Programma corso: Programma corso:

(1)

25 gennaio 2016 1

Programma corso:

•Propagazione in campo libero, sorgenti puntiformi

•Propagazione in campo libero, sorgenti lineari

•Attenuazione in eccesso, assorbimento aria, vento, ostacoli, schermi antirumore

•Rumore ambientale prodotto dalle infrastrutture di trasporto e relativi limiti di legge

•Rumore ambientale prodotto da sorgenti fisse e relativi limiti di legge

•Tecniche di misura del rumore ambientale all'esterno ed all'interno

(2)

25 gennaio 2016 2

Elementi di base di Acustica Elementi di base di Acustica

Angelo Farina

Dip. di Ingegneria Industriale - Università di Parma Parco Area delle Scienze 181/A, 43100 Parma – Italy

angelo.farina@unipr.it

(3)

25 gennaio 2016 Elementi di base di Acustica 3

Sorgente sonora (1):

Sorgente sonora: superficie piana che si muove di moto armonico semplice ad una estremità di un condotto di lunghezza infinita nel quale si trova un mezzo elastico in quiete.

Compressioni

Rarefazioni

(4)

Sorgente sonora (2):

La superficie del pistone si muove di moto armonico semplice:

• spostamento = s = s_o cos(t),

• velocità = v = ds/dt = -s_o sen ( t),

• accelerazione = a = dv/dt = - ² s_o cos( t),

dove s_o rappresenta il valore dello spostamento massimo della superficie del pistone.

(5)

Mezzo elastico:

Le proprietà elastiche e la massa del mezzo elastico stabiliscono la

“velocità” con cui la perturbazione si trasmette e la quantità di energia meccanica trasferita dalla sorgente nella unità di tempo (W).

(6)

Velocità di propagazione e lunghezza d’onda:

La perturbazione, generata nel mezzo elastico dal movimento delle particelle a contatto con la superficie vibrante della sorgente, si propaga con una velocità “c₀” che, nel caso dell’aria secca e alla temperatura t (°C), vale:

• c₀ = (m/s)

la lunghezza d’onda “”, fissata la frequenza “f” del moto armonico della sorgente, dipende dal valore della velocità c₀ secondo la relazione:

•

f

(m)

c

₀

 



273



405 t 

(7)

Legame frequenza-lunghezza d’onda:

All’aumentare della frequenza si riduce la lunghezza d’onda della perturbazione sonora

(8)

Velocità di propagazione in mezzi diversi:

• Velocità del suono in acqua distillata

• Velocità del suono in mezzi diversi

• Velocità del suono in aria @ 20°C

 340 m/s

(9)

Grandezze fisiche:

Le grandezze fisiche più importanti che caratterizzano Elementi di base di Acustica sono:

• Pressione sonora p Pa

• Velocità delle particelle v m/s

• Densità di energia sonora D J/m

³

• Intensità sonora I W/m

²

• Potenza sonora W W

Grandezze di campo

Grandezze energetiche

(10)

Legame fra p e v:

In un’onda piana e progressiva, pressione e velocità delle particelle sono perfettamente proporzionali e sempre in fase fra loro.

Il legame tra la velocità delle particelle del mezzo elastico “v” e pressione acustica “p” vale:

• (kg/m² s)

dove ₀ è la densità del mezzo elastico ed il prodotto ₀ c₀ è detta impedenza acustica (Z) dell’onda piana (circa 400 kg/m² s)(rayl).

In casi diversi (ad esempio onda sferica) il rapporto p/v non è più costante, e le due grandezze possono essere sfasate (dunque Z diventa una grandezza complessa).

0

c

v

p   

(11)

Energia contenuta nel mezzo elastico:

Nel caso di onde piane in un mezzo elastico non viscoso, l’energia per unità di volume o densità di energia sonora “D” trasferita al mezzo è data dalla somma di due contributi:

• (J/m³) - ENERGIA CINETICA

dove v_eff è la velocità della superficie del pistone e, per onde piane in un mezzo non viscoso, anche delle particelle del mezzo.

• (J/m³) - ENERGIA POTENZIALE essa correla una grandezza direttamente misurabile, come il valore efficacie della pressione sonora “p_eff”, con l’energia immagazzinata causa la compressione elastica del mezzo.

2 0 0

2 eff

c p 2 D 1



 



2 eff

0 v

2 1 V

D  E   

(12)

Energia contenuta nel mezzo elastico:

Nel caso di onde piane, i due contributi suddetti sono fra loro uguali.

