Avere una buona acustica sta diventando sempre più importante, tanto da diventare un elemento fondamentale nella progettazione e nell’attuazione di lavori edilizi pubblici e privati. Per sapere, quindi, “quali sono i presupposti della buona acustica”, abbiamo deciso di fare quattro chiacchiere con il dott. Klaus Ramoser, esperto in acustica ambientale e architettonica.
In quali settori si divide l’acustica?
Il comportamento dei suoni e l’acustica in generale sono una componente importante di dozzine di discipline. Spesso non ce ne accorgiamo neanche, ma gran parte dei nostri elettrodomestici, tutte le auto, numerose abitazioni e molti altri oggetti d’uso quotidiano hanno alle spalle una progettazione acustica. Perfino il manto stradale vanta proprietà acustiche che consentono di attutire il più possibile il rumore di rotolamento dei pneumatici.
Si parla, dunque, di acustica edile, aeroacustica, fonetica e di dozzine di altri settori, ma l’acustica architettonica ha, tra tutti, un’importanza significativa poiché in qualche modo riguarda, direttamente o indirettamente, la maggior parte delle persone.
Che differenza c’è tra “livello di isolamento acustico“ e “coefficiente di assorbimento“?
Il livello di isolamento acustico o potere fonoisolante (“R“ o “Rw“) definisce il grado di capacità isolante di un divisorio, sia esso una parete, un pavimento, un soffitto, una finestra o una porta. Il potere fonoisolante dipende, da un lato, dalla massa del materiale, ragion per cui massicce pareti divisorie costituiscono un ostacolo al passaggio dei suoni, e, dall’altro, dall’interazione di elementi flessibili (pannelli di legno o di cartongesso) e intercapedini con la loro frequenza di risonanza (costruzioni a secco).
Il coefficiente di assorbimento α assume valori compresi tra 0 e 1 e indica la capacità di un materiale di assorbire le onde sonore e quindi dissiparle. α=0 rappresenta la mancanza assoluta di assorbimento e, quindi, la riflessione nell’ambiente del 100% circa delle onde sonore. α=1 indica l’assorbimento totale (100%) delle onde sonore che, quindi, non ritornano all’ambiente circostante. Esempio: una tenda di spessore medio con un coefficiente di assorbimento acustico pari a α=0,6 assorbe il 60% dell’energia acustica e ne riflette il 40% nell’ambiente.
Una parete di cemento con coefficiente α=0,01 riflette il 99% delle onde sonore. In conclusione, fa fede il principio: maggiore è il fattore di riflessione, maggiore sarà l’effetto insonorizzante.
Cosa percepisce il nostro udito?
Si ritiene comunemente che lo spettro acustico di neonati e bambini piccoli vada da 16 a 20.000 Hertz, mentre quello dei ragazzi da 16 a 17.000 Hertz circa. Con l’avanzare dell’età la frequenza limite, indicata dal secondo valore, decresce con un pattern di circa 1000 Hz ogni 7 anni – i suoni più acuti, dunque, vengono percepiti sempre più indistintamente e, di conseguenza l’intelligibilità del discorso ne risente. L’udito di un cinquantenne, in definitiva, ha un intervallo di frequenza che va da 16 a 13.000 Hz circa.
La curva uditiva mostra la sensibilità delle nostre orecchie. Di conseguenza, l’orecchio più sensibile è quello che si posiziona tra gli 2000 e i 5000 Hz circa. Le frequenze più basse sono quelle più difficilmente percepibili.
Quali sono i presupposti per una buona acustica?
Una buona acustica dipende soprattutto dall’utilizzo specifico di un ambiente. Gli ambienti destinati ad attività comunicative, come le aule scolastiche, le sale per conferenze, i teatri, i ristoranti/bar, etc., necessitano per esempio di un tempo di riverberazione piuttosto corto e di un indice di chiarezza adeguato per poter garantire una buona intelligibilità del parlato e garantire il maggiore silenzio possibile. Gli ambienti destinati ad attività musicali, invece, necessitano di un tempo di riverberazione più lungo e della maggiore percentuale possibile di onde rifratte che, eventualmente, incrementino il volume sonoro e potenzino gli strumenti dal suono più delicato. È molto importante tenere in considerazione anche il tempo di smorzamento di ogni singola banda di frequenza, affinché le risonanze esistenti raggiungano in modo omogeneo, e cioè contemporaneamente, il campo uditivo dell’uomo.Solo in questo modo la musica può essere percepita come naturale e piacevole e solo in questo caso si può parlare di buona acustica ambientale.
Cosa è la propagazione del suono e quanto misura la sua velocità?
In questo caso si prende in considerazione la modalità, la forma e la velocità con cui le onde sonore si diffondono. La propagazione sonora avviene, da un lato, in modo diretto dalla sorgente sonora all’ascoltatore e, dall’altro, in modo indiretto, grazie alla riflessione sulle superfici circostanti, come pareti, arredamento, soffitti, etc. Gli spigoli vivi dei mobili, le fessure delle porte o le minuscole aperture nelle pareti divisorie causano una diffrazione del suono, una deviazione di traiettoria sullo spigolo che comporta una dispersione a ventaglio ed eventualmente una distorsione. Le superfici convesse danno luogo a una dispersione delle onde sonore. Quelle concave, al contrario, a una concentrazione. Già alle elementari abbiamo appreso che il suono si propaga a una velocità di circa 343 m/s, cioè circa 1.240 km/h. La propagazione del suono è, quindi, molto rapida.
La cosiddetta scala del rumore classifica determinati livelli di pressione acustica (volume) e ne mostra i relativi valori in dB (decibel).
