Figura 23.2: Silenziatore a riflessione e risuonatore.
Silenziatori a riflessione
I silenziatori a riflessione funzionano sul principio fisico della riflessione del suono verso la sor-gente sonora riducendo così l’energia sonora del fluido che si muove nel condotto.
Per tali silenziatori è importante, nell’installazione, verificarne la posizione in quanto è estre-mamente importante la geometria ed in particolare il dimensionamento della lunghezza del tratto di condotta a monte del silenziatore che dovrà essere in controfase alla frequenza più disturbante.
L’attenuazione del silenziatore è tanto maggiore quanto maggiori sono le riflessioni presenti. Infatti l’insieme di condotte e risuonatori in serie sono sfalsati tra di loro proprio per aumenta-re le riflessioni.
L’utilizzazione di tali silenziatori si ha preferibilmente in condotte di scarico di macchine a combustione (Figura 23.2)in quanto si hanno frequenze medio-basse e, non essendovi mate-riale poroso, mantengono inalterate nel tempo la loro efficacia. Ciò li rende particolarmente adatti per fluidi quali ossigeno o altri gas che non debbono essere a contatto con materiale organico o con materiale che possa favorire la formazione di ghiaccio.
Silenziatori a strozzamento e espansione
Vi sono inoltre i silenziatori a strozzamento ad espansione multipla in cui l’energia sono-ra viene ridotta per riflessione del suono verso la sorgente ed inoltre riducono il livello di rumore generato attraverso una espansione graduale (a salti) del flusso in pressione. Naturalmente maggiore è il numero di salti, minore sarà il salto di pressione relativo al singolo passaggio, per cui il limite di utilizzo di tali silenziatori è dato dalla capacità del sistema di consentire la massima contropressione. Si ricorda infatti che il minore differen-ziale di pressione tra monte e valle d’ogni salto (espansione) equivale ad una minore energia sonora generata (riflessione).
Questi silenziatori trovano impiego a valle di valvole di scarico di vapori o gas a pressione e sono formati da una serie di setti con percentuale di foratura differenziata e calcolata in modo da garantire salti di pressione e velocità di flusso relativi ad ogni espansore più bassi possi-bili. Solitamente tali silenziatori sono abbinati in serie a silenziatori ad assorbimento per ridur-re il numero d’espansori.
Per tali silenziatori è importante il tipo di materiale utilizzato e gli spessori degli espansori che devono essere in grado di resistere al colpo d’ariete dovuto alla rapida apertura della valvo-la, alle temperature di esercizio e sopratutto alla velocità d’attraversamento degli espansori che può raggiungere quella del suono.
con-Figura 23.3: Silenziatori a strozzamento ed espansione.
Figura 23.4: Particolare di un espansore per scarico vapore.
Figura 23.5: Sezione di un silenziatore risonante.
tropressione generata, nella tubazione a monte e quindi una diminuzione del rumore nella tubazione stessa che è funzione proprio della velocità del fluido (Figura 23.3-4).
Silenziatori risonanti
I silenziatori risonanti funzionano sul principio fisico del risuonatore e quindi dell’effetto riso-nante prodotto da un risonatore incorporato nella parte lunga del silenziatore. Per ampliare l’attenuazione si possono disporre più silenziatori con bande di frequenze diverse ovvero spesso sono accompagnati da una corona circolare di materiale fonoassorbente quali lane minerali supportato da lamiera metallica forata che sfruttando l’effetto assorbente prodotto dal passaggio del fluido in tale corona ne attenuano il livello di pressione sonora.
I fori sono in comunicazione con una camera di espansione, l’onda sonora incidente tali fori viene in parte assorbita dal materiale fonoassorbente ed in parte riflessa attenuando così l’e-nergia sonora che si propaga con il fluido. Sono molto selettivi nell’attenuazione ed hanno perdite di carico contenute.
Figura 23.6: Viste di un silenziatore risonante.
In generale tali silenziatori hanno un tratto corto a sezione maggiore ed uno più lungo a sezio-ne minore con una seziosezio-ne di gola di restringimento. La variaziosezio-ne di seziosezio-ne (restringimen-to) tra la parte corta e quella lunga, ne aumentano le prestazioni acustiche.