Nel caso generale di onde non piane, o in presenza di onde stazionarie (che rimbalzano avanti ed indietro) l’energia non è equamente suddivisa fra cinetica e potenziale, ed occorre valutare separatamente, in ciascun punto e in ciascun istante, i due contributi e sommarli:

(J/m_ ³)



 







 









 ₂

0 0

2 2 eff

eff

0 c

v p 2

1 V D E

In generale, quindi, la valutazione corretta del contenuto energetico del campo sonoro richiede la simultanea ed indipendente misurazione sia della pressione sonora, sia della velocità delle particelle (che è un vettore con 3 componenti cartesiane).

(13)

Intensità sonora:

L’Intensità sonora “I” è il parametro di valutazione del flusso di energia in una determinata superficie.

E’ definita come l’energia che nell’unità di tempo attraversa, in direzione normale, una superficie unitaria (W/m²).

L’intensità è un parametro vettoriale definito da un modulo, una direzione ed un verso:

Nel caso di onde piane, in un mezzo in quiete non viscoso, tra densità ed intensità di energia sonora, intercorre la relazione:

• I = D · c₀ (W/m²)



I

) , ( )

, ( )

,

( P t p P t v P t

I

^



 

(14)

Potenza sonora (1):

Descrive la capacità di emissione sonora di una sorgente e viene misurata in Watt (W). La potenza non può essere misurata direttamente, ma richiede metodi particolari per la sua determinazione.

La potenza sonora è un descrittore univoco di una sorgente sonora è, infatti, una quantità oggettiva indipendente dall’ambiente in cui la sorgente è posta.

(15)

Potenza sonora (2):

Considerata una superficie chiusa S che racchiude una sorgente sonora, la potenza acustica “W” emessa dalla sorgente è data dall’integrale dell’intensità sonora “I” sulla superficie considerata:

Nel caso in cui la superficie chiusa S sia scomponibile in N superfici S_i elementari, l’espressione della potenza sonora diventa:

 ^



^

S

I P t ndS

W ( , )









^N

i

i i

S I

W

1

(16)

Livelli sonori – scala dei decibel (1):

Cosa sono i decibel e perché si usano?:

Le potenze e le intensità sonore associate ai fenomeni che l’orecchio dell’uomo può percepire hanno un’ampia dinamica:

• 1 pW/m² (soglia dell’udibile)  1 W/m² (soglia del dolore)

• 20 Pa (soglia dell’udibile)  20 Pa (soglia del dolore)

Per questo motivo si fa uso di una scala logaritmica, nella quale, al valore della grandezza in esame, si fa corrispondere il logaritmo del rapporto tra quello stesso valore ed un valore prefissato di

“riferimento”.

Il vantaggio che deriva dall’uso della scala del decibel consiste nella evidente riduzione del campo di variabilità  riduzione della dinamica;

(17)

Livelli sonori – scala dei decibel (2):

Si definisce livello di pressione sonora “L_p” la quantità:

• L_p = 10 log p²/p_rif² = 20 log p/p_rif (dB) @ p_rif= 20 Pa Si definisce livello di velocità sonora “L_v” la quantità:

• L_v = 10 log v²/v_rif² = 20 log v/v_rif (dB) @ v_rif= 50 nm/s.

Si definisce livello di intensità sonora “L_I” la quantità:

• L_I = 10 log I/I_rif (dB) @ I_rif= 10^-12W/m². Si definisce livello di densità sonora “L_D” la quantità:

• L_D = 10 log D/D_rif (dB) @ D_rif = 3·10^-15 J/m³. Nel caso di onde piane, in un mezzo in quiete non viscoso (_oc_o = 400 rayl):

• p/v= _oc_o I = p²/_oc_o =D·c₀ => quindi L_p = L_v= L_I = L_D

(18)

Livelli sonori – scala dei decibel (3):

Si definisce infine livello di potenza sonora “L_W” la quantità:

• L_W = 10 log W/W_rif (dB) @ W_rif= 10^-12W.

Ma, mentre i 4 livelli “di campo” precedenti si identificano in un unico valore numerico (almeno nel caso dell’onda piana e progressiva), il livello di potenza assume, in generale, un valore assai diverso, sovente molto maggiore!

