AMBIENTE ACUSTICO ASPETTI INTRODUTTIVI - Corsi di Laurea a ...

Politecnico di Torino 

CeTeM 

Sicurezza e ambiente 

9659A Sicurezza e ambiente 

AMBIENTE ACUSTICO 

Aspetti introduttivi 

Effetti sull’uomo e limiti di esposizione 

al rumore 

Misura del rumore 

Caratteristiche di un ambiente sonoro 

Controllo del rumore 

ASPETTI INTRODUTTIVI 

FENOMENO FISICO 

• Compressione e rarefazione del mezzo elastico 

di trasmissione 

p 

Pressione 

atmosferica 

• Caratteristiche di un’onda sonora: 

lunghezza d’onda l [m] 

frequenza f [Hz] 

velocità di propagazione c [m/s] 

ampiezza (pressione) p [Pa] 

© Politecnico di Torino Pagina 1 di 28 

Data ultima revisione 06/06/02 Autore: Gecchele Giulio 

t 

1 

2


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Velocità di propagazione 



- aria (20°C) 343 m/s 

- acqua (20°C) 1480 m/s 

- cemento 4000 m/s 

- gomma 40‚150 m/s 

Nei gas perfetti: 

c 

= 

k p 

r 

Onda sonora complessa 

0 

0 

K = c p / c v 

p 0 = pressione 

r 0 = massa per unità vol. 

S onde sonore elementari sinusoidali 

(Teorema di Fourier) 

• Bande di ottava: 

ANALISI IN FREQUENZA 

FILTRO PASSA BANDA 

• Bande di terzi di ottava: 



f i 

f c 

f s 

Hz 

f s = 2 fi 

fc 

= 

f 3 

s = 2 fi 

fc 

= 

Frequenze centrali delle bande di ottava [Hz] 

16 31.5 63 125 250 500 

1.000 2.000 4.000 8.000 16.000 

fi 

fi 

fs 

fs 

3 

4


CeTeM 

p 

p atm 

• Istantanea 

• Efficace 



PRESSIONE SONORA 

T 

p(t) 

p 

Dp = p - p atm 



rms 

= 

1 

T 

T 

0 

p 

2 

( t) 

dt 

• Onda sinusoidale 

p rms = 

1 

p( 

t) 

max 

2 

= 0, 

707 

p( 

t 

) 

t 

max 

INTENSITA’ SONORA 

Energia associata a un’onda sonora che 

attraversa una unità di superficie perpendicolare 

alla direzione di propagazione nell’unità di tempo 

• Unità di misura: W/m2 • Danno/disturbo trasferimento di potenza 

• Campo libero: 

(onda sonora piana e progressiva) 

r= r densità del mezzo di propagazione 

• r aria » 1,2 kg/m 3 

• Campo riverberato: 

p 

I = 

r 

2 

rms 

p 

I = 

4 

c 

2 

rms 

r 

c 

5 

6


CeTeM 



POTENZA SONORA 

Potenza sonora complessivamente emessa 

da una sorgente 

• Unità di misura: W 

• Potenza sonora di una sorgente puntiforme 

isotropa, misurata a distanza r dalla 

sorgente stessa, in campo libero: 

W = I 

4p 

r 

2 

∫∫ 

p 

= 

r 

2 

rms 

4p 

[ W] 



c 

r r 

I ⋅dS 

= W 

S 

r 

2 

LIVELLI IN DECIBEL 

• Livello di pressione sonora 

p 

rms 

L p = 20log10 

p0 

• Livello di intensità sonora 

L = 10log 

I 10 

I0 

• Livello di potenza sonora 

L = 10log 

W 

10 

I 

W 

W 

0 

p 0 = 2 10 -5 [Pa] 

I 0 = 10 -12 [W/m 2 ] 

W 0 = 10 -12 [W] 

7 

8


CeTeM 



ALCUNI ESEMPI 

Livelli di potenza sonora in decibel [dB] 

Aereo turbogetto P = 10 4 W fi 160 dB 

Orchestra 75 elem. P = 10 W fi 130 dB 

Martello pneumatico P = 1 W fi 120 dB 

Ventilatore assiale P = 10 -3 W fi 90 dB 

L’APPARATO UDITIVO 

Funzioni dell’apparato uditivo 

• Trasduzione delle perturbazioni associate ad 

un’onda sonora 

• Trasformazione in segnali compatibili con il 

funzionamento del sistema nervoso 

• Analisi dei segnali sonori 

Struttura anatomica 

• Orecchio esterno 

• Orecchio medio 

• Orecchio interno 

• Sistema uditivo centrale 



9 

10


CeTeM 

L’APPARATO 

UDITIVO 


Corteccia 

Membrana 

timpanica 

Incudine 

Martello 

Staffa 

Orecchio 

esterno Orecchio 

medio Orecchio 

interno 


Coclea 

Sistema uditivo 

centrale 

SENSAZIONE SONORA 

L’orecchio umano è sensibile alle frequenze tra 

20 e 20.000 Hz con diversi livelli di sensibilità 

L p 

[dB] 

Rif. 

