Studio della bonifica acustica di una linea di estrusione

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1 Studio della bonifica acustica di una linea di estrusione Andrea Cerniglia (Estratto da Antinquinamento, anno VI N. 1, marzo 1999, Tecniche Nuove) Una sintesi di uno studio mirato alla riduzione del rumore prodotto all interno di un ambiente industriale, effettuato per mezzo di un innovativo strumento di calcolo che consente la simulazione acustica dell ambiente a calcolatore La riduzione del rumore, sia in ambiente industriale, sia in ambiente di vita, è certamente un esigenza di primaria importanza. Questa necessità è dettata, oltre che dalle diverse norme in materia di rumore appositamente emanate dagli organi competenti, anche dal comune bisogno di lavorare ed abitare in un ambiente che sia più vivibile e a misura d uomo. Il caso di seguito proposto è relativo ad uno studio per la riduzione del rumore in un ambiente industriale, commissionato alla Società di Ingegneria Acustica Ricci, dalla società Techint spa. La situazione in esame si riferisce ad un edificio di circa metri cubi che ospita un impianto di estrusione di profilati di alluminio. Allo scopo di valutare i possibili interventi finalizzati alla riduzione del rumore nell ambiente, è stato utilizzato il programma di simulazione acustica Ramsete, capace di prevedere l influenza di questi, sul campo acustico in esame. E su questo particolare approccio innovativo seguìto, che si articola la breve esposizione qui riportata. La figura 1 mostra in pianta la linea di lavorazione, principale fonte di rumore nella situazione analizzata. Figura 1 : disegno in pianta dell ambiente industriale a cui si riferisce lo studio. In nero sono rappresentati i muri, in blu i macchinari della linea di estrusione. Nella figura 2 sono invece riportate due diverse immagini dell ambiente studiato. Nella parte sinistra della figura è possibile distinguere la linea a rulli in uscita dall estrusore, mentre la parte destra mostra la medesima linea verso i banchi di raffreddamento.

2 figura 2 : due immagini dell ambiente studiato : nella parte sinistra è visibile la linea a rulli in uscita dall estrusore, nella parte destra la medesima linea, verso i banchi di raffreddamento. La prima operazione eseguita è stata relativa alla realizzazione di un disegno elettronico, comprendente tutti gli elementi che sono stati ritenuti importanti dal punto di vista della generazione e della propagazione del rumore. In particolare è stato necessario comunicare al software la geometria dell ambiente, i materiali con cui esso è realizzato, e le caratteristiche acustiche delle sorgenti sonore installate. Per quanto concerne la geometria, è necessario che questa sia definita con un grado di dettaglio adeguato al problema acustico: non deve quindi essere eccessivamente particolareggiata per non appesantire inutilmente il calcolo, ma deve certamente comprendere tutte le informazioni importanti dal punto di vista della realizzazione di un modello acustico significativo. Ad ogni elemento del disegno è stato poi associato il corrispondente materiale, utilizzando il data base integrato nel software, contenente il coefficiente di assorbimento ed il potere fonoisolante di ognuno di essi; è noto infatti che materiali diversi presentano caratteristiche acustiche di tipo diverso, funzione inoltre della frequenza considerata. La figura 3 mostra, in assonometria, il disegno utilizzato per l analisi acustica dell ambiente. figura 3 : disegno semplificato, dell ambiente oggetto di studio. Rappresentazione in assonometria.

3 Al fine di comprendere meglio la sequenza delle diverse operazioni eseguite, viene riportato anche il disegno in pianta, corredato del posizionamento delle diverse sorgenti sonore presenti. figura 4 : disegno semplificato dell ambiente oggetto di studio. I punti segnati in rosso ed identificati con le lettere dell alfabeto, si riferiscono alle diverse sorgenti sonore presenti all interno dell ambiente. La parte più onerosa del processo di studio è stata quella relativa alla caratterizzazione delle sorgenti sonore, in quanto, come spesso accade, non è stato possibile reperire informazioni adeguate relative alle caratteristiche acustiche dei diversi macchinari, e quindi si è reso necessario procedere alla loro misurazione. Le valutazioni della potenza sonora sono state eseguite per mezzo di misure di pressione sonora e misure di tempi di riverberazione, secondo le metodologie proposte dalle norme ISO 3744 e La figura 5 illustra la utility del software, appositamente sviluppata per eseguire la procedura guidata di valutazione della potenza sonora emessa dalle singole sorgenti. Ovviamente, ai fini della simulazione, si è dovuto procedere alla caratterizzazione di ogni singola sorgente presente nell ambiente e quindi nel caso specifico sono state calcolate le potenze sonore delle 28 sorgenti indicate nella precedente figura 4.