Sempre nel caso di onda piana e progressiva (pistone di area S all’estremità di un tubo), il legame fra livello di potenza e livello di intensità è:

• L_W = L_I + 10 log S/S_o =L_I+ 10 log S (dB)

Questa relazione, in realtà, è sempre vera, anche nel caso di altri tipi di onde, purchè la superficie S considerata rappresenti l’intera superficie attraverso cui la potenza emessa fuoriesce dalla sorgente.

(19)

Sistema uditivo umano:

Il sistema uditivo umano presenta una sensibilità meno accentuata alle frequenze molto basse (poche decine di Hz) ed a quelle elevate (oltre i 15kHz).

Per procurare la stessa sensazione sonora (phon) occorrono, a frequenze diverse, livelli di pressioni sonore diverse



suoni di stessa intensità ma frequenza diversa vengono percepiti dall’orecchio in modo diverso.

(20)

Filtri di “ponderazione”:

La sensibilità dell’orecchio varia al variare della frequenza.

Per considerare il fatto che suoni con pari valore di SPL ma con frequenza diversa vengano percepiti dall’uomo in modo diverso occorre utilizzare dei filtri di “pesatura”o “ponderazione”

• filtro di ponderazione “A”, comunemente impiegato e il cui andamento, si conforma alla risposta dell’orecchio umano [dB(A)].

• filtro di ponderazione “C”, impiegato per rumori prodotti dagli aeromobili [dB(C)].

(21)

Livello equivalente continuo (L

_eq_eq

): ):











 



^T

rif T

eq dt

p t p L T

0 2 2 ,

) ( log 1

10

Il livello sonoro equivalente continuo Leq (dB) viene definito come:

dove T è l’intervallo di tempo di integrazione, p(t) è il valore istantaneo della pressione e p_rif è la pressione di riferimento

• L_eq,T dB (misura lineare)

• L_Aeq,T dB(A) (misura pond. “A”)

(22)

Propagazione del suono in ambiente Propagazione del suono in ambiente

esterno

(23)

25 gennaio 2016 Propagazione in Esterno 23

Campo libero: equazione dell’onda sferica Campo libero: equazione dell’onda sferica

Si parte imponendo la condizione di velocità assegnata sulla superficie di una

“sfera pulsante” di raggio R:

v(R) = v

_max

e

ⁱ^

ei = cos() + i sin()

Risolvendo l’equazione di D’Alambert per r > R, si ottiene:

Ed infine, applicando la relazione di Eulero fra v e p, si ha:

k = /c numero d’onda

   

 

^ ^ ^

 e

^ik ^r ^R

e

ⁱ

ikR ikr r

v R r

v  



 







^ ^

1 ,

₂

1

2 max

  ^ ^ ^  ^ ^ ^

⁰



^max

^

^^ik^^r^^R^

^

ⁱ^

2

e ikR e

1 v i

R r

, 1

r

p

(24)

Campo libero: effetto di prossimità Campo libero: effetto di prossimità

Dalle espressioni precedenti, vediamo che in campo lontano (r>>) ho:

Questo però non è più vero in campo vicino ed intermedio.

Al tendere a zero del raggio r, p e v tendono ad essere:

v r

p  1 r  1

2

1 1

v r

p  r 

Quindi a breve distanza dalla sorgente la velocità tende a crescere molto più che la pressione.

(25)

Campo libero: effetto di prossimità Campo libero: effetto di prossimità

Se ho dunque un microfono che, anziché essere sensibile alla sola pressione (omnidirezionale) è sensibile anche parzialmente alla velocità (cardioide), esso tenderà a ricevere un segnale più forte a bassa frequenza, allorché esso è posto a breve distanza dalla sorgente (bocca): questo è il famoso “effetto di prossimità” usato dai cantanti per ottenere effetti di esaltazione delle basse frequenze allorche’ “mangiano il microfono”.

(26)

Campo libero: Impedenza Campo libero: Impedenza

Calcolando l’impedenza del campo (z=p/v) abbiamo:

Questa espressione ci dice che, quando r è grande, si ottiene la stessa impedenza dell’onda piana e progressiva, con pressione e velocità in fase.

Viceversa, avvicinandosi alla sorgente, il modulo dell’impedenza tende a zero (poca pressione, tanta velocità), e pressione e velocità tendono a sfasarsi di 90°.

Conseguentemente, diventa sempre più difficile per una sfera vibrante di dimensioni piccole rispetto alla lunghezza d’onda comunicare efficacemente energia al campo acustico.