2x10 -5 

[Pa] 

1 [Pa] 

infrasuoni 

inudibile 

Soglia del dolore 

Soglia uditiva 

normale 

16 [Hz] 1.000 4.000 32.000 



ultrasuoni 

11 

12


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Curve di uguale sensazione sonora [phon] 

ISO 226:1987 

L p 

[dB] 

10 

D [dB] 

0 

- 20 

- 40 

Frequenza [Hz] 1.000 

10 phon 

CURVE DI PONDERAZIONE 

20 1.000 5.000 [Hz] 



A 

13 

14


CeTeM 



ALCUNI ESEMPI 

livelli di pressione sonora in dB(A) 

Martello pneumatico 110 dB(A) 

Treno (TGV) a 300 km/h (a 50 m) 88 dB(A) 

Interno auto a 70 km/h 75 dB(A) 

Voce bassa (a 2 m) 35‚45 dB(A) 

EFFETTI DEL RUMORE SULL’UOMO 

Uditivi 

Extrauditivi 



15 

16


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EFFETTI UDITIVI 

Ipocausia 

Perdita di sensibilità delle cellule dell’organo 

del Corti (trasduzione del segnale sonoro dalla 

forma meccanica a quella elettrica) 

EFFETTI UDITIVI 

Mascheramento 

Difficoltà a comunicare a causa dell’elevato 

livello sonoro di fondo 

affaticamento 

riduzione di intelligibilità dei segnali 

sonori di allarme/pericolo 

SIL = Speech Interference Level 

4 

1 

SIL = 

4 i= 

1 

Li 

i = B.O. 500‚4.000 Hz 

Udibilità del segnale > 10 dB rispetto al SIL 



17 

18


CeTeM 



EFFETTI EXTRAUDITIVI 

Fisiologici 

(apparato cardiocircolatorio, respiratorio, 

gastroenterico) 

Psicologici 

(disturbo provocato da intensità, frequenza 

- toni alti - e irregolarità nel tempo) 

Efficienza lavorativa 

LIMITI DI ESPOSIZIONE 

D. Lgs. n. 277/91 

• Valutazione in base al livello equivalente 

ponderato A giornaliero (8 ore) o settimanale 

(5 giorni di 8 ore) 

• Esposizione quotidiana al rumore: LEP,d L 

L 

EP, 

d 

Aeq, 

Te 

= L 

Aeq, 

Te 

= 10log 

+ 10log 

ØpA 

Œº p 

( t) 

ø 

œß 



10 

1 

T 

e 

10 

Te 

0 

T 

T 

e 

0 

0 

2 

dt 

T e = durata quotidiana dell’esposizione 

T 0 = 8 ore = 28.800 secondi 

p 0 = 20 mPa p A = pressione istantanea (A) 

19 

20


CeTeM 



L’espressione relativa ad una successione 

di livelli sonori equivalenti costanti (L i) diventa: 

L 

eq 

= 10log 



10 

Ł 

1 

T 

0 

n 

i= 

1 

10 

0, 

1Li 

T 0 = tempo totale = S Dt i 

Dt 

• Esposizione settimanale al rumore: L EP,W 

L 

EP, 

W 

= 10log 

10 

Ø1 

Œ 

Œ5 

º 

5 

k= 

1 

10 

i 

ł 

0, 

1( 

LEP, 

d) 

k 

(L EP, d) k = L EP, d per ognuno dei k giorni 

lavorativi della settimana 

Esposizioni da 80 a 85 dBAeq: 

• informazione dei lavoratori su rischi e misure 

di protezione 

• controllo sanitario su richiesta del lavoratore 

e se il medico competente ne ravvisa 

l’opportunità 

Esposizioni da 85 a 90 dBAeq: 

• informazione dei lavoratori su rischi, misure 

di protezione e dispositivi di protezione 

individuale (DPI) da fornire in dotazione 

• controllo sanitario obbligatorio 

(almeno ogni 2 anni) 

ø 

œ 

œß 

21 

22


CeTeM 



Esposizioni oltre 90 dBAeq: 

• informazione dei lavoratori su rischi, misure di 

protezione e dispositivi di protezione 

individuale 

• uso obbligatorio dei dispositivi di protezione 

individuale (cuffie, tappi, auricolari, ecc.) 

