La determinazione in laboratorio del potere fonoisolante

La determinazione del potere fonoisolante in laboratorio

La prima parte della norma UNI EN ISO 140 [2] indica i requisiti generali per i laboratori (dimensioni e caratteristiche degli ambienti di prova, dimensioni e condizioni di installazione degli elementi in prova, attrezzature, ecc.).
La seconda parte [3] riguarda la determinazione, verifica e applicazione della precisione dei dati di misura.
Le parti successive trattano dei vari metodi di valutazione delle proprietà fonoisolanti degli elementi in prova.
Un quadro riassuntivo delle quantità misurate, dei metodi e dei campi di applicazione, limitatamente procedure di laboratorio per la valutazione dell’isolamento dei rumori trasmessi per via aerea, è riportato in tab. 1.

La norma UNI EN ISO 140-3 [4] prescrive il metodo di laboratorio per la determinazione del potere fonoisolante per via aerea di elementi di edificio.
I risultati ottenuti con questo metodo sono rappresentativi delle capacità fonoisolanti caratteristiche di un determinato elemento e possono essere utilizzati per la progettazione, il confronto e la classificazione degli elementi di edificio.
Gli ambienti di misura per la determinazione in laboratorio del potere fonoisolante per via aerea di un elemento di edificio sono costituiti da due camere riverberanti adiacenti, in genere meccanicamente disaccoppiate, rese comunicanti mediante un’apertura di almeno 10 m² in cui viene collocato l’elemento in prova [fig. 1].
I campioni con dimensioni inferiori a quelle dell’apertura di montaggio, come porte e finestre, devono essere installati all’interno di uno speciale muro di riempimento, con caratteristiche fonoisolanti notevolmente superiori a quelle degli elementi in prova [fig. 2].
Per quanto riguarda le prove su porte, finestre, superfici vetrate ed altri elementi simili, vengono prescritte specifiche condizioni di installazione che riguardano il montaggio, il funzionamento, il condizionamento termico prima della prova.

Una volta installato l’elemento da provare nell’apertura o nel muro di riempimento, viene generato all’interno di una delle camere di prova, mediante una o più sorgenti sonore elettroacustiche, un suono continuo ed uniforme.
Si misura quindi il livello medio di pressione sonora sia nella camera trasmittente sia in quella ricevente.
La determinazione dei livelli medi di pressione sonora viene effettuata mediante la rilevazione dei livelli sonori in diversi punti degli ambienti e con diverse posizioni delle sorgenti sonore. Viene inoltre misurato il livello del rumore di fondo presente nell’ambiente ricevente ed i tempi medi di riverberazione, onde ricavare l’assorbimento acustico equivalente e quindi tenere conto dell’energia sonora assorbita dall’ambiente ricevente.
Il potere fonoisolante, in presenza di campi sonori perfettamente diffusi e quando il suono irradiato nella camera ricevente è trasmesso solamente attraverso l’elemento in prova, viene quindi valutato mediante la relazione:

dove L₁ è il livello medio di pressione sonora [dB] nella camera trasmittente; L₂ è il livello medio di pressione sonora [dB] nella camera ricevente; S è l’area dell’elemento in prova [m²]; A è l’area di assorbimento acustico equivalente [m²] nella camera ricevente.
L’area di assorbimento acustico equivalente viene determinata a partire dal tempo di riverberazione, misurato in conformità a quanto prescritto dalla norma UNI EN ISO 354 [5], utilizzando la formula di Sabine:

dove V è il volume dell’ambiente ricevente [m³] e T è il tempo di riverberazione [s] nella camera ricevente.
L’intervallo di frequenze di misura, in bande di terzi d’ottava, va da 100 a 5000 Hz. È possibile estendere l’intervallo alle basse frequenze fino a 50 Hz adottando opportuni accorgimenti di misura.
La norma prescrive, inoltre, i metodi per la misurazione del livello di pressione sonora in ciascun ambiente (posizioni dei microfoni, media temporale, correzione dovuta al rumore di fondo in camera ricevente, qualificazione e posizione delle sorgenti sonore, ecc.).
Nel caso in cui la differenza fra l’energia sonora trasmessa attraverso le strutture del laboratorio e quella trasmessa attraverso l’elemento in prova non fosse di almeno 6 dB o in presenza di qualsiasi percorso di trasmissione dell’energia sonora diverso da quello diretto attraverso l’elemento in prova, la quantità determinata sperimentalmente con il metodo precedentemente esposto è il potere fonoisolante apparente, indicato con il simbolo R’.
Nella determinazione del potere fonoisolante apparente di un elemento di edificio, l’energia sonora trasmessa nell’ambiente ricevente viene correlata all’energia sonora incidente sulla superficie dell’elemento in prova, indipendentemente dai percorsi e dalle condizioni effettive di trasmissione.
Nel caso di elementi di edificio con superficie minore di 1 m², con l’eccezione di porte e finestre, si applica il metodo di prova previsto dalla norma UNI EN 20140-10 (ISO 140-10) [6] per la determinazione dell’isolamento acustico normalizzato di un piccolo elemento, definito come:

dove A è l’area di assorbimento acustico equivalente [m²] nell’ambiente ricevente, A₀ è l’area di assorbimento acustico equivalente di riferimento, pari a 10 m² per le prove di laboratorio e n è il numero di elementi installati.
Le norme relative alla determinazione in laboratorio delle capacità fonoisolanti di un elemento di edificio prescrivono i contenuti del rapporto di prova di un elemento e le modalità di espressione dei risultati. Lo scopo è quello di rendere chiaramente identificabili i prodotti e facilmente confrontabili e classificabili i risultati delle prove sperimentali.

L’indice di valutazione delle proprietà fonoisolanti ed il confronto dei valori prestazionali di elementi di edificio

La possibilità di comparare e classificare elementi simili per materiali, tecnologie o tecniche di installazione e montaggio è di fondamentale importanza, sia per le esigenze commerciali e produttive sia per la progettazione di nuovi componenti e l’ottimizzazione o il miglioramento delle tecnologie costruttive esistenti.
I valori del potere fonoisolante dell’elemento in prova, per ciascuna frequenza di interesse, devono essere espressi in decibel, con arrotondamento alla prima cifra decimale.
La valutazione dei risultati ottenuti dalle prove sperimentali può essere eseguita, secondo le prescrizioni della norma UNI EN ISO 717-1 [7], mediante la sintesi dei valori in frequenza del potere fonoisolante in un indice mononumerico, che può essere utilizzato per caratterizzare le prestazioni acustiche dell’elemento provato: esso è denominato “indice di valutazione” ed indicato con il pedice “w” (per esempio R_w, D_ne,w, ecc.).
Tale metodo di calcolo viene applicato ai risultati di prove sperimentali e non a valori dedotti da relazioni analitiche.
La procedura di valutazione consiste nel traslare la curva di riferimento dell’indice di valutazione, estesa da 100 a 3150 Hz, rispetto alla curva del potere fonoisolante dell’elemento provato, in bande di terzi d’ottava, con passo di un decibel fino a che la somma degli scarti sfavorevoli sia massima, ma comunque inferiore a 32 dB. Uno scarto sfavorevole per una particolare frequenza si verifica quando il risultato della misura è minore del valore corrispondente della curva di riferimento [fig. 3].
L’indice di valutazione del potere fonoisolante è pari al valore, in decibel, della curva di riferimento alla frequenza di 500 Hz, dopo la traslazione avvenuta secondo il metodo descritto.

È inoltre possibile calcolare due termini di adattamento C e C_tr dell’indice di valutazione del potere fonoisolante, che sono stati introdotti per tener conto dei diversi tipi di spettri sonori disturbanti utilizzati per la valutazione delle capacità isolanti di un elemento, come ad esempio i rumori a contenuto energetico costante (rumore rosa ponderato “A”) o il disturbo indotto dal traffico automobilistico urbano ponderato “A”, o per estendere alle alte o alle basse frequenze la valutazione dell’elemento provato.
I valori dei termini di adattamento, ottenuti con il metodo di calcolo descritto nella norma UNI EN ISO 717-1, vanno sommati all’indice di valutazione del potere fonoisolante per ottenere degli indici riferibili a particolari condizioni d’impiego dell’elemento in esame, dove la semplice conoscenza dell’indice di valutazione non consenta di stimarne la reale efficacia alle alte o alle basse frequenze.
Gli spettri dei termini di adattamento possono essere correlati a differenti tipi di sorgenti sonore per valutare l’isolamento acustico nei confronti di particolari tipi di rumore, come illustrato in tab. 2. Se, ad esempio, occorre valutare per fini progettuali le caratteristiche prestazionali di un elemento di facciata di un edificio prospiciente una strada urbana molto trafficata, sarà necessario prendere in considerazione l’indice di valutazione del potere fonoisolante adattato con il termine C_tr (R_w+C_tr).
In maniera analoga, per valutare correttamente le capacità fonoisolanti di una partizione interna o di una porta sarà necessario applicare il termine di adattamento C (R_w+C).