( )

0

( )

1 i r

Z r r R

ikr

  



(27)

Campo libero: Impedenza

(28)

Campo libero: divergenza geometrica Campo libero: divergenza geometrica

Al crescere della distanza dalla sorgente, aumenta la superficie su cui la potenza sonora emessa si distribuisce

(29)

Campo libero: divergenza geometrica Campo libero: divergenza geometrica

Supponendo che la sorgente emetta una potenza sonora W, si ha:

4 r

2

W S

I W

 



Da cui, passando ai dB:

2 0

0 0

0 0 0

2

0 2

0

log 4 10

log 1 10 log

10 log

4 10 log 4 10

log 10 log

10     ^





























 r

I W W

W W

W I

r W I

L_I I

 



r log 20

11 L

L _I  _W  

(30)

Campo libero: propagazione Campo libero: propagazione

La condizione di campo libero presuppone l’assenza di superfici riflettenti ed ostacoli che potrebbero disturbare il fronte d’onda (spazio aperto).

Il campo libero può essere ottenuto in laboratorio, nelle “camere anecoiche”, realizzate in modo da ridurre al minimo possibile l’energia riflessa dalle pareti che confinano la camera.

Nel caso di onde acustiche sferiche prodotte da sorgenti puntiformi, il valore del livello di pressione sonora L_p alla distanza r dalla sorgente, risulta:

•

L

_I

= L

_p

= L

_W

- 20 log r - 11 + 10 log Q (dB)

dove L_W è il livello di potenza sonora della sorgente e Q è il fattore di direttività.

Si può notare che ad ogni raddoppio della distanza sorgente-ascoltatore, il livello di pressione sonora diminuisce di 6 dB.

(31)

Campo libero: direttività (1) Campo libero: direttività (1)

Solitamente un campo acustico generato da una sorgente sonora ha una emissione di energia sonora diversa secondo le varie direzioni, si definisce pertanto il “fattore di direttività” Q come:

• Q = I_ / I₀ dove I_ è l’intensità sonora nella direzione  e I₀ è l’intensità sonora che avrebbe il campo acustico in quel punto, se la sorgente fosse omnidirezionale.

Oltre a tale valore si definisce anche l’indice di direttività D, dato dalla relazione:

• D = 10 log Q (dB)

Occorre notare che il valore di Q dipende dalla frequenza e che normalmente aumenta con essa.

(32)

Campo libero: direttività (2) Campo libero: direttività (2)

• Q = 1  Sorgente puntiforme sferica

• Q = 2  Sorg. punt. sfer. posta su un piano perfettamente riflettente

• Q = 4  Sorg. punt. sfer. posta in un angolo tra due sup. riflettenti

• Q = 8  Sorg. punt. sfer. posta in un angolo tra tre sup. riflettenti

(33)

Propagazione del suono in ambiente Propagazione del suono in ambiente

esterno – sorgenti lineari

(34)

25 gennaio 2016 Legislazione sul rumore ambientale 34

Campo Cilindrico Coerente Campo Cilindrico Coerente

• La potenza si distribuisce su una superficie cilindrica:

   

 r L

L

W r L

W W

W I

L r W I

L I

L r W S

I W

W I

o o

I

lg 10 8

'

lg 10 2

lg 10 lg

2 10 lg 2 10

lg 10 lg

10 2

















 





 



















 



 





















 





 



 





 



 



r

L

In cui Lw’ e’ il livello di potenza per metro di lunghezza

(35)

Sorgente Lineare coerente ed incoerente Sorgente Lineare coerente ed incoerente

Per molte sorgenti sonore ha più senso considerare l’ipotesi di sorgente lineare, anzichè di sorgente puntiforme: pensiamo a strade, ferrovie, alla pista degli aeroporti, etc.

