Acustica

Materiali fonoassorbenti: quali scegliere per l’isolamento acustico

Materiali fonoassorbenti: quali sono e a cosa servono. Ecco una carrellata dei migliori materiali utilizzati per l’isolamento acustico

Sempre più frequentemente il nostro stile di vita ci porta a trascorrere una considerevole quantità di tempo all’interno di ambienti chiusi, come la casa, l’ufficio, il cinema o il teatro.

Contestualmente, cresce l’importanza di progettare tali spazi facendo delle considerazioni acustiche adeguate in base alle attività da svolgere all’interno. Praticamente tutti hanno sperimentato la differenza delle sensazioni uditive tra una sala cinematografica e la propria camera da letto.

Questa variazione è data dall’interazione dell’aria perturbata e, di conseguenza, delle onde sonore con i confini dello spazio circoscritto in cui ci troviamo. Possiamo percepire facilmente anche ad occhi chiusi se l’ambiente è ampio o ridotto.

I materiali fonoassorbenti sono progettati per attenuare e assorbire le onde sonore riducendo così l’ampiezza e la persistenza degli effetti acustici indesiderati.

Questi materiali sono ampiamente impiegati in una vasta gamma di settori, che vanno dall’architettura e l’edilizia all’industria automobilistica e aerospaziale con l’obiettivo di migliorare il comfort acustico negli ambienti interni ed esterni.

Come avviene la propagazione del suono?

Per capire esattamente la funzione dei materiali fonoassorbenti, dobbiamo prima capire come avviene la propagazione del suono. Gli aspetti fisici che influenzano la propagazione del suono negli ambienti chiusi sono così complessi che la loro descrizione attraverso mezzi matematici analitici risulta praticamente impossibile. Tuttavia, esistono modelli di calcolo che, attraverso semplificazioni ipotetiche, consentono previsioni sufficientemente affidabili.

La propagazione del suono avviene attraverso onde sferiche composte da uno strato di aria condensata e uno strato di aria rarefatta che si diffondono nell’aria o in altri mezzi materiali. Quando queste onde raggiungono una superficie (un ostacolo), parte dell’energia viene riflessa, parte viene trasmessa attraverso il materiale, e parte viene assorbita. L’efficienza di assorbimento del suono di un materiale è una caratteristica chiave per la sua idoneità come materiale fonoassorbente.

Gli aspetti critici per quanto riguarda l’acustica di un ambiente confinato sono legati alla “riflessione” da parte delle pareti delle onde sonore emesse da una sorgente. Il percorso del suono riflesso è più lungo rispetto a quello diretto, il suono riflesso arriva in ritardo. La somma dei ritardi dà origine alla riverberazione.

Che cos’è e perché è importante il comfort acustico?

Il comfort acustico rappresenta lo stato di benessere psicofisico di un individuo immerso in un ambiente sonoro, in relazione all’attività che sta svolgendo. Questo concetto è altamente soggettivo, legato alle esigenze personali e alle sensibilità individuali, fattori che devono essere considerati durante la progettazione di edifici o interventi di miglioramento acustico.

Al di là dell’aspetto puramente soggettivo, è possibile valutare la qualità acustica di un ambiente attraverso indicatori che considerano diverse condizioni d’ascolto, permettendo di valutare aspetti specifici della percezione sonora correlati a giudizi soggettivi ben identificabili.

Assicurare l’assenza di disturbo implica la riduzione di rumori di fondo che potrebbero mascherare la voce di chi parla, inclusi quelli provenienti da apparecchiature interne o dall’esterno, al fine di evitare sensazioni uditive sgradevoli e fastidiose. La buona ricezione è correlata ad un livello sonoro sufficiente nell’ambiente e alla percezione ottimale delle onde sonore dirette e riflesse, considerando la loro composizione in frequenza e gli sfasamenti temporali. Il contributo delle onde riflesse deve essere bilanciato in modo da rafforzare il livello sonoro diretto senza prolungare eccessivamente la coda sonora, e in questo contesto, il tempo di riverberazione rappresenta un parametro oggettivo utile per valutare la qualità di ricezione in un ambiente.

