Il disturbo da rumore dovuto al funzionamento degli impianti tecnologici (a funzionamento continuo e discontinuo) può compromettere il comfort all’interno degli ambienti di vita e per questo motivo è indispensabile conoscere le sue modalità di propagazione e come intervenire.
Organo Idraulico Alessandrino: Un Precursore
Uno strumento inventato nel III secolo a.C., ad Alessandria d’Egitto, e divenuto poi di grande successo nella Roma imperiale e a Bisanzio: l'organo idraulico alessandrino. Ebbene in questo contesto l’aria compressa dall’acqua era usata per far funzionare uno strumento musicale. L’organo constava di un macchinario che emetteva il suono grazie ad un sistema idraulico piuttosto complesso ma efficace. Questa miscela di aria ed acqua discendeva in un tubo verticale e raggiungeva un vano stagno, detto camera eolia o camera del vento.
Le canne dello strumento erano alloggiate dentro l’abside della fontana e il macchinario era sostanzialmente immerso nell’acqua; fattore che contribuì a farlo deteriorare. Tutti questi organi sono andati distrutti; l’unico a sopravvivere fu quello del Quirinale. Lo stesso organo seicentesco di Villa d’Este è arrivato ai giorni nostri soltanto come descrizione di ciò che fu.
Il Fenomeno del Colpo d'Ariete
In tutte le reti idriche, negli impianti idraulici, negli acquedotti, quando la velocità del fluido convogliato cambia improvvisamente, viene generata un'onda di pressione pulsata che si propaga nelle tubazioni, facendo sì che tutti i componenti subiscano sollecitazioni aggiuntive. Il colpo d'ariete può anche essere descritto come la propagazione di energia, simile ad esempio alla propagazione del suono.
Quali sono le possibili conseguenze di un colpo d'ariete nelle reti idriche e negli acquedotti? L'effetto negativo è il rumore, ma in special modo la rottura dell'impianto: dai danni alle valvole, alle tubazioni o condutture agli altri componenti del sistema idraulico (autoclave, serbatoio di stoccaggio, pompa, altre valvole, Ecc.) che genera l'onda di sovrapressione.
Dicevamo che non si possono evitare i colpi di ariete ma solamente mitigarli, per evitare danni strutturali. Al fine di prevenire i vari fenomeni di movimento e danni dannosi per la tubazione, è necessario ridurre la variazione di velocità del fluido e in caso di accadimento del fenomeno renderlo il più fluido possibile. E' importante allora conoscere le reti idriche e monitorarle costantemente sia con mezzi tradizionali sia con nuove tecnologie di controllo come programmi o software specifici che possono arrivare anche a simulare i colpi di ariete per verificare la tenuta dell'impianto.
Occorre dunque collocare strumenti idonei dove si generano i transitori di pressione, quindi a valle del muro o valvola di non ritorno. Il monitoraggio continuo della rete idrica permette, quindi, di studiare, conoscere e, in alcuni casi, modellare la rete per prevenire colpi d'ariete e processi di moto vario.
Propagazione del Suono negli Edifici
Per comprendere come migliorare l'isolamento acustico, è necessario comprendere i meccanismi attraverso cui il suono si propaga all'interno degli edifici.
Trasmissione Diretta
La trasmissione diretta è il fenomeno attraverso il quale le onde sonore si propagano attraverso una struttura o un elemento edilizio, come un muro, un pavimento o un soffitto. In questo caso, il suono viaggia direttamente da una sorgente sonora, attraversando l'elemento divisorio e raggiungendo l'ambiente adiacente.
Per contrastare la trasmissione diretta, si ricorre a soluzioni di isolamento acustico come:
- aumento della massa: muri e pavimenti più spessi e pesanti sono in grado di ridurre la trasmissione del suono, poiché le onde sonore trovano maggiore resistenza.
- interposizione di materiali fonoassorbenti: materiali come lana minerale, rivestimenti con contropareti in cartongesso o cartongesso accoppiato con isolante, possono ridurre significativamente il passaggio delle onde sonore.
- doppia parete: la costruzione di doppie pareti con intercapedine d'aria isolate con materiale fonoisolante, permette di migliorare l'isolamento acustico, riducendo l'impatto della trasmissione diretta.
L'efficacia di queste soluzioni è valutata tramite il valore di R'w, che indica il potere fonoisolante di una partizione in opera.