Quali sono i tempi ottimali di riverberazione a seconda delle diverse destinazioni d‘uso dell‘ambiente, ad esempio riunioni, uso abitativo o concerti?
Gli ambienti ad uso abitativo si aggirano di norma attorno al valore ideale di 0,5 secondi. Le aule scolastiche esigono 0,4 – 0,5 secondi; le palestre 1,2 – 1,6 secondi circa, le ampie sale per conferenze 0,6 – 1,0 secondi circa, i teatri 1,3 – 1,6 secondi circa, gli auditorium 2,0 secondi circa. È possibile individuare con precisione il valore ideale, grazie alle norme esistenti e alle apposite formule matematiche. Esistono, inoltre, tabelle esaustive che classificano i diversi ambienti a seconda della loro destinazione d‘uso.
Come bisogna arredare i diversi ambienti? Come influiscono sull‘acustica i vari elementi d‘arredo?
Questo è un campo molto vasto e non è possibile fare generalizzazioni. A grandi linee, diciamo che in acustica architettonica è possibile individuare due bande di frequenze, una medio-alta e una bassa. Le prime sono assorbite per lo più da materiali tessili o spumosi (tappeti, tende, letti, etc.), le seconde, invece, da mezzi non dispersivi, quindi capaci di vibrare, come mobili con ante, finestre, rivestimenti lignei, intercapedini, etc. A causa delle diverse lunghezze d‘onda, inoltre, le frequenze basse vengono riflesse solo da superfici ampie e pesanti, mentre quelle medie e alte da superfici più piccole e meno pesanti.
Quali strumenti vengono utilizzati per effettuare misurazioni acustiche e come si calcolano?
Qualsiasi misurazione acustica, come il tempo di riverbero o il coefficiente di fonoassorbimento, viene effettuata di norma avvalendosi di una specifica sorgente acustica e di un fonometro. Come sorgente sonora viene principalmente impiegato un altoparlante omnidirezionale in grado di emettere appositi segnali di misurazione sotto forma di fruscii o suoni sinusoidali. Durante la misurazione del livello di isolamento acustico (ad esempio il coefficiente di fonoassorbimento di una parete divisoria tra due unità abitative) la sorgente sonora viene posizionata all’interno dell’appartamento 1. Nell’appartamento 2 si procede quindi con la misurazione delle onde sonore residue. Il passo successivo è stabilire il livello di isolamento acustico “Rw“ con l’ausilio di appositi programmi. Durante la misurazione del tempo di riverbero “RT60“, l’altoparlante di misurazione e il fonometro si trovano nello stesso ambiente. Per la misurazione del rumore da calpestio si impiega come fonte sonora uno speciale martello normato. Si tratta di uno strumento con cinque pesi di 500 g (martelli) che, in un secondo, uno dopo l’altro, colpiscono il pavimento da un’altezza di 40 mm. Si procede quindi con la misurazione delle onde sonore residue in una stanza confinante, accanto o sottostante, per stabilire l’indice standard del rumore da calpestio “L‘n,w“. Quando non è possibile effettuare misurazioni (per esempio in caso di edificio di nuova costruzione ancora in fase di progettazione), è possibile calcolare l’acustica architettonica anche sulla base delle informazioni contenute nel progetto edile e sulla base dei materiali da questo previsti. Sono disponibili, inoltre, dati relativi all’assorbimento acustico della maggior parte dei materiali che consentono l’esecuzione di calcoli affidabili.
foto: Quellenhof, Acqua Family Parc
Cosa si ottiene con una perforazione acustica?
I materiali perforati, dotati di fori o fessure, fungono a tutti gli effetti da risonanza di Helmholtz e smorzano l‘energia acustica di una particolare frequenza presente nell‘ambiente. Non appena l‘aria che si trova nelle aperture del materiale incontra un‘onda sonora, esercita una pressione contraria che provoca la riduzione di quella particolare frequenza. Poiché si tratta di un materiale fonoassorbente, influiscono sulla sua capacità di assorbimento il tipo di perforazione, lo spessore del materiale, la retinatura e la cavità alle sue spalle. La scelta della foratura, dunque, non deve essere dettata solo da fattori estetici, ma dalle condizioni acustiche desiderate e dalla curva di assorbimento acustico che contraddistingue il materiale.
Coefficienti di assorbimento: α: calcestruzzo a vista=0,01; parquet=0,08; tappeto=0,1; tende=0,45; gommapiuma=0,6; divano=0,88; lana minerale(50mm)=0,95
Fattori d’influenza: assorbitori di onde sonore, diffusori, riflettori, risonatori e diverse soluzioni ibride, come gli assorbitori/diffusori o gli assorbitori a banda larga.
RT 60: con RT60 si indica la lunghezza del tempo di riverbero. RT è l’acronimo di “Reverb Time“ e 60 si riferisce al tempo necessario per avere una perdita di segnale di 60 dB
Lunghezza delle onde: ogni suono è definito dalla lunghezza delle sue onde. L’uomo è in grado di percepire frequenze comprese tra 16 e 20.000 Hertz, la maggior parte delle quali attraverso l’apparato uditivo. Tali frequenze corrispondono a lunghezze d’onda comprese in un intervallo tra 21m circa (per i 16Hz) e 17mm (per i 20kHz). Nel calcolo di accorgimenti acustici, in particolare delle dimensioni di superfici riflettenti, della distanza tra i diversi materiali fonoassorbenti o della loro capacità di assorbenza, la lunghezza delle onde riveste un ruolo fondamentale.