Il controllo del rumore in ambiente industriale rappresenta quasi sempre per il tecnico una sfida importante. Il processo coinvolge infatti la valutazione preliminare, lo studio e progettazione delle soluzioni da mettere in atto e la verifica dei risultati previsti. Tutto ciò però non può prescindere dalle esigenze del committente che spesso è chiamato a fare investimenti economici onerosi, pertanto si aspetta risultati garantiti.
Il tecnico acustico deve tenere in considerazione diversi fattori che giocano un ruolo fondamentale per la riuscita dell’intervento e la conseguente soddisfazione del committente. Questi fattori non sono soltanto di tipo acustico.
Nello studio di interventi di mitigazione entrano spesso in gioco fattori strutturali, dimensionali, eventualmente estetici, meccanici, termofluidodinamici, di antincendio, di sicurezza e soprattutto economici, in termini di rapporto costi/benefici.
E’ pensiero diffuso che dopo un intervento il rumore sparirà: definizione questa che ha poco significato a livello scientifico, a meno che non si elimini completamente la sorgente. Le variabili in gioco in acustica sono talmente tante e complesse che la bravura del progettista sta nel prevederne il maggior numero possibile e controllarle garantendo di conseguenza la massima attenuazione del rumore possibile nel rispetto dei vincoli al contorno.
Quando si intraprende il risanamento di ambienti industriali, si va incontro a problematiche che vanno ben oltre le tematiche acustiche. La progettazione acustica dovrà tener conto di una serie di requisiti, sia normativi che tecnici, al di fuori del campo acustico, che nella maggior parte dei casi, contrastano con le regole fondamentali alla base del controllo del rumore.
Il caso di studio che vogliamo presentarvi è un esempio rappresentativo di tutti i fattori appena elencati.
Lo studio acustico ha riguardato un impianto industriale di pubblica utilità, una stazione di soccorso elettrico costituita da due motori diesel di derivazione navale della potenza di circa 3 MW cadauno.
Il locale tecnico che li ospita è costituito da muratura per due delle quattro pareti laterali. Le due pareti che affacciano verso l’esterno sono parzialmente aperte, in quanto occupate da griglie che consentono i ricambi aria per il corretto funzionamento delle macchine.
E’ importante sottolineare che trattandosi di un impianto di soccorso, i motori entrano in funzione esclusivamente in caso di emergenza, cioè a fronte di un blackout elettrico.
Il locale ha dimensioni di m 13,5 x 13,5, alto circa m 10,5 ed è interamente dedicato ad ospitare i due generatori. La tipologia di impiego richiede inoltre la presenza di un ricambio d’aria, che avviene attraverso due ventilatori di estrazione del diametro di un metro posti sulla copertura del locale stesso. Tale impianto ha la duplice funzione di consentire il giusto ricambio aria per l’accensione ed il funzionamento dei motori e di controllare la temperatura all’interno dell’ambiente, al fine del mantenimento di una corretta temperatura di esercizio.
Nello stato ante opera, le griglie di areazione erano semplici griglie metalliche con nessuna funzione acustica di silenziamento. Questo comportava, all’accensione dei motori, elevati livelli sonori, superiori ai livelli di sicurezza necessari alla protezione dei lavoratori nelle aree esterne dei locali (in alcuni punti esterni sono stati misurati 95 dBA a 3,5 metri di distanza dalle griglie). Allo stesso modo si registravano abbondanti sforamenti dei limiti acustici di zona nei punti al confine di proprietà (a circa 75 metri dall’edificio sono stati misurati 70 dBA).
Lo studio per l’analisi e la bonifica acustica è stato articolato in cinque fasi che hanno previsto:
- una campagna di misura acustica, che ha consentito la caratterizzazione di tutte le sorgenti sonore all’interno del locale tecnico ed in copertura, la valutazione del tempo di riverbero proprio dell’ambiente ed una mappatura acustica molto dettagliata delle aree esterne fino al primo ricettore individuato;
- la modellazione di tutta l’area, per un raggio di Km 1,5 avente come centro il locale tecnico in esame e basata sulla mappatura svolta nella prima fase, con l’impiego di due catena di misura
- la progettazione degli interventi di risanamento
- la realizzazione
- il collaudo acustico finale
Le prime due fasi sono state determinanti per la comprensione della dispersione e propagazione del rumore nell’ambiente circostante.