Trasmissione per Via Laterale
La trasmissione per via laterale avviene quando il suono non si propaga direttamente attraverso la partizione che separa due ambienti, ma trova percorsi indiretti attraverso le strutture adiacenti. Un esempio tipico è il caso in cui il suono si trasmette attraverso le pareti laterali o i pavimenti contigui.
Questo tipo di trasmissione può essere particolarmente insidioso, in quanto spesso sottovalutato nella fase di progettazione. Le misure classiche di isolamento acustico come quelle utilizzate per la trasmissione diretta, infatti, possono risultare insufficienti se non si considerano anche i percorsi sonori secondari.
Per migliorare l'isolamento e la riduzione della trasmissione per via laterale, sono necessari:
- il decoupling strutturale: l'uso di giunti elastici o materiali disaccoppianti tra le strutture adiacenti può ridurre la trasmissione del suono attraverso le connessioni rigide.
- l’isolamento dei giunti: sigillare con materiali elastici i punti di contatto tra diverse strutture (es.
Ponti Acustici
I ponti acustici rappresentano una criticità specifica nell'isolamento acustico.
Impianti Tecnologici e Rumore
All’interno di edifici residenziali e adibiti al terziario, gli impianti tecnologici che possono essere rilevanti da un punto di vista delle emissioni sonore sono tipicamente gli impianti di climatizzazione (riscaldamento, raffrescamento, ventilazione e condizionamento dell’aria), gli impianti idrosanitari e gli ascensori.
In ambito acustico gli impianti si dividono in relazione alla loro tipologia di funzionamento, ossia in continuo e discontinuo. La propagazione del rumore generato dal funzionamento degli impianti tecnologici all’interno degli edifici è dovuta ad una complessa combinazione ed interazione di processi di trasmissione per via aerea, per via strutturale e dei fenomeni che si generano all’interno delle tubazioni e dei condotti.
Sono quasi sempre presenti componenti tonali a bassa frequenza (rumore rombante) e ad alta frequenza (rumore sibilante), e nel caso degli impianti a funzionamento discontinuo si manifestano anche componenti di carattere impulsivo.
Il funzionamento contemporaneo di più sorgenti, la pluralità e la diversità delle vie di propagazione, i possibili effetti di risonanza nelle strutture e la presenza di onde stazionarie, sono elementi che rendono complicato definire e applicare un metodo di previsione generale del rumore dovuto agli impianti tecnici.
È importante far presente come una corretta impostazione di base del progetto preliminare permette di ridurre e limitare le problematiche di rumore e di interferenze con il comfort degli ambienti, oltre che a garantire costi contenuti degli eventuali interventi di mitigazione. È rilevante sottolineare l’importanza del coordinamento tra la progettazione impiantistica e quella architettonica, che dovrebbero essere sviluppate parallelamente per garantire il corretto risultato acustico in opera.
La seconda fase deve essere gestita dal tecnico impiantista che deve orientare la scelta degli elementi dell’impianto verso versioni silenziate o super silenziate. Ai fini della commercializzazione quasi tutti i macchinari che generano rumore devono dichiarare anche le prestazioni acustiche. In linea di massima dovrebbe essere dichiarata la prestazione del livello di potenza sonora globale, in dBA. I produttori maggiormente meticolosi dichiarano e forniscono anche il dato in frequenza che risulta molto utile in fase di predimensionamento degli impianti di mitigazione.
Impianti di Climatizzazione
Gli impianti di climatizzazione possono essere distinti in autonomi o centralizzati. I primi sono costituiti da dispositivi che possono essere installati all’interno degli ambienti abitativi, sia all’esterno (balconi, terrazzi) o in vani tecnici dedicati. Queste apparecchiature integrano in un numero limitato di componenti le funzioni richieste, ossia produzione di caldo/freddo, trattamento aria ecc.
I sistemi centralizzati sono tipicamente costituiti da centrali termiche, dalle reti di distribuzione dell’aria (reti aerauliche) e dell’acqua (reti idroniche e idrauliche) e dai terminali di trattamento locale in ambiente (radiatori, pannelli radianti, ventilconvettori ecc.). Le principali sorgenti di rumore in una centrale tecnologica sono caldaie, bruciatori, autoclavi, canne fumarie e pompe.
La rumorosità di una caldaia dipende da più fattori e non è facile distinguere i singoli contributi, ma senza dubbio il rumore predominante è quello associato a pompe e bruciatori. Il rumore tipico di una caldaia è orientato sulle frequenze medio-basse e nella banda delle basse frequenze (tra 63 a 250 Hz) presenta delle componenti tonali talvolta rilevanti e questa caratteristica rende particolarmente difficile l’isolamento della centrale, in quanto alle basse frequenze il potere fonoisolante è abbastanza ridotto anche per le pareti che presentano masse elevate.