È importante per tali silenziatori, il dimensionamento della geometria per garantire la massi-ma insonorizzazione soprattutto nella banda di frequenze medio-basse lì dove si hanno ele-vati livelli di pressione sonora.
L’utilizzazione di questi silenziatori è particolarmente indicata per i motori diesel e ad accen-sione comandata come ad esempio nei gruppi di generazione e cogenerazione.
Possono essere con immissione del fluido assiale o radiale.
Il limite di tali silenziatori sta nel dimensionamento della geometria e meccanico e nella costru-zione del silenziatore (involucro esterno e parti interne) in quanto il flusso del fluido, se non correttamente dimensionato il silenziatore, può innescare fenomeni vibratori che a loro volta diventano potenziali sorgenti sonore. Infine altrettanto importante è la scelta dei materiali a seconda del tipo di fluido che vi passa in quanto il contatto fra i due deve essere compatibi-le con compatibi-le caratteristiche chimico-fisiche del materiacompatibi-le scelto e del fluido che vi passa, da ciò dipenderà l’efficienza nel tempo del silenziatore.
Nel campo delle misure di rumorosità negli ambienti di lavoro, la grandezza più direttamente correlata alla sollecitazione indotta sulle persone dalle onde sonore che si propagano per via aerea è, come ben noto, il livello di pressione sonora. Tuttavia non sempre questa grandezza è il descrittore più conveniente a cui fare riferimento; in particolare, nel campo specifico della bonifica acustica, in tutti quei casi dove occorre valutare le emissioni acustiche derivanti dal-l’installazione, o il trasferimento, di nuove macchine o impianti in un dato ambiente industria-le. Quando infatti si misura un livello di pressione sonora, il valore che si ottiene dipende, oltre che dall’energia irradiata dalla sorgente, dalla distanza e dal tipo di propagazione sonora che si determina tra la sorgente e il punto di ricezione.
Ecco allora che la grandezza acustica a cui si ricorre, quando si tratta di definire l’emissione sonora di una sorgente indipendentemente dalla distanza e dai fattori di variabilità ambienta-le precedentemente eambienta-lencati, è la potenza acustica, ovvero l’energia sonora irradiata, nel mezzo circostante, dalla sorgente nell’unità di tempo.
Un’importante, anche se circoscritta, eccezione a ciò è costituita dalle sorgenti di grandissi-me digrandissi-mensioni quali linee di assemblaggio, ricottura in continuo, filatoi, rotative, impianti di generazione termica, torcitoi, ecc. In questi casi, gli operatori addetti al controllo di tali mac-chine si trovano ad operare quasi esclusivamente all’interno del cosiddetto campo sonoro vicino, dove la propagazione del rumore è governata più dalle particolare caratteristiche di fre-quenza, direttività ed intensità dell’emissione sonora che dalle caratteristiche acustiche del-l’ambiente circostante. Ciò fa si che nella pratica il metodo più diffuso e conveniente per caratterizzare acusticamente tali sorgenti sia l’effettuazione di una serie di misure del livello di pressione sonora in punti esattamente prestabiliti, come d’altra parte prescritto anche a livel-lo legislativo. Il Decreto Legislativo n. 17/2010 stabilisce infatti che nel caso di macchinari industriali di grandissime dimensioni - non meglio specificate - l’indicazione di potenza acu-stica è sostituita dai livelli di pressione sonora rilevati in corrispondenza delle postazioni di lavoro proprie della macchina e/o in punti di misura prescelti tutt’intorno ad essa, ognuno situato a 100 cm di distanza dal suo perimetro di riferimento e ad 1,60 m. di altezza dal suolo o dalla piattaforma di accesso.
Mediante la potenza acustica è possibile:
• ricavare il livello di pressione sonora che, in uno specifico ambiente industriale e ad una specifica distanza, interesserà l’operatore preposto al controllo della macchina in questio-ne e/o i posti di lavoro circostanti;
• effettuare un confronto comparativo diretto della rumorosità emessa da macchine dello stesso tipo presenti sul mercato, come pure tra macchine differenti come tipo e/o dimensioni;