• segnalazione, perimetrazione e limitazione 

dell’accesso in tali aree 

• controllo sanitario obbligatorio 

(almeno ogni anno) 

• iscrizione nel registro livelli son. di esposizione 

• comunicazione all’organo di vigilanza entro 30 

giorni dall’accertamento 

• copia del registro a ISPESL e ASL/USL 

ESEMPIO 

Macchinario ore L Aeq [dBA] 

Taglierina 1,3 95 

Troncatrice 0,6 95,6 

Tranciatrice 3,8 97,4 

Pressopiegatrice idr. 0,3 85,4 

Pressopiegatrice mecc. 1 97,3 

Totale 7 

Rumore di fondo 80,9 

Livello di esposizione giornaliero: 

L Aeq = 95,4 dBA 



23 

24


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CARATTERISTICHE DI UN 

AMBIENTE SONORO 

Riverberante Non riverberante 

Aperto Chiuso 

Dimensioni tempo di riverberazione 

Caratteristiche delle superfici 

(assorbimento, riflessione) 

Disposizione delle superfici riflettenti 

CAMPO SONORO DIRETTO 

Sorgente 

sonora 

Onda sonora diretta 

Ricevitore 



25 

26


CeTeM 



CAMPO SONORO RIFLESSO o 

RIVERBERATO 

Sorgente 

sonora 

Onde 

sonore 

riflesse 

Ricevitore 

CAMPO SONORO COMPLESSIVO 

Sorgente 

sonora 

O. riflessa 

O. diretta 

O. riflessa 

O. riflessa 

Ricevitore 



27 

28


CeTeM 



COEFFICIENTE DI FONOASSORBIMENTO 

Ei -E 

a = 

E 

i 

r 

dove: Ei = energia sonora incidente 

Er = energia sonora riflessa 

Ea = energia sonora assorbita 

Et = energia sonora trasmessa 

a dipende da: - frequenza 

- tipo di materiale 

- angolo di incidenza 

Assorbimento: 



E i 

E r 

E a 

E t 

A = a [sabin] 

i 

i Si 

S i = superficie i-esima con coefficiente di 

assorbimento a i 

1 [sabin] =assorbimento di 1 m 2 di 

superficie con a = 1 

Coefficiente di assorbimento medio (am) : 

∑ ⋅ αi 

Si 

α = i 

m 

S 

∑ 

i 

i 

29 

30


CeTeM 



TEMPO DI RIVERBERAZIONE (T 60 ) 

È il tempo, definito rispetto ad un locale e ad 

una determinata banda di frequenza, 

necessario affinché si riduca il livello sonoro di 

60 dB, dopo aver interrotto l'emissione della 

sorgente sonora 

T 60 = f(a, S, V) 

Relazione di Sabine: 

T60 = 0, 

161 

relazione di Sabine 

relazione di Eyring 

relazione di Millington-Sette 



V 

A 

per campo sonoro diffuso, locali di forma 

regolare, a i simili e a m £0,2 

Relazione di Eyring 

T 

60 

0, 

161 

= 

- S ln 

= A 

V 

( 1- 

a ) 

per locali di forma qualsiasi, a i simili e a m >0,2 

m 

i 

a 

i i S 

31 

32


CeTeM 



Relazione di Millington - Sette 

0, 

161 V 

T60 

= 

- S ln 1- 

a 

per a i molto diversi 

( ) 



i 

Ambienti di grandi dimensioni (V>1000 m3 ): 