Geometria sorgente lineare - ricevitore nel caso di sorgente continua incoerente - in questo caso la propagazione avviene con redistribuzione della potenza sonora su un fronte di propagazione cilindrico:

r

R

r’(x)

dx X

O

W’=dW/dx

) (

8 log

10

) (

6 log

10

coerente emissione

r L

L

incoerente emissione

r L

L

W p











In cui L_W’ è il livello di potenza per metro di sorgente









 

 dx

r I W

' 4

'



(36)

Strada come sequenza di sorgenti puntiformi Strada come sequenza di sorgenti puntiformi

d

V (km/h)

ESEMPIO:

• V = 50 km/h

• Q = 500 veicoli/h

• L

_w,1veic

= 90 dB(A) Da cui:

• d = V/Q = 50000/500 = 100 m

• L

_w

’ = L

_w,1veic

– 10·log

₁₀

(d) = 90 – 10·log

₁₀

(100) = 70 dB(A) Per cui, alla distanza r = 50 m, avremo un livello sonoro:

• L

_p,50m

= L

w

’ – 10·log

10

(r) – 6 = 70 – 10·log

10

(50) – 6 = 47 dB(A)

(37)

Definizione di SEL (Single Event Level) Definizione di SEL (Single Event Level)

s T T

Leq T

SEL 10 log

₀

1

0

10

 



 



 





Il SEL e’ il livello equivalente ricompattato in un secondo

45 55 65 75 85 95

Livello Sonoro in dB(A)

0 10 20 30 40 50

Tempo (s)

Fokker 50 - Esponenziale - FAST

Leq SEL

(38)

Legame fra SEL e Lw’

  6 log

1000 10 log

10

₁₀

  

₁₀





 





 



 r

V Lw Q

Leq

 

⁷^.⁵ ⁶ ¹⁰ ^log



³⁶⁰⁰



log 1000 10

log 1

10 ₁₀    ₁₀    ₁₀



 





 



 Lw V

SEL

Abbiamo stabilito che:

Poiche’ SEL e’ valutato alla distanza standard r = 7.5 m, ma va riferito ad 1 solo dei Q veicoli transitati in una ora, abbiamo

  ⁹ ^. ¹⁹

log

10 

₁₀



 Lw V

SEL

Alla velocita’ V=50 km/h, abbiamo quindi:

SEL = Lw – 26.19 dB(A)

(39)

Calcolo del profilo temporale Calcolo del profilo temporale

r

R

r’(x) O x

Lw

v (m/s)

   

¹¹

log 10

) (

11 '

log 10

) (

2 2 10

2 10





















t v r

Lw t

Lp

x r

Lw t

Lp

(40)

Effetto della velocita’

Il livello di potenza Lw cresce con la velocita’ a partire dai 30 km/h

6 dB/radd.

Motore

Rotolamento

Aerodinamica

(41)

Calcolo del profilo temporale Calcolo del profilo temporale

Al crescere della velocita’ il profilo diventa piu’ aguzzo

(42)

SEL al variare della velocita’

Il SEL presenta un minimo attorno ai 70 km/h

3 dB/radd.

-3 dB

/radd.

(43)

SEL al variare della velocita’

Il SEL ( e dunque Leq) presenta un minimo attorno ai 70 km/h

(44)

Propagazione del suono in ambiente Propagazione del suono in ambiente

esterno – attenuazione in eccesso

(45)

Campo libero: attenuazione in eccesso Campo libero: attenuazione in eccesso

Oltre all’attenuazione dovuta alla distanza (- 20 log r ), un fronte sonoro che si propaga nel campo libero subisce altre attenuazioni dovute a:

• assorbimento causato dall’aria

• assorbimento causato dalle superfici con cui il fronte viene in contatto (diversi tipi di terreno, alberi e vegetazione)

• condizioni meteorologiche (pioggia, neve, nebbia, velocità del vento, ecc)

• ostacoli (argini, dune, schermi, edifici, etc.)

per tener conto di tutti questi fenomeni si introduce nella relazione di propagazione un generico termine L, espresso in dB, pertanto si ottiene:

• L_I = L_p = L_W - 20 log r - 11 + 10 log Q - L (dB)

In genere si tratta di attenuazioni che diventano significative a notevole distanza dalla sorgente.

(46)

Campo libero: effetto del gradiente di temperatura Campo libero: effetto del gradiente di temperatura

Figura 1: Andamento normale della temperatura e dei raggi sonori

Figura 2: Andamento della temperatura e dei raggi sonori in caso di inversione termica

(47)

Campo libero: effetto del gradiente del vento Campo libero: effetto del gradiente del vento

Figura 4: Composizione vettoriale del vento con i raggi sonori

Figura 5: Effetto di curvatura del vento sui raggi sonori

(48)

Campo libero: assorbimento dell’aria Campo libero: assorbimento dell’aria

Coefficienti di assorbimento acustico dell'aria in dB/km (dalla Norma ISO 9613-1) per alcune combinazioni di temperatura e umidità relativa dell'aria,