Grazie a software per la verifica dell’isolamento acustico puoi ottenere facilmente la verifica della rispondenza dell’isolamento acustico di progetto alle prescrizioni del D.P.C.M. 5/12/1997, la classificazione acustica previsionale dell’edificio e la verifica del comfort acustico.

Le proprietà fonoassorbenti

Le proprietà di assorbimento dei materiali sono misurate grazie al coefficiente di assorbimento acustico α, il quale rappresenta il rapporto tra la potenza sonora assorbita e quella incidente. Questo valore indica la frazione di energia sonora assorbita da un dato materiale e può variare da 0, nel caso in cui tutta l’energia incidente è riflessa, a 1, nel caso in cui tutta l’energia incidente è completamente assorbita. Ad esempio, un coefficiente di assorbimento acustico α pari a 0,7 indicherebbe che il 70% dell’energia incidente sulla superficie del materiale è effettivamente assorbita.

La misura dei valori dei coefficienti di assorbimento acustico avviene, di norma, con due metodi:

  • metodo delle onde stazionarie in tubo, per incidenza normale del suono, per campioni di piccole dimensioni;
  • metodo per incidenza casuale, eseguito in camera riverberante per campioni di grandi dimensioni (almeno 10 m2 di superficie) secondo la ISO 354.

I principi attraverso cui un sistema assorbe energia sonora sono diversi e possono essere suddivisi in 3 classi:

  • assorbimento per porosità;
  • assorbimento per risonanza di cavità;
  • assorbimento per risonanza di pannello.

Materiale fonoisolante: qual è il migliore?

Il grado di isolamento acustico tra due ambienti e la chiarezza delle comunicazioni interne in uno spazio dipendono strettamente dalle proprietà fisiche delle superfici e delle strutture presenti. Quando una sorgente sonora è presente e induce vibrazioni, queste influenzano direttamente la trasmissione del suono, offrendo così la possibilità di controllare questo processo.

Ci sono materiali e sistemi che, se usati nella maniera giusta, conferiscono all’ambiente buone qualità acustiche:

  • materiali porosi o fibrosi;
  • pannelli forati assorbenti;
  • pannelli vibranti.

Qual è il miglior materiale per isolamento acustico? La scelta del miglior materiale per l’isolamento acustico dipende da diversi fattori, tra cui le specifiche esigenze dell’applicazione, il budget disponibile e le caratteristiche del luogo in cui si intende effettuare l’isolamento. Analizziamo alcuni materiali che vengono impiegati nell’isolamento acustico.

Materiali porosi e fibrosi

Questi materiali presentano una superficie composta da micro cavità interconnesse. L’assorbimento acustico di tali materiali è il risultato della dispersione del calore generato dall’onda sonora, causato dall’attrito con le superfici porose. Da notare che l’assorbimento acustico di questi materiali è più pronunciato alle alte frequenze rispetto alle basse. Diversi fattori influenzano l’efficacia dell’assorbimento, tra cui la frequenza del suono incidente, che deve essere compatibile con le dimensioni delle cavità, la porosità (rapporto tra il volume totale del materiale e il volume delle cavità), la resistività (resistenza al flusso, indicante la difficoltà con cui l’aria può attraversare il materiale) e lo spessore del materiale.

Il legno

I pannelli in fibra di legno si ottengono attraverso la lavorazione di scarti e residui provenienti da legname di conifere e latifoglie, senza l’impiego di trattamenti chimici. In alcune situazioni, è possibile che vengano aggiunte al prodotto sostanze come colle sintetiche, resine e collanti bituminosi. Le 3 principali tipologie di pannelli in fibra di legno si distinguono per il processo di lavorazione, la composizione e le proprietà intrinseche. Queste categorie includono:

  • i pannelli truciolari (o di particelle);
  • i pannelli di fibre;
  • i pannelli di lana di legno.

Le proprietà di tali materiali comprendono un coefficiente di conduzione termica pari a 0,04 W/mK, una densità variabile tra 45 e 280 kg/mc e un coefficiente di resistenza alla diffusione del vapore acqueo (µ) pari a 1. Presentano inoltre resistenza a trazione e plasticità, resistenza a tarme e muffe, e non emettono fumi tossici in caso di incendio.

