentare il vo-lume della cella per evitare la saturazione di pressione dello strumento (figura 3), e in se-guito avviare la misura. Conoscendo la sensi-bilità a volume chiuso dello strumento, non avendo più un tappo ermetico ma un tappo cedevole ossia il nostro materiale poroso, avremo una differenza fra le due variazioni di pressioni dalle quali deduciamo la resisti-vità al flusso.
Vengono riportati nella tabella 2, i dati tec-nici dello strumento, le condizioni ambien-tali specifiche e tutti i dati necessari per lo svolgimento della misura, effettuata in data 16/05/2019.
Tra i dati riferiti al volume interno dello strumento troviamo la corsa, la quale fa ri-ferimento alla distanza fra punto morto su-periore e punto morto inferiore del pistone, mentre l’area è riferita alla superficie inter-na dello strumento. Il termine “dV” coincide con il prodotto fra i due termini precedenti.
Il volume, corrispondente a “V4”, è calco-lato considerando il volume interno senza
griglia sommato a quello dei fori e quello del volumetto sopra il pistone, escludendo invece il volume del microfono. Vengono inoltre riportati i dati relativi al microfono:
altezza, diametro e volume. Nei dati relativi allo strumento, il termine “Vrms”rappresenta il valore quadratico medio in assenza di un materiale poroso all’interno dello strumento stesso. La sensibilità risulta come prodotto fra P0 (pressione ambientale) e Vrms , in que-sto caso in linea con quella di taratura dello strumento. Fondamentali le caratteristiche interne all’ambiente, tra cui la temperatura, 23 °C con un’oscillazione massima di 3°C, la pressione, 982.2 hPa, e l’umidità, come rife-rimento per il confronto. Attraverso questi parametri un software interno ricava la vi-scosità dinamica dell’aria.
Oltre alla misura effettuata tramite lo stru-mento, al fine di completare il modello, e dunque ricavare le proprietà desiderate, è indispensabile inserire per ogni provino ana-lizzato il diametro, l’altezza e la massa (tabel-la 3). Il diametro, mediante (tabel-la f(tabel-langia utiliz-zata è stato portato per tutti i provini a 58,8 mm. Per calcolare l’altezza di ogni campione, per via delle superfici irregolari, sono state effettuate 4 misure da cui è stato ricavato un valore medio. La massa è stata ottenuta tramite la misura con una bilancia scientifica presso l’INRiM.
7. Valutazione delle caratteristiche acustiche
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Grazie all’utilizzo di questi dati, processi e modelli sono state ricavate le seguenti ca-ratteristiche specifiche per ogni campione,le quali verranno riportate in dettaglio nel pa-ragrafo successivo:
• Resistività al flusso, r [KPa*s/m2]: viene ottenuta attraverso il dato direttamente for-nito dallo strumento, la variazione di pres-sione (mVrms). Da essa, attraverso dei modelli
matematici basati sui dati riportati nella ta-bella 2, si ricava la resistività specifica. Il rap-porto fra resistività specifica e altezza media del provino fornisce la resistività al flusso.
• Permeabilità, K [md]: è definita come il rapporto fra la viscosità dell’aria e la resisti-vità al flusso di ogni provino.
• Volume, V [m3]: viene ottenuto dal prodot-to fra superficie (costante in tutti i provini, grazie all’utilizzo della flangia) e altezza me-dia.
• Densità apparente, ρ [Kg/m3]: è ricavata dal rapporto fra massa e volume di ogni sin-golo campione.
• Porosità apparente [-]: si ottiene dividen-do la densità apparente e la densità effettiva (1.290 kg/m3).
Tabella 3: Massa e altezza media campioni.
Figura 4: Strumento di misura, cella interna.
A020
B009
F001
I005 A014
7,24
14 14,92 12,55 12,54 20,97 15,38 19,77 12,91 14,21 26,59 12,71 12,74 27,89 7,53
7,89 4,88
11,22
15,1
17,8 17,6 17,1 13,3 20 20,1 18,1 16,4 15,1 19,5 17 12,2 18,2 16,4
16,5 23,9
16,8 massa [g] altezza media [cm]
C004
F002
M002 A017
B005
C005
I003
M003 A019
B007
C007
I004
N002
Sulla base delle misurazioni effettuate presso l’INRiM di Torino, spiegate nel capitolo pre-cedente, vengono ora esposti i dati elaborati e i rispettivi risultati. Essi sono stati distinti in base alle diverse serie analizzate, al fine di permettere una corretta analisi. Infatti, sen-za questa catalogazione, per via della diversa natura dei collanti utilizzati nelle serie scelte, non sarebbe stato possibile individuare delle tendenze e sviluppare delle conclusioni og-gettive.
I dati ricavati dalle misurazioni sono stati catalogati all’interno delle tabelle, illustrate nelle pagine successive. All’interno di ogni tabella, per ogni singola serie, vengono ri-portati i seguenti dati:
• resistività al flusso, r [kPa/m2]
• volume, V [m3]
• densità apparente, ρ [kg/m3]
• porosità apparente hp[-]
• permeabilità, k [md]
A conferma dell’intenzione, in fase speri-mentale, di controllare la densità attraverso la variazione della quantità di colla, o della pressione nel caso della serie A, emerge dai risultati come all’aumentare di tale rapporto vi sia un incremento effettivo della densità.
All’aumentare della densità, all’interno di ogni serie di campioni, aumenta la resistività al flusso, e diminuiscono la porosità e la
per-meabilità, trovando conferma in quello che la letteratura afferma sull’argomento. Infatti a maggiori densità, dovute all’aumento del quantitativo di collante, i pori e le relative interconnessioni interne tendono a chiu-dersi, rendendo il provino non permeabile e con una resistività al flusso ovviamente maggiore. Unica eccezione emerge nella se-rie I, dove il provino I004 nonostante la sua elevata densità, maggiore del provino I003, presenta una resistività al flusso minore.
Questa incongruenza probabilmente deriva da un errore in fase di misurazione della re-sistività al flusso del campione, il quale non è stato adeguatamente sigillato all’interno della flangia di contenimento, permettendo un passaggio del flusso superiore a quello che il provino avrebbe consentito in assenza di fessure.
Questi risultati sono stati esplicitati, per una lettura più chiara e diretta, attraverso l’utiliz-zo di grafici a dispersione, specifici per ogni serie di provini, dove tali attitudini sono sta-te evidenziasta-te da linee di sta-tendenza lineari, comuni a tutte le serie (tabelle dalla 4 alla 10). Nel primo grafico di ogni serie vengo-no messe in relazione la resistività al flusso sull’asse delle ordinate, e la densità sull’asse delle ascisse, mentre nel secondo grafico di ogni serie si evidenzia la relazione fra la per-meabilità sull’asse delle ordinate, e la