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Coefficienti di fonoassorbimento

Coefficienti di fonoassorbimento – Comprendere e valutare le prestazioni acustiche dei materiali fonoassorbenti

Per chi affronti l’argomento della correzione acustica degli ambienti interni per la prima volta e senza specifiche competenze di settore, l’approccio ai temi principali può talvolta sembrare un po’ ostico, con qualche difficolta nell’individuare un punto di partenza.

Se parlassimo di qualità di ascolto nei teatri o nelle sale musicali, il tutto sarebbe un po’ più complesso, ma se ci riferiamo a comuni ambienti di vita quotidiana, quali ad esempio uffici, aule scolastiche o ristoranti, il tutto può essere ricondotto al tema della gestione del riverbero e si tratterà pertanto di valutare quali e quante superfici fonoassorbenti collocare su pareti e/o soffitto.
Una volta compresa la necessità di installare alcuni elementi fonoassorbenti, si tratta di passare alla successiva fase un po’ più complessa (… ma in realtà non molto) della scelta dei pannelli, dove è necessario saper leggere i valori prestazionali riportati nelle schede tecniche dei prodotti.

L’assenza di una norma di riferimento univoca per tutti i settori, associata talvolta ad un approccio tecnico e commerciale poco lineare di alcuni produttori, volto ad evidenziare improbabili prestazioni acustiche, non concorre di certo a semplificare le cose.

Abbiamo pertanto sviluppato questa mini-guida che vuole essere una sorta di traccia progettuale nella scelta dei materiali fonoassorbenti, per il trattamento acustico degli ambienti.

 

Coefficiente-di-fonoassorbimento

Riflessione totale di una superficie edile comune e riflessione parziale di una superficie fonoassorbente

 

PANNELLI FONOASSORBENTI

Come abbiamo potuto vedere in altre pagine di questo sito, l’acustica interna degli ambienti oltre ad essere condizionata dagli aspetti dimensionali e volumetrici degli spazi, è determinata in modo prevalente dalle caratteristiche fisiche dei materiali che costituiscono le superfici.

In presenza di superfici di parete, pavimento e soffitto molto lineari e lisci e soprattutto con consistenza materica molto pesante e compatta, caratteristica peraltro comune alla maggior parte dei materiali edili, avremo una condizione di elevata riflessione acustica.

In altri termini, le onde sonore che incidono sulle superfici, verranno nuovamente riflesse verso le nostre orecchie, sommandosi al suono iniziale, incrementando pertanto il livello generale di rumore.

In alternativa se all’interno degli ambienti sono presenti dei pannelli fonoassorbenti, solo una minima quota del suono incidente verrà nuovamente riflessa e il rumore si manterrà sul livello iniziale.

Questo ci permette intanto di porre un primo importante punto fermo, evidenziando che i pannelli fonoassorbenti non sono in nessun caso in grado di ridurre il suono originario di una qualsiasi sorgente sonora, ma possono agire solo su quella parte del suono che viene aumentata dalle riflessioni.

Riportiamo per semplicità di comprensione un esempio pratico che spiega la funzione dei pannelli fonoassorbenti:

 

1) Io ho una radio accesa ad un volume medio (diciamo 70 dB - decibel), in un luogo aperto e privo di superfici riflettenti, quali ad esempio un prato in un parco pubblico, ed in questo caso alle mie orecchie arriverà un suono di 70 dB (in sostanza solo il valore della sorgente sonora senza altre riflessioni).    

2) Mi sposto successivamente con la medesima radio e senza variare il volume, in una stanza della mia abitazione totalmente vuota (come ad esempio quando si tinteggiano le pareti) e pertanto priva di arredi, senza tappeti, tende o altre superfici fonoassorbenti. In questo caso tutte le superfici risulteranno fortemente riflettenti ed amplificheranno il suono originario della radio, portando il rumore generale all’incirca ad un valore di 80 dB (sorgente 70 dB + riflessioni 10 dB).  