Frequenze centrali di banda di ottava

T(°C) U,R,(%) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

10 70 0,12 0,41 1,04 1,93 3,66 9,66 32,8 117,0

15 20 0,27 0,65 1,22 2,70 8,17 28,2 88,8 202,0

15 50 0,14 0,48 1,22 2,24 4,16 10,8 36,2 129,0

15 80 0,09 0,34 1,07 2,40 4,15 8,31 23,7 82,8

20 70 0,09 0,34 1,13 2,80 4,98 9,02 22,9 76,6

30 70 0,07 0,26 0,96 3,14 7,41 12,7 23,1 59,3

(49)

Propagazione del suono in ambiente Propagazione del suono in ambiente

esterno – barriere

(50)

Campo libero: barriere acustiche (1) Campo libero: barriere acustiche (1)

L’efficienza acustica di una barriera è rappresentata dall’isolamento acustico L:

L = (L_To) - (L_Tb) (dB)

dove L_To e L_Tb sono i livelli sonori in un certo punto in assenza ed in presenza della barriera.

Nel caso più generale l’energia acustica emessa dalla sorgente (S) raggiungerà l’ascoltatore (A) attraverso la barriera, seguendo i diversi percorsi:

- diffrazione sul bordo superiore e sui bordi laterali della barriera (B,C,D), - trasmissione attraverso lo schermo (SA),

- riflessioni e diffrazioni prodotte da sup. investite dal campo acustico della sorgente (SEA).

(51)

Campo libero: barriere acustiche (2) Campo libero: barriere acustiche (2)

Nel caso di una barriera di altezza h ed infinitamente lunga, l’energia che raggiunge l’ascoltatore è quella trasmessa per diffrazione e l’isolamento della barriera può essere valutato attraverso la relazione:

• L_d= 10 log (3+20 N) per N>0 (sorg. puntiforme)

• Ld = 10 log (2+5.5 N) per N>0 (sorg. lineare)

dove N rappresenta il numero di Fresnel definito dalla relazione:

• N = 2 / = 2 (SB + BA -SA)/

essendo  la lunghezza d’onda della perturbazione sonora e  la diff. di cammino.

(52)

Campo libero: barriere acustiche (3) Campo libero: barriere acustiche (3)

Se la barriera presenta una lunghezza finita, occorre considerare anche la diffrazione attraverso i bordi laterali della barriera (N1, N2) e si scriverà:

• L = L_d - 10 log (1 + N/N₁ + N/N₂) (dB) valida per valori di N, N₁, N₂ > 1.

Per ridurre l’influenza della diffrazione laterale (<2 dB), occorre che la larghezza della barriera sia almeno uguale a 4 o 5 volte la sua altezza effettiva.

(53)

Grafico relazione di Maekawa

sorgente puntiforme

(54)

Grafico relazione di Maekawa

(55)

Campo libero: barriere acustiche (4) Campo libero: barriere acustiche (4)

Osservazioni:

Il valore dell’abbattimento acustico di una barriera dipende dalla frequenza del suono emesso dalla sorgente:

• minore è la frequenza  minore è l’abbattim. acustico ottenibile.

Per poter giungere ad una previsione della attenuazione acustica ottenibile da una barriera è quindi indispensabile conoscere lo spettro sonoro emesso dalla sorgente; in questo caso è possibile giungere ad un valore globale dell’isolamento acustico della barriera in funzione dei soli parametrici geometrici del sistema sorgente- barriera-ascoltatore.

(56)

La legislazione sul rumore ambientale

Università degli Studi di Parma

Angelo Farina – HTTP://pcfarina.eng.unipr.it – farina@unipr.it

(57)

Argomenti

• Attuale quadro legislativo italiano

• I parametri attualmente in vigore:

– L

_eq,giorno

– L

_eq,notte

– L

differenziale

• I limiti attualmente in vigore

• La zonizzazione acustica del Comune di

Parma

(58)

Attuale quadro legislativo

• DPCM 1 marzo 1991

• Legge Quadro sull’inquinamento acustico (L. 447/1995)

• D.Min.Amb. 11/12/1996 (Applicazione del criterio

differenziale per gli impianti a ciclo produttivo continuo)

• DPCM 14/11/1997 (Determinazione dei valori limiti delle sorgenti sonore)

• D.Min.Amb. 16/3/1998 (Tecniche di rilevamento e di misurazione dell’inquinamento acustico)