4 figura 5 : Calcolo della potenza sonora secondo la norma ISO 3744 (3746), eseguita per mezzo di un apposito modulo del programma Ramsete. La figura 6 mostra il diagramma di direzionalità di una delle sorgenti presenti, relativo alla frequenza di 1000 Hz, elaborato sempre per mezzo del programma utilizzato. figura 6 : diagramma di direzionalità. A sinistra è mostrata la rappresentazione tridimensionale dell irradiazione della sorgente ; in centro e a destra i diagrammi zenitale ed azimutale della stessa. Dopo che è stato realizzato il disegno dell ambiente, comprensivo delle informazioni relative ai materiali ed alle sorgenti sonore presenti, il programma ha potuto eseguire il calcolo di simulazione. Il software utilizzato consente di ottenere diverse informazioni relative all ambiente studiato. Il primo dato utilizzato, tra quelli calcolati dal programma, è stato il tempo di riverbero. Questa informazione, confrontata con il dato reale misurato nell ambiente, consente infatti di verificare che il modello realizzato sia sufficientemente accurato. Un eventuale significativo scostamento dei tempi di riverbero calcolati dal software, rispetto ai rilievi sperimentali, deve infatti portare a rivedere quanto inserito nel programma, al fine di

5 ottimizzare il modello acustico realizzato. Oltre a fornire il tempo di riverbero in ogni punto di interesse, il programma consente di rappresentare la distribuzione del rumore nell ambiente, sia mediante curve di isolivello, sia per mezzo di una scala cromatica. E inoltre possibile visualizzare separatamente il contributo di ogni singola sorgente, ed eventualmente rappresentare solamente l energia diretta oppure l energia riflessa. La figura 7 mostra la simulazione della distribuzione del rumore nell ambiente, relativa alla situazione esistente prima della bonifica acustica. Oltre agli elevati livelli di rumorosità calcolati, dall immagine è possibile rilevare anche come, a causa dello scarso assorbimento acustico dell ambiente, il rumore generato dalla linea crea un campo sonoro tendenzialmente riverberante, rendendo inoltre poco efficace lo schermo acustico presente. figura 7 : simulazione della distribuzione del rumore nell ambiente effettuata per mezzo del programma previsionale Ramsete. La scala cromatica, dal violetto al rosso, indica i livelli di rumorosità espressi in db(a) ad 1.7 metri dal pavimento. Al colore violetto corrispondono livelli di 51 db, al rosso invece livelli di 83 db. Nel caso specifico è stata verificata una buona rispondenza tra i livelli di pressione sonora simulati dal software e quanto riscontrato sperimentalmente nell ambiente reale. L ultimo passo dello studio è stato infine quello relativo alla simulazione dei possibili interventi mirati alla riduzione del rumore nell ambiente, e quindi all analisi costi/benefici degli stessi. La figura 8 mostra una delle diverse simulazioni di intervento effettuate e, più precisamente, si riferisce alla distribuzione del livello di rumore nell ambiente di lavoro, riprogettato con elevate caratteristiche di fonoassorbimento, per mezzo della tecnologia tegafon (manufatti prefabbricati in CLS fonoassorbente).

6 figura 8 : simulazione della distribuzione del rumore nell ambiente, a valle di uno dei possibili interventi di bonifica. La scala cromatica è la stessa di figura 7. Nell immagine si evidenzia l effetto dell ipotetico intervento di bonifica, sui livelli di rumorosità presenti all interno dell ambiente. In particolare è possibile notare come, in questa seconda simulazione illustrata, essendo state migliorate le caratteristiche di assorbimento acustico dell ambiente, il campo sonoro risulta prevalentemente costituito dall energia acustica diretta proveniente dalle sorgenti di rumore. Poiché quanto qui proposto non è finalizzato ad analizzare i tipi di interventi simulati, ma vuole invece evidenziare la particolare strada che è stata seguita per studiare la bonifica acustica dell ambiente in esame, non si entra nel merito delle soluzioni analizzate o adottate, ma ci si limita solo a quanto fino ad ora descritto, sul modo di procedere che è stato adottato per eseguire lo studio. Naturalmente il programma impiegato per la simulazione illustrata non sostituisce l esperienza e la capacità che un tecnico acustico si costruisce negli anni ma, se utilizzato in maniera opportuna, consente di valutare in modo efficiente i problemi legati alla riduzione del rumore, nonché di rappresentare in modo chiaro i dati elaborati. Un ultima nota I dati ottenuti dalle simulazioni acustiche presentate nell articolo, non possono essere ritenuti validi per ambienti o situazioni diverse da quelle specificatamente considerate nello studio proposto. Infatti, come già illustrato, i parametri che concorrono alla realizzazione di un determinato clima acustico sono molteplici, di conseguenza i risultati che da essi derivano non possono essere trasportati ad altre situazioni, anche se apparentemente analoghe, per le quali è quindi necessario sviluppare un nuovo appropriato studio. Si declina pertanto qualsiasi responsabilità derivante dall eventuale uso improprio delle informazioni riportate nel testo, il quale deve intendersi esclusivamente a carattere divulgativo.

7 BIBLIOGRAFIA F. Alton Everest, Manuale di Acustica, Hoepli 1996 C. Harris, Manuale di controllo del rumore, Tecniche Nuove, Milano 1983 A. Farina, A new pyramid tracer for medium and large scale acoustic problems, Euronoise 95 P. Galaverna, un nuovo approccio alla progettazione acustica, allegato ad isolare CTA n. 3/94 A. Cerniglia, Simulazioni acustiche in ambiente, RCI anno XXV n. 9, Tecniche Nuove Spectra technical internet home page, RINGRAZIAMENTI Si ringrazia la Società di Ingegneria Acustica Ricci, via Lassalle 14, Milano, tel , nella persona dell ing. Sergio Ricci che ha effettuato lo studio acustico, per la gentile disponibilità e per il materiale messo a disposizione. Si ringrazia inoltre la società Techint spa, realizzatrice dell impianto di estrusione e promotrice dello studio acustico, nella persona dell ing. Giancarlo Cristiani, per l autorizzazione alla pubblicazione del lavoro, e la società VIBA s.r.l., che ha messo a disposizione l impianto di estrusione ai fini dell esecuzione dei rilievi acustici, per le fotografie fornite.