La costruzione e la taratura del modello sono state un importante supporto per la terza fase, quella di progettazione, per mezzo della quale sono stati individuate le soluzioni applicabili per la riduzione del rumore.
I principali punti di intervento sono stati individuati in:
- incremento del potere fonoisolante fornito dalle superfici occupate dalle griglie che stabiliscono un collegamento diretto con l’esterno;
- silenziamento degli estrattori ini copertura;
- incremento del potere fonoisolante fornito dalla parte superiore delle pareti perimetrali.
Si è deciso di affrontare il risanamento acustico per step successivi secondo l’ordine di priorità elencato, previa verifica del singolo intervento.
In prima analisi, per la tamponatura delle griglie, la complessità dei vincoli tecnici e paesaggistici riscontrati, ha condotto alla valutazione dell’adozione di sistemi di griglie afoniche (louvers). Queste avrebbero consentito di soddisfare le portate di aria richieste; l’installazione all’interno del locale avrebbe permesso di non alterare la facciata dell’edificio e, di conseguenza, di non generare problematiche in ambito paesaggistico.
L’abbattimento acustico offerto dai louvers è variabile in relazione alla dimensione delle alette (singole/doppie) e soprattutto alla profondità del singolo elemento.
Inoltre, comparando le schede tecniche di diversi produttori, si giungeva spesso a dati discordanti e ad un’elevata incertezza sulla Transmission Loss alle frequenze medio/basse: prodotti sulla carta molto simili a livello dimensionale e costruttivo riportavano abbattimenti molto diversi tra loro nel range medio/basso. Per ottenere un discreto rendimento in bassa frequenza si sarebbero dovuti necessariamente adottare elementi di profondità non inferiore a cm 60, i quali avrebbero iniziato a creare problemi relativi al mantenimento di corridoi liberi per la sicurezza e per gli interventi di ordinaria manutenzione impiantistica. Inoltre dai calcoli non veniva garantita l’adeguata perdita di carico consentita dalla curva caratteristica degli estrattori.
La scelta è stata dunque quella di dedicarsi alla progettazione di elementi completamente customizzati sulle necessità acustiche e non dell’ambiente.
Il primo approccio ha riguardato l’analisi dello spettro sonoro emesso dalle macchine, per consentirci di concentrare l’attenzione sui range frequenziali maggiormente impattanti.
Abbiamo poi iniziato ad analizzare le caratteristiche dimensionali degli spazi a nostra disposizione.
Contestualmente sono state valutate le portate d’aria richieste dalle macchine ed è stata studiata la migliore distribuzione delle superfici areanti.
Il mix di concetti di acustica architettonica, ambientale e controllo del rumore ci ha condotto all’elaborazione di un elemento, replicabile lungo tutto il perimetro del locale tecnico e che, a nostro avviso, avrebbe garantito un’attenuazione acustica superiore a quella dei louvers, rispettando tutti i vincoli del caso.
I migliori isolanti li ritroviamo in natura e sono aria (in intercapedine) e terra. Non potendo utilizzare della terra, abbiamo pensato a come sfruttare al meglio l’aria, consapevoli che per garantire le prestazioni termiche saremmo dovuti venir meno ad una delle leggi fondamentali dell’acustica: dove esiste un passaggio di aria, esisterà un decremento drastico dell’isolamento acustico ed un conseguente passaggio di rumore.
Non potendo compiere test su prodotti esistenti e non potendo realizzare in questa fase prototipi, ci siamo basati su formule ingegneristiche teoriche ed empiriche nonché sulla nostra esperienza ed istinto ed abbiamo concepito un elemento a partire da una forma tipica dei “CrossTalk Silencer”, che avesse un tratto rettilineo di lunghezza sufficiente affinché potesse lavorare secondo i principi di un silenziatore a setti, che fosse costituito da materiali e metodi costruttivi derivanti dalle barriere antirumore e che il singolo elemento potesse far parte di un array di elementi (modularità dell’elemento).