• DPR 459 del 18/11/1998 (Regolamento del rumore ferroviario)

• DPR 142 del 30/06/2004 (Regolamento del rumore

stradale)

(59)

I parametri acustici in vigore

• Livello equivalente diurno (L

_eq,giorno

):

valore medio energetico ottenuto sull’intero periodo diurno (dalle 06 alle 22)

• Livello equivalente notturno (L

_eq,notte

):

valore medio energetico ottenuto sull’intero periodo notturno (dalle 22 alle 06)

• Livello differenziale (L

_diff

):

differenza fra i livelli equivalenti misurati su brevi periodi, corrispondenti rispettivamente al funzionamento ed allo spegnimento di una specifica sorgente sonora di tipo fisso.

• I primi 2 si misurano all’esterno degli edifici, il livello

differenziale si misura all’interno delle abitazioni

(60)

Esempio di Leq diurno e notturno

Microfono ad 1m dalla facciata riflettente

(61)

Esempio di Leq diurno e notturno

Leq,1minuto - Via Duca Alessandro 20

30 40 50 60 70 80 90

22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 Ora

Leq (dBA)

Leq,1min Leq,notte Leq,giorno

L_eq,notte= 57.1 dBA

L_eq,giorno= 67.7 dBA

(62)

Cursor: 20/09/2001 13:52:40.700 - 13:52:40.800 LAeq=55.2 dB LASMax=55.6 dB LAF(Inst)=55.2 dB

%14 - Fast Logged in Calculations

13:50:30 13:51:00 13:51:30 13:52:00 13:52:30

45 50 55 60

Specific 1 Residual

dB

LAeq

Esempio di Livello Differenziale

L_eq,res= 48.7 dBA

L_eq,amb.= 56.9 dBA

L_diff= 8.2 dBA

(63)

Spettro in terzi d'ottava dei livelli minimi Fast

CT

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500

Frequenza (Hz)

Lmin,fast (dB)

Correzione Tonale

• Se il rumore presenta un picco tonale rilevante, si applica una maggiorazione del valore misurato pari a +3 dBA

Il livello di questa banda supera di oltre 5 dB i livelli

delle due bande adiacenti

(64)

25 gennaio 2016 Legislazione sul rumore ambientale 64 Verifica toni puri con ISO 226

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500

Frequenza (Hz)

Lmin,fast (dB)

Spettro Sper.

100 Phon 90 Phon 80 Phon 70 Phon 60 Phon 50 Phon 40 Phon 30 Phon 20 Phon 10 Phon

Correzione Tonale (2)

• Tuttavia, la maggiorazione va applicata soltanto se il picco rilevato risulta intercettare la isofonica piu’ alta

Componente tonale che NON intercetta la isofonica

piu’ alta di tutto lo spettro

(65)

Correzione Impulsiva

• Se il rumore presenta un successione di eventi

impulsivi si applica una maggiorazione di +3 dBA

L’evento è impulsivo se il valore massimo Impulse supera il massimo Slow di almeno 6 dB

(66)

Correzione Impulsiva

• Si verifica la componente impulsiva, indi si applica la penalizzazione di +3 dB(A), allorchè:

1.la differenza tra LAImax (Max. Impulse) ed LASmax (Max. Slow) è per ogni evento superiore a 6 dB;

2.la durata dell’evento a -10 dB dal valore LAFmax (Max. Fast) è inferiore a 1 s.

3.l’evento impulsivo è ripetitivo (almeno 10 volte/ora di

giorno e 2 volte/ora di notte)

(67)

Limiti di rumorosità vigenti

GIORNO NOTTE Livello Differenziale 5 3

Classe di destinazione d’uso L_eq,giorno L_eq,notte 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

(68)

Nuova

Zonizzazione acustica del

Comune di Parma

• Sostituisce la prima del marzo 1998

• Adottata il 24 luglio 2003

• 60 gg. di osservazioni

• Approvazione definitiva

nel mese di luglio 2005

(69)

Il principio di scalarità

• In linea generale, occorre sempre evitare il contatto fra aree adiacenti con classe di destinazione d’uso che differisca di più di una classe.