V 

T60 = 0, 

161 

A + 4mV 

4mV assorbimento dell’aria 

m = coefficiente di assorbimento acustico per 

m3 di aria, Taria , u.r. aria 

f [Hz] 250 500 1k 2k 4 8k 

m 0 0 0,003 0,007 0,02 0,08 

CAMPO SONORO DIRETTO 

Sorgente sonora puntiforme e isotropa, di 

potenza sonora W e a distanza r in campo libero 

W 

I = 2 

4pr 

2 

p 

I W W 

= 10log 

= 10log 

= 10log 

0 

2 

2 

p I 

0 0 W0 

4pr 

I0 

rms 

- 12 - 2 

I0 

= 10 Wm 

W 

12 

0 = 10 

- 

W 

Lp 

W 

= 10log 

W 

0 

= 

Lw - 20logr 

-11 

Per ogni raddoppio della [ dB 

distanza ] r: 

i 

1 W 

+ 10log 

+ 10log 

0 

2 

r 4pI 

DL p = 20log2 ~ 6 [dB] 

i 

0 

= 

= 

33 

34


CeTeM 



SORGENTI LINEARI 

DL p » 3 [dB] 

per ogni raddoppio della distanza r 

r 

I q = Q q • I s 

coeff. di direttività 

I 

= 

I 

Sorgente 

lineare 



Q 

Iq = intensità in direzione q 

Is = intensità in direzione q di una 

sorgente isotropa di uguale 

potenza 

In termini di pressione efficace: 

p 

SORGENTI NON ISOTROPE 

2 

rms( 

q) 

q 

q 

s 

W 

= r c Iq 

= r c Q 

2 q 

Ł 4p 

r 

ł 

35 

36


CeTeM 



CAMPO SONORO RIVERBERATO 

Campo sonoro diffuso nel locale (metodo 

energetico) 



r 

I 

r 

2 

rms 

p 

= 

4 r 

Potenza che determina il campo 

riverberante (entrante) 

W = W a 

c 

( 1- 

) 

Potenza assorbita nell’ambiente riferita al 

campo riverberante (uscente): 

In condizioni stazionarie 

R 

S 

a 

W = I S a 

a 

r 

m 

m 

( 1- 

am) 

= Ir 

S m 

W a 

I 

r 

W ( 1- 

a 

= 

S a 

m 

m 

) 

= 

W 

R 

= medio 

[m 

1- 

amedio 

2 ] = costante acustica del locale 

In termini di pressione efficace: 

2 

W r = W a 

prms( r) 

= 4 r c Ir 

= 

r 

c 

Ł 

4 W 

R 

ł 

37 

38


CeTeM 




Sovrapposizione del campo sonoro diretto e 

riflesso 

L 

I tot = I q + I r 

p 

p 

= 10 

= L 

2 

rms( 

q) 

p rms(tot) 2 = prms(q) 2 + p rms(r) 2 

= r c Iq 

= r c 

W 

2 

Ł 4p 

r 

Qq 

ł 

2 

) = 4 r c I = r c 

4 W 

Ł R ł 

prms( r 

r 

W 

p 

2 

rms( 

tot) 

= r 

Ł 4p 

4 

+ 

R 



c 

2 

rms( 

tot) 

2 

po 

W 

Øp 

ø 

log = 

ŒŒ 

º œœ 

ß 

Q 

+ 10 log 

Ø 

Œº 4p 

r 

q 

2 

0,16 dB 

Q 

θ 

2 


Livello di pressione sonora 

r 

4 

+ 

ø 

+ 10 

Rœß 

ł 

W 

log 

Q 4 

L L 10 log 

Ø q 

p = W + 

+ 

ø 

Œº 

2 

4p 

r Rœß 

r 

o 

2 

po 

c 

39 

40


CeTeM 



ESEMPIO 1 

Reparto con rotativa di stampa 

Asse acustico della macchina 

r 

Rotativa 

Altezza locale = 6m 

Stimare la riduzione del livello di pressione 

sonora a distanza r dall’asse acustico della 

macchina in funzione dell’ampliamento del 

locale (1,5 e 2 volte) 



41 

42


CeTeM 

Soluzione: 

1) Calcolo R locale 



2) Determinazione della riduzione DL p 

(dal diagramma) 

Volume = 1.5 volte DL p = 1 dB 

Volume = 2 volte DL p = 1.5 dB 

ESEMPIO 2 

Trattamento acustico di fonoassorbimento di 

un locale (10 m x 20 m, altezza = 4 m) 

mediante baffle (pannelli fonoassorbenti 

appesi al soffitto) 

File di baffle 



h 

43 

44


CeTeM 



Superfici dell’ambiente: soffitto = 200 m 2 

pareti = 240 m 2 

pavimento = 200 m 2 

a soffitto, pareti, pavimento = 0,05 (a 1000 Hz) 

A 1 = 0,05 · (200+240+200) = 32 [sabin] 

1) Si installano 9 file di baffle lunghe 20 m: 

h = 0,4 m 

a baffle = 0,5 (a 1000 Hz) 

