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
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t
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Coefficiente di trasmissione
Coefficiente di riflessione
i
ri
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Coefficiente di
assorbimento apparente
Per il principio di conservazione dell’energia: + + = 1
wI
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wR
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Coefficiente di assorbimento
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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Coefficiente di assorbimento
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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Coefficiente di assorbimento
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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Risuonatori di Helmoltz: assorbimento per risonanza in cavità
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Assorbimento per risonanza in cavitàAcustica 5
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Assorbimento con pannelli vibrantiAcustica 5
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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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Baffles, corpi sospesi, elementi prismaticiAcustica 5
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Diffusori
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Esempi di applicazione
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Esempi di applicazione
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