3) Se ora mi sposto in una seconda stanza della mia abitazione (senza variare il volume della radio), supponendo di trovarci in un nuovo ambiente totalmente arredato, con divani, tappeti, tende, etc., il volume che arriverà alle mie orecchie risulterà un valore intermedio compreso tra 70 e 80 dB, ad esempio 75 dB, dovuto alla radio (sempre 70 dB) a cui si sommano un po’ di riflessioni (molto più ridotte rispetto alla prima stanza totalmente vuota).

4) Se ipotizziamo ora di andare in una terza stanza, che risulta totalmente rivestita al 100% con i migliori pannelli fonoassorbenti sul mercato (assorbimento 0,99), mantenendo invariato il volume della radio, potrò udire nuovamente un suono prossimo a 70 dB, poiché avrò tagliato quasi tutte le riflessioni.

5) Si deve però ribadire che in nessun caso e con nessun intervento acustico potrò mai raggiungere un valore inferiore a 70 dB.

COS’E’ IL FONOASSORBIMENTO
Il fonoassorbimento è per semplicità la capacità di un materiale di trattenere una parte del suono che lo raggiunge.

Il fenomeno dell’assorbimento acustico è in realtà facilmente spiegabile osservando la natura fisica stessa dei materiali fonoassorbenti, che hanno sempre una struttura spugnosa o porosa e pertanto con una elevata percentuale di cavità vuote rispetto alle parti piene e dense.

All’interno di tali cavità sono presenti delle piccole particelle di aria che vengono agitate e spostate dal flusso dalle onde sonore che raggiunge le superfici, e che con il loro moto trasformano il suono in calore disperdendolo in una altra forma di energia.

Relativamente alla caratteristica dei pannelli fonoassorbenti di consentire il passaggio dell’aria al loro interno, deve necessariamente essere fatto un rapido cenno al concetto di Resistenza (o Resistività) al Flusso, che misura la capacità del materiale di permettere il transito dell’aria, pur opponendo al contempo un poco di resistenza al passaggio.

Se il materiale consentisse infatti un flusso totale dell’aria senza alcuna azione frenante, non si avrebbe la trasformazione dell’onda sonora in calore.

Un buon materiale fonossorbente è pertanto in grado di bilanciare queste due necessità, favorendo il flusso dell’aria in un labirinto interconnesso e continuo di cavità, opponendo al contempo una quota di resistenza al passaggio.

Da ciò si comprende che se un materiale risulta denso, rigido al tatto o troppo sottile, sarà conseguentemente scarsamente fonoassorbente.

Il valore prestazionale di un materiale fonoassorbente (coefficiente denominato alfa α e da non confondere con il valore A di seguito spiegato), sarà pertanto sempre compreso tra 0 e 1.
Valori prestazionali di assorbimento acustico (α) superiori ad 1 non sono quindi fisicamente plausibili, poiché si tratta in sostanza di una percentuale del suono trattenuto rispetto a quello ricevuto.

Ingrandimento-pannello-fonoassorbente

Esempio di materiale fonoassorbente con struttura porosa

 

COS’E’ IL COEFFICIENTE DI FONOASSORBIMENTO
All’interno delle schede tecniche dei prodotti acustici è di norma possibile trovare i valori prestazionali di fonoassorbimento dei vari materiali, espressi in molteplici modi.

Vediamo di cosa si tratta e come si possono valutare e paragonare i singoli indici.

  1. Curva di fonoassorbimento

Una delle modalità più frequenti è quella rappresentata nel diagramma di seguito riportato e si tratta in questo cosa della cosiddetta curva di fonoassorbimento, in cui è possibile leggere i singoli coefficienti di assorbimento per ogni frequenza.