A 2 = 32 + 0,5 · (9·20·0,4·2) = 104 [sabin] 

2) Se si considera il campo sonoro riverberato: 

A2 

NR = 10 log10 = 5,1 dB (a 1000 Hz) 

A 

Fattore di trasmissione 

t 

= 

E 

E 

t 

i 



1 

FONOISOLAMENTO 

1 

Potere fonoisolante di una parete: TL = 10log10 

t 

Parete con diversi valori del potere fonoisolante 

(aperture, serramenti, materiali diversi) 

- 0, 

1TL 

it S 

i 

i i 

ti 

= 10 

t = 

medio S 

E i 

E r 

i i 

E a 

E t 

45 

46


CeTeM 



POTERE FONOISOLANTE 

TL f = 20 log 10( m · f ) - 42,5 [dB] 

m = massa della parete riferita all’unità di 

superficie [kg/m 2 ] 

f = frequenza [Hz] 

Raddoppio massa: R aumenta di 6 dB 

Raddoppio frequenza: R aumenta di 6 dB 

Relazione empirica: 

TL f = 18 log 10( m · f ) - 44 [dB] 

LEGGE DI MASSA E DI FREQUENZA 

TL f 

[dB] 

6 dB 

12 dB/ottava 

6 dB/ottava 

f [Hz] 

parete doppia 

ben progett. 

2 pareti uguali 

e indipendenti 

parete 

doppia con 

fonoisolante 

parete 

doppia 

parete di spes. 

doppio 

parete 

semplice 



47 

48


CeTeM 



t f,tot S f,tot = t f,1 S f,1 + t f,2 S f,2 + ... + t f,n S f,n 

TL 

f, tot 

Superficie [m 2 ] t 1000 Hz TL 1000 Hz [dB] 

Muro 13,28 (88,53%) 3,16 10 -5 45,0 

Porta 1,70 (11,33%) 7,95 10 -4 31,0 

Fessure 0,02 (0,14%) 0,3 5,3 

Sup. parete = 15 m 2 

2d 

N= 

l 

= 10log 

10 

ESEMPIO 

f, 

tot 



t 

1 

TL 1000 Hz,tot = 21,1 dB 

Si noti che TL 1000 Hz,muro = 45 dB 

BARRIERE ACUSTICHE 

NR = 10 

Sorgente 

log 

2pN 

+ 5 

tanh 2pN 

10 [dB] 

con: d = A+B-d [m] 

l = lunghezza d’onda [m] 

A 

B 

d 

Ricevitore 

49 

50


CeTeM 



BARRIERE ACUSTICHE 

Cammini acustici 

7 



6 

4 

1 

3 

5 

R1 

SCHEMA DEGLI INTERVENTI DI 

BONIFICA 

Sorgente 

LAYOUT IMPIANTO 

(MAPPA SONORA) 

mezzo 

SCELTA / SOSTITUZIONE 

COMPONENTI IMPIANTO 

2 

Ricevitore 

Stesura 

Esame 

Modifica 

Processi 

Macchine 

Materiali 

51 

52


CeTeM 



SCHEMA DEGLI INTERVENTI DI 

BONIFICA 

SORGENTE 

SONORA 

CAMPO 

SONORO 

Riduzione della potenza 

sonora: 

• Forze eccitatrici 

• Comportamento sup. vibr. 

• Area superfici vibranti 

• Velocità efflusso 

• Turbolenza dei fluidi 

• Confinamento energia sonora 

• Assorbimento energia sonora 

• Cancellazione attiva del rumore 

PRINCIPALI MISURE DI PREVENZIONE 

E RIDUZIONE DELL’ESPOSIZIONE 

• Attenzione potenza sonora delle nuove 

macchine / impianti 

• Corretta manutenzione delle macchine e uso 

conforme alle indicazioni del costruttore 

• Schermi e paratie chiuse durante il 

funzionamento delle macchine 

• Formazione degli operatori 



53 

54


CeTeM 



PRINCIPALI MISURE DI PREVENZIONE 

E RIDUZIONE DELL’ESPOSIZIONE 

• Predisposizione di protezioni collettive quali: 

delimitazione dell’area, installazione di 

barriere acustiche ecc. 

• Dotare i lavoratori di dispositivi di protezione 

individuale (DPI) 

• Rotazione degli addetti alle mansioni 

rumorose (misura di tipo organizzativo) 



55 

56

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