L’elemento avente sezione ad “S” è costituito da:
- una bocca di mandata ed una di ritorno per il passaggio dell’aria,
- un alto grado di assorbimento acustico su tutte le superfici interne
- dimensioni, massa e spessori di materiali tali da massimizzare il rendimento alle medio/basse frequenze (pannello vibrante)
L’elemento risolve il problema dell’approvvigionamento dell’aria dall’esterno garantendo le velocità del flusso d’aria richieste come vincolo di progetto che si correlano alle perdite di carico massime consentite per il funzionamento ottimale degli estrattori.
Mediante il dimensionamento dei setti acustici paralleli interni al silenziatore è stato possibile incrementare l’assorbimento acustico senza penalizzare più di tanto le perdite di carico.
Il risultato è stato il disegno di un “armadio acustico” di dimensioni tali da essere:
- facilmente trasportato ed assemblato sul posto in maniera veloce;
- sovrapponibile, in modo che le bocche di mandata e ripresa aria garantiscano omogeneità di flusso su tutta la superficie e per tutto il volume dell’ambiente;
- ispezionabile, con pannello posteriore rimovibile in modo da consentirne l’aspirazione e la pulizia periodica ed una eventuale manutenzione senza la necessità di smontaggio dell’intero elemento;
- ad elevata resistenza acustica trasversale (cioè quella che non interessa il percorso dell’aria), intesa in termini di potere fonoisolante;
- sigillato e a tenuta acustica per tutti gli elementi di connessione.
Il modello acustico calibrato dell’area di influenza delle sorgenti ci ha permesso di svolgere simulazioni per diversi scenari ed avere così un’accurata valutazione della variazione dell’emissione delle sorgenti al variare dell’abbattimento acustico ipotizzato sulle sorgenti emittenti, oltre a poter valutare su ogni punto ricettore il contributo di ogni singola sorgente modellata nei diversi scenari.
Confronto degli spettri ante/post operam in due punti di misura a 3,5 metri dal perimetro esterno del locale tecnico.
Ad incarico affidato, la ditta INECO srl, specializzata nella realizzazione di strutture per il contenimento del rumore, si è occupata della realizzazione.
E’ stata preziosa la collaborazione tra progettisti e realizzatori, non solo dal punto di vista della realizzazione degli elementi, ma anche per tutti quegli aspetti accessori che determinano la buona riuscita dell’intervento: primo tra tutti la sigillatura acustica di tutti gli elementi periferici di contatto tra acustica e muratura, elementi questi riassumibili nei concetti di corretta posa in opera e lavoro realizzato a regola d’arte.
Il lavoro, eseguito da INECO sotto la supervisione di Piero e Fabrizio Innocenzi, ha assunto oltre ad un valore tecnico, anche un elevato valore estetico, in quanto i silenziatori ad “S” realizzati vanno a comporre delle superfici di colore bianco, ordinate, omogenee e gradevoli all’occhio, nonostante si tratti di un contesto industriale.
La campagna di misura acustica di collaudo svolta a seguito del solo Step 1 (installazione dei Silenziatori ad “S”) ha evidenziato gli ottimi risultati ottenuti in prossimità dell’edificio ed espressi nei precedenti grafici.
I rilievi fonometrici di verifica svolti nel punto di confine di proprietà hanno inotre certificato l’abbattimento subito dal rumore prodotto dai motori ed evidenziato l’attuale contributo (in campo lontano) degli estrattori in copertura (mascherato in fase ante-operam dall’emissione sonora dei motori).
Alla luce dei risultati ottenuti e della frequenza di attivazione dell’impianto, attivo esclusivamente in caso di emergenza, è stato confermato che il prossimo intervento riguarderà il silenziamento degli estrattori in copertura, ma allo stesso tempo è stato potuto posticipare il grado di urgenza, rinviando il cronoprogramma di realizzazione.
Oggi possiamo dire: la differenza si sente
a cura di: Ing. Andrea Romani, Ing. Raffaele Mariconte