 

Coefficienti-di-fonoassorbimento

Curva di fonoassorbimento con valori (α) per ogni frequenza

Questa è in genere la metodologia tecnicamente più completa ed apprezzata dai professionisti dell’acustica applicata, poiché consente di analizzare il risultato finale per ogni singola frequenza sonora.
Vedremo inoltre di seguito che ogni altra modalità di rappresentazione degli indici di fonoassorbimento non è che una diretta conseguenza di questo diagramma.
I valori vengono in questo caso utilizzati nei calcoli con il Metodo di Sabine, tramite cui si possono ricavare i valori di A (Area equivalente di assorbimento acustico o per semplicità Assorbimento totale) per le varie frequenze.
Per un approfondimento vedasi anche la pagina di questo sito dedicata alla Formula di Sabine ed al Calcolo del Tempo di Riverberazione. https://www.acustico.com/approfondimenti/calcolare-tempo-di-riverberazioneT60.html
Per riportare il tutto ad un esempio pratico si consideri che nella maggior parte dei casi di progettazione acustica ci si limita al range di frequenze compreso tra 315 e 4000 Hz (Hertz), che corrisponde in sostanza all’estensione della voce umana.
Se ad esempio intendo calcolare il valore di (A) alla frequenza di 500 Hz e ipotizzo di posizionare 1 mq di pannelli fonoassorbenti, avrò la seguente condizione:
A 500 Hz = s (superficie pannelli) x α (0,86) = 1 x 0,86 = 0,86

  1. Valore A area equivalente di assorbimento acustico o assorbimento totale

Nei cataloghi tecnici di molti produttori di pannelli fonoassorbenti viene spesso riportato direttamente il valore di (A) per ogni singola dimensione di pannello fonoassorbente, indicando i valori di A per le 2 frequenze centrali di 500 e 1000 Hz.
Se torniamo per un momento ai valori indicati nel diagramma precedente, se volessi per ipotesi collocare un pannello di dimensioni 2,40 x 1,20 mt e pertanto con superficie pari a 2,88 mq  ed un coefficiente α a 500 Hz di 0,86, otterrei un valore A 500 Hz pari a circa 2,48.
Ed ecco qui spiegato il motivo per cui in taluni casi, osservando i cataloghi tecnici emergono ad un primo sguardo dei valori di assorbimento acustico che paiono elevatissimi (e nel caso di pannelli baffles bifacciali sospesi possono addirittura raddoppiare), ma che sono in sostanza semplicemente parametrati sulla dimensione del pannello.

  1. Classe di fonoassorbimento

Per fornire ai progettisti un metodo semplificato per valutare le prestazioni di fonoassorbimento sono state introdotte le Classi di Fonoassorbimento con la norma UNI EN ISO 11654:1998 (Acustica - Assorbitori acustici per l'edilizia - Valutazione dell'assorbimento acustico), che prevedono una classificazione dei materiali fonoassorbenti con indici di prestazione compresi tra A ed E.
La norma specifica un metodo che consente di convertire i valori del coefficiente di assorbimento acustico dipendenti dalle varie frequenze (vedasi diagramma precedente con curva di assorbimento acustico) in un unico indice di valutazione di facile lettura.

  1. αw 

Classe di fonoassorbimento

  1. 0.95 – 0.90

 A (altamente assorbente)

0.85 – 0.80

 B (altamente assorbente)

0.75 – 0.70 – 0.65 – 0.60

 C (molto assorbente)

0.55 – 0.50 – 0.45 – 0.40 – 0.35 – 0.30

 D (assorbente)

0.25 – 0.20 – 0.15

 E (poco assorbente)

0.10 – 0.05 – 0.00

Non classificato (riflettente)

 

Senza entrare nel merito dei metodi di calcolo per convertire la curva di fonoassorbimento in un valore univoco (Classe), e nello spirito di estrema semplificazione della presente guida, si consideri che la Classe di Fonoassorbimento corrisponde indicativamente e con minimo scarto al valore leggibile nella curva alla frequenza dei 500 Hz.
Considerando il precedente caso pratico con valore di alfa (α) a 500 Hz pari a 0,86 si avrà pertanto una Classe di Fonoassorbimento dei pannelli indicativamente corrispondente alla Classe B.