Il sughero

Il sughero è ottenuto dalla corteccia della Quercus suber, che forma uno strato di parecchi centimetri. Nell’ambito edilizio, il sughero è disponibile sul mercato sia in forma di pannelli che sfuso, con granulometrie varie in termini di dimensioni e spessore.

Le caratteristiche dei pannelli possono variare a seconda del processo di lavorazione, ma le proprietà di isolamento termico e acustico rimangono costanti. Alcune delle proprietà includono:

  • densità compresa tra 60 e 270 kg/mc;
  • coefficiente di conduzione termica nell’intervallo di 0,033-0,048 W/mK;
  • elevato assorbimento acustico, pari a 25-35 dB (a 500 Hz);
  • coefficiente di resistenza alla diffusione del vapore acqueo (µ) tra 5 e 10;
  • resistenza a tarme e muffe;
  • assenza di sviluppo di fumi tossici in caso di incendio.

Il lino

Per la produzione del materiale isolante, vengono impiegate le fibre corte di lino. Dopo il processo di pulizia e separazione in fibre singole, sono adottate diverse procedure per prevenire l’insaccamento. È possibile integrare il prodotto con fibre di supporto composte da tessuti di poliestere o fecola di patate. Al fine di conferire al materiale resistenza al fuoco e protezione contro parassiti, vengono aggiunti composti contenenti bromo o fosfato di ammonio. Il lino può essere applicato in contesti in cui non è presente un carico statico elevato. Le sue forme d’uso includono il feltro, adatto per tetti, soffitti con travi in legno, pareti a montanti e tra travi e travetti, e pannelli, impiegati per l’isolamento acustico di soffitti, pavimenti, tamponatura di giunzioni e cavità, come ad esempio nei telai per finestre e porte.

Il lino da tamponatura rappresenta un’alternativa alle schiume di montaggio. Le proprietà del materiale includono un coefficiente di conduzione termica di 0,04 W/mK, una densità di 30 kg/mc, un coefficiente di resistenza alla diffusione del vapore acqueo (µ) pari a 1, resistenza a trazione e plasticità, oltre a una buona resistenza contro tarme e muffe.

La lana di roccia

La lana di roccia fu identificata per la prima volta nelle isole Hawaii all’inizio del secolo e deriva dal processo di risolidificazione della lava fusa, scagliata nell’aria durante eventi eruttivi. In ambito artificiale, viene prodotta mediante la fusione di materie prime come calcare, bricchette e coke. Si tratta di un prodotto completamente naturale che fonde la robustezza della roccia con le qualità isolanti tipiche della lana.

Le proprietà della lana di roccia includono un coefficiente di conduzione termica di 0,035 W/mK e una densità compresa tra 40 e 140 kg/mc. Presenta un buon assorbimento acustico, un elevato comportamento al fuoco (classe A1), stabilità all’umidità, e resistenza a tarme e muffe.

Le applicazioni della lana di roccia comprendono:

  • coppelle: manufatti cilindrici realizzati in lana di roccia vulcanica a fibre concentriche, non rivestiti, con taglio longitudinale per facilitare l’installazione; sono destinati all’isolamento termico ed acustico di tubazioni industriali;
  • feltri: materassini in lana di roccia trattata con legante speciale trapuntato su rete metallica;
  • pannelli semirigidi e rigidi in lana di roccia vulcanica, realizzati con resine termoindurenti speciali.

La lana di vetro

La lana di vetro rappresenta un silicato amorfo prodotto da vetro con eccellenti proprietà isolanti. Le sue caratteristiche di isolamento termico ed acustico mantengono un ruolo significativo, specialmente nell’ambito edilizio. Alcune delle sue proprietà includono un coefficiente di conduzione termica di 0,035 W/mK, un buon assorbimento acustico, un eccellente comportamento al fuoco (classe A1), idrorepellenza e resistenza all’umidità, oltre a una notevole resistenza a tarme e muffe. La lana di vetro continua a svolgere un ruolo rilevante nelle applicazioni edilizie, grazie alle sue prestazioni affidabili e versatili.