I

II

III

IV

V

VI

(70)

Eccezioni al principio di scalarità

• Le classi I mantengono la loro classe anche se sono in adiacenza ad aree di classe molto più elevata

I

II

III

IV

V

VI

(71)

Misura della pressione acustica

(72)

Il fonometro Il fonometro

La grandezza misurata con il fonometro è, espresso in dB, il livello del valore quadratico medio della pressione sonora p_rms che nel generico intervallo di tempo T vale:

con

2

0

log

10 

 



 

p

Lp p^rms ^p^rms ^ _T



^T ^p ^t ^dt

0

2( ) 1

(73)

Struttura del fonometro:

La grandezza misurata con il fonometro è, espresso in dB, il livello del valore quadratico medio della pressione sonora p_rms, o più semplicemente Livello Equivalente, che nel generico intervallo di tempo T vale:

con

2

0

log

10 

 



 

p

Lp p^rms ^p^rms ^ _T



^T ^p ^t ^dt

0

2( ) 1

(74)

Livello equivalente continuo (L

_eq_eq

): ):











 



^T

rif T

eq dt

p t p L T

0 2 2 ,

) ( log 1

10

Il livello sonoro equivalente continuo Leq (dB) viene definito come:

dove T è l’intervallo di tempo di integrazione, p(t) è il valore istantaneo della pressione e p_rif è la pressione di riferimento

• L_eq,T dB (misura lineare)

• L_Aeq,T dB(A) (misura pond. “A”)

(75)

Valori RMS esponenziali: Slow, Fast, Impulse Valori RMS esponenziali: Slow, Fast, Impulse

Oltre alla misura del livello mediato linearmente nel tempo T (detto anche Livello Equivalente), i fonometri possono operare anche con una media esponenziale, che fornisce valori di livello sonoro “istantanei” calcolati con media esponenziale con tre possibili diverse costanti di tempo T_C :

In cui t vale:

• T_C = 1 s – SLOW

• T_C = 125 ms – FAST

• T_C = 35 ms in salita, 1.5 s in discesa – IMPULSE

In modalità esponenziale, il fonometro tende via via a “dimenticare” gli eventi passati……

 1

SLOW

Lin, 1s

 

^ ^{ }



^ ^

0

2( )

1 e p t dt

p T ^T

t

rms  

Programma corso: Programma corso:

Programma corso:

Programma corso:

Elementi di base di Acustica Elementi di base di Acustica

Sorgente sonora (1):

Sorgente sonora (1):

Sorgente sonora: superficie piana che si muove di moto armonico semplice ad una estremità di un condotto di lunghezza infinita nel quale si trova un mezzo elastico in quiete.

Sorgente sonora (2):

Sorgente sonora (2):

Mezzo elastico:

Mezzo elastico:

Velocità di propagazione e lunghezza d’onda:

Velocità di propagazione e lunghezza d’onda:

f

c

 





Legame frequenza-lunghezza d’onda:

Legame frequenza-lunghezza d’onda:

Velocità di propagazione in mezzi diversi:

Velocità di propagazione in mezzi diversi:

Grandezze fisiche:

Grandezze fisiche:

Le grandezze fisiche più importanti che caratterizzano Elementi di base di Acustica sono:

• Pressione sonora p Pa

• Velocità delle particelle v m/s

• Densità di energia sonora D J/m

• Intensità sonora I W/m

• Potenza sonora W W

Legame fra p e v:

Legame fra p e v:

c

v

p   

Energia contenuta nel mezzo elastico:

Energia contenuta nel mezzo elastico:

Energia contenuta nel mezzo elastico:

Energia contenuta nel mezzo elastico:

Intensità sonora:

Intensità sonora:

I

) , ( )

, ( )

,

( P t p P t v P t

I

 

Potenza sonora (1):

Potenza sonora (1):

Potenza sonora (2):

Potenza sonora (2):

 



I P t ndS

W ( , )







S I

W

Livelli sonori – scala dei decibel (1):

Livelli sonori – scala dei decibel (1):

Livelli sonori – scala dei decibel (2):

Livelli sonori – scala dei decibel (2):

Livelli sonori – scala dei decibel (3):

Livelli sonori – scala dei decibel (3):

Sistema uditivo umano:

Sistema uditivo umano:



Filtri di “ponderazione”:

Filtri di “ponderazione”:

Livello equivalente continuo (L

Livello equivalente continuo (L

): ):



Propagazione del suono in ambiente Propagazione del suono in ambiente

esterno

esterno

Campo libero: equazione dell’onda sferica Campo libero: equazione dell’onda sferica

 ^

  ^ ^ ^  ^ ^ ^

^

^

L _I  _W  