Anche il potere fonoassorbente dei comuni materiali porosi ha poco effetto alle basse frequenze, che vengono invece assorbite dai pannelli vibranti e risuonatori. Il rumore emesso dal bruciatore è causato principalmente dall’aspirazione dell’aria comburente e dall’alimentazione e combustione del comburente.
Dato che l’alimentazione e la combustione avvengono con un determinato ritmo, si possono manifestare anche dei fenomeni di risonanza nella massa di aria contenuta nella fiamma e nel raccordo fumario. Di conseguenza anche la canna fumaria si può trasformare in una sorgente di rumore secondaria che irradia il suono anche a notevoli distanze.
Quando all’interno della canna fumaria si verificano effetti di risonanza, una soluzione potrebbe essere quella di inserire un silenziatore a risonanza o un silenziatore di tipo misto, a seconda se nello spettro la frequenza di risonanza è predominante, si può scegliere un silenziatore il cui effetto sia centrato sulla stessa frequenza. Invece, se oltre alla frequenza di risonanza anche la restante parte alle basse frequenze risultasse abbastanza elevato, potrebbe risultare conveniente inserire un silenziatore di tipo misto. In questo modo accanto alla dissipazione sonora per risonanza, è presente anche l’assorbimento alle basse frequenze.
Pompe e autoclavi presentano modalità di propagazione del rumore tra loro molto simili. Il rumore emesso ha differenti modi di trasmissione, ossia l’irraggiamento acustico emesso dal corpo pompa o dall’autoclave e le vibrazioni trasmesse alle strutture di collegamento o di ancoraggio. Di solito il contributo sonoro legato all’irraggiamento acustico non genera alti livelli ed è perciò il meno rilevante. Se tuttavia è necessario prevedere degli interventi per la riduzione di tale contributo, è consigliabile incapsulare l’apparecchio in un apposito guscio fonoimpedente.
I rumori prodotti dalla trasmissione strutturale e vibrazionale sono caratterizzati da un alto contenuto alle basse frequenze e da componenti tonali. Un’attenuazione e una riduzione di questa componente si ottiene facendo in modo di disaccoppiare le tubazioni dalle strutture mediante supporti e giunti antivibranti. Una particolare cura deve essere posta nella realizzazione degli staffaggi delle tubazioni alle strutture edilizie di centrale e nell’attraversamento delle murature.
Un'altra fonte di rumore può essere anche quella generata dal moto dell’acqua nelle tubazioni, questa componente dipende dalla pressione di alimentazione e dalla velocità di deflusso: tanto più questi due parametri sono alti, tanto maggiore sarà il rumore generato.
Per le centrali tecnologiche gli aspetti da attenzionare sono la scelta di apparecchiature a bassa emissione acustica e la localizzazione del locale di centrale lontano dai locali abitativi. Inoltre, bisogna porre particolare attenzione alla presenza di aperture di ventilazione, il posizionamento e l’ancoraggio delle componenti che possono generare vibrazioni e la trasmissione del rumore strutturale.
Le aperture di ventilazione risultano essere necessarie, sia per alimentare un'adeguata portata di aria comburente ai generatori di calore, sia per permettere l’evacuazione dei fumi nel caso di incendio.
Altri Impianti e Componenti
Oltre agli impianti di climatizzazione, altre fonti di rumore includono:
- Impianti idrosanitari
- Ascensori
- Chiusure automatiche
Tabella Riassuntiva delle Tecniche di Isolamento Acustico
| Tecnica | Descrizione | Efficacia |
|---|---|---|
| Aumento della massa | Utilizzo di materiali più spessi e pesanti per muri e pavimenti | Riduce la trasmissione diretta del suono |
| Materiali fonoassorbenti | Impiego di lana minerale, cartongesso con isolante, ecc. | Riduce il passaggio delle onde sonore |
| Doppia parete | Costruzione di pareti doppie con intercapedine isolata | Migliora l'isolamento acustico complessivo |
| Decoupling strutturale | Uso di giunti elastici per ridurre la trasmissione del suono | Efficace contro la trasmissione laterale |
| Isolamento dei giunti | Sigillatura dei punti di contatto tra strutture con materiali elastici | Previene i ponti acustici |
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