La lana di roccia e la lana di vetro sono materiali largamente utilizzati per l’isolamento acustico delle pareti.

Materiali fonoisolanti SuoNus

Nel software isolamento acustico hai a tua disposizione un archivio interno delle proprietà acustiche per la composizione delle stratigrafie delle strutture. Con un semplice Drag&Drop dall’archivio dei materiali, puoi comporre la stratigrafia delle strutture e determinare in automatico la massa superficiale per effettuare la stima del potere fonoisolante.

Pannelli forati risonanti

Il risuonatore acustico può essere descritto come una specie di cavità o volume che ha una comunicazione con l’esterno attraverso un foro. Dal punto di vista fisico, il risuonatore agisce essenzialmente come un pistone oscillante, aderendo al principio massa-molla. Il sistema così creato è caratterizzato da una frequenza propria alla quale risuona. Quando la frequenza di risonanza si verifica, solitamente situata tra 50 e 400 Hz, si verifica un notevole dissipamento di energia acustica a causa dell’attrito dell’aria sulla superficie del collo, portando a un significativo assorbimento del suono.

I pannelli forati risonanti assorbenti risultano utili nell’assorbimento delle frequenze medie del suono. Per massimizzare l’assorbimento nella specifica banda di frequenze desiderata, è possibile intervenire sullo spessore del pannello, sulle dimensioni dei fori, sulla percentuale di foratura e sulla distanza di montaggio dalla parete.

Pannelli vibranti

Si tratta di pannelli piatti dotati di una certa rigidità, solitamente realizzati in compensato e posizionati a una distanza determinata dalla parete, creando così un’intercapedine. Il comportamento fisico di tali pannelli può essere associato al sistema massa-smorzatore. Quando un’onda sonora incide sulla superficie del pannello, questa inizia a muoversi. L’aria presente tra il pannello e la parete attenua le oscillazioni, e l’energia cinetica dell’onda sonora viene convertita in calore. L’assorbimento acustico è massimo per le frequenze intorno alla frequenza di risonanza, la quale dipende da fattori come la densità del pannello, la sua rigidità in relazione al supporto e la rigidità dell’intercapedine d’aria.

Aumentando la massa del pannello vibrante e lo spessore dell’intercapedine, il valore della frequenza di risonanza diminuisce. I pannelli vibranti mostrano buoni coefficienti di assorbimento acustico alle basse frequenze, con il massimo assorbimento che si verifica per frequenze inferiori a 200-300 Hz, con la tendenza a spostarsi verso frequenze più basse all’aumentare dello spessore del pannello.

Possiamo dedurre che:

  • alle alte frequenze si adoperano materiali fonoassorbenti porosi;
  • alle frequenze intermedie i pannelli risonanti assorbenti;
  • alle basse frequenze i pannelli vibranti.

Fonoisolamento e fonoassorbimento: sono la stessa cosa?

Il fonoisolamento si riferisce alla capacità di un materiale o di un sistema di limitare la trasmissione del suono da un ambiente a un altro. L’obiettivo del fonoisolamento è prevenire o ridurre al minimo la propagazione del suono attraverso pareti, pavimenti, soffitti e altri elementi strutturali di un edificio. Materiali fonoisolanti sono progettati per bloccare o ridurre la trasmissione del suono, impedendo che le onde sonore si propaghino da una stanza all’altra o da un luogo all’altro., il potere fonoisolante può essere calcolato per mezzo della legge di massa (in cui f= frequenza, M=massa):

R = 20 log (f x M)-48

Il fonoassorbimento, d’altra parte, si riferisce alla capacità di un materiale di assorbire le onde sonore invece di rifletterle o trasmetterle. I materiali fonoassorbenti sono utilizzati per ridurre l’eco e controllare la riflessione del suono all’interno di uno spazio. Questi materiali sono particolarmente utili per migliorare la qualità acustica di una stanza, riducendo la risonanza e attenuando i riverberi indesiderati.

Leggi l’articolo: “Isolamento acustico, aggiornata la norma UNI 11296

 

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Pubblicato da Redazione Tecnica

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