Transcript Il Fattore di Correzione Ambientale K 2
Il Fattore di Correzione Ambientale K
2
04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 1
Fattore Correzione Ambientale K
2
Livello sonoro in funzione della distanza dalla sorgente K 2 , denominato anche DLf, è la differenza fra il livello sonoro totale ed il livello del campo libero 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 2
Fattore Correzione Ambientale K
2
Calcolando la differenza fra i livelli sonori forniti dalle formule del campo semiriverberante e del campo libero otteniamo: K 10 lg 2
Area della superficie di
4
inviluppo attorno alla sorgente = 2
d 2
K 2 10 lg 1 4 4 Q A d 2 Q d 10 2 lg 4 A 1 10 4 A S ' lg 4 Q d 10 lg 1 2 4 0 .
T 60 16 S V '
Q=2 (sorg. su piano riflettente)
Questa formula fornisce il cosiddetto “
K 2
04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale
teorico
” 3
Risultati di misure sperimentali
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Tipici ambienti da industria del packaging
Si tratta di capannoni molto vasti e relativamente bassi 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 5
Tipici ambienti da industria del packaging
Si tratta di capannoni molto vasti e relativamente bassi 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 6
Misura del livello sonoro a varie distanze
Viene impiegata una sorgente artificiale omnidirezionale (Q=1, dodecaedro) per misurare il livello sonoro al crescere della distanza d
Dodecaedro Fonometro
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Misura del livello sonoro a varie distanze
Il diagramma sperimentale che si ottiene è di questo tipo
Thessaloniki - Livello sonoro in funzione della distanza - Lw = 100 dB(A)
95 90 85 80 75 70 65 60 1 K factor 100 04/11/2010 10
distanza (m)
Lsperim Ldir Il Fattore di Correzione Ambientale 8
Misura del livello sonoro a varie distanze
Il confronto con quello teorico mostra che:
Thessaloniki - Livello sonoro in funzione della distanza - Lw = 100 dB(A)
95 90 85 80 75 70 1
In tutta questa regione il livello sonoro e’ superiore a quello teorico di parecchi dB
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Qui invece e’ significativamente
10
inferiore….
distanza (m)
9 100
95 90 85 80 75 70 1 85 80 75 70 1 90 95
Misura del livello sonoro a varie distanze
Misure in altri capannoni
Thessaloniki - SPL decay with distance Pelfort - SPL decay with distance
95 90 Lsperim Lsabine 85 80 75 70 1 10
distance (m) Fredericia - SPL decay with distance
100 04/11/2010 10
distance (m)
10 100 Lsperim Lsabine Lsperim Lsabine
14 12 10 8 6 4 2 4 2 0 1 14 12 10 8 6 0 1 04/11/2010
K
2
in funzione della distanza
14 12 K sper K sab 100 6 4 10 8 2 0 1 10
distanza (m)
10
distanza (m)
10
distanza (m)
14 13 12 11 10 9 K-sper K Sab K sper K sab 2 1 4 3 6 5 8 7 0 1 100 Il Fattore di Correzione Ambientale 10
distanza (m)
K sper K sab 11 100 100
K
2
al posto operatore (superf. S’)
3 Ksperim (dBA) KSabine (dBA) 2.5
2 1.5
1 0.5
0 Thessaloniki Pelfort Patrasso Fredericia
Nome Thessaloniki Pelfort Patrasso Fredericia
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V (m 3 )
48836 72000 32000 27575
h (m) T med (s) K sperim (dBA) K Sabine (dBA)
8.3 11.92 2.60 2.45 2.40 1.45 0.48 0.48 8.0 7.62 3.10 0.81 2.75 1.45 0.51 0.40 Il Fattore di Correzione Ambientale 12
Fatti Accertati
• I capannoni per il packaging hanno un “effetto ambientale” molto maggiore di quello previsto dalle formule teoriche, anche a brevissima distanza dalle sorgenti sonore • Questo spesso non viene riconosciuto dal committente, che contesta le macchine in quanto apparentemente troppo rumorose (ed invece e’ colpa del SUO ambiente) • Solo una misura diretta del fattore di correzione ambientale consente di quantificare questo effetto • In presenza di valori elevati di K2, ci si può attendere una riduzione cospicua di livello sonoro grazie ad un trattamento ambientale di tipo fonoassorbente 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 13
Misura della potenza acustica
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Normative per la misura della potenza sonora
Le tecniche per la misura della potenza sonora di una macchina sono due e sono basate sulla misura di parametri diversi.
• Valutazione della potenza sonora a partire da una
misura di pressione:
La tecnica è descritta, a seconda della condizione operativa, nelle norme della famiglia ISO 374x, (fonometro).
• Valutazione della potenza sonora a partire da una
misura di intensità:
La tecnica è descritta nella norma ISO 9614, (sonda intensimetrica).
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Livello di potenza di una sorgente calcolato tramite livelli di pressione sonora (1)
Per calcolare il livello di potenza impiegando i livelli di pressione sonora occorre definire una superficie di riferimento attorno alla sorgente ed individuare un congruo numero di punti in cui rilevare il valore del livello di pressione.
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Livello di potenza di una sorgente calcolato tramite livelli di pressione sonora (2)
Secondo la norma ISO 3744 (ambiente riflettente) il livello di potenza risulta:
L W
L Pm
10 log(
S tot
)
K
1
K
2 Dove:
K
1 10 log 1 10
L PmON
L PmOFF
10 e
K
2 10 log 1 4
S tot A
• L Pm livello medio di pressione misurato sulla superficie di misura; • S tot • A superficie di inviluppo impiegata; assorbimento equivalente dell’ambiente: • L PmON • L PmOFF 04/11/2010 L Pm L Pm con sorgente accesa con sorgente spenta Il Fattore di Correzione Ambientale 17
Equazione di Eulero
Essa lega pressione p e velocità delle particelle v, e rappresenta la classica legge di Newton ( F = m · a ) applicata all’acustica:
v
grad
(
p
) Se non c’è moto d’assieme (vento), questa equazione consente di ottenere la velocità integrando il gradiente di pressione:
v
0
grad
(
p
)
dt
Solitamente il gradiente viene approssimato alle differenze finite, posizionando due microfoni a pressione ad una certa distanza d lungo l’asse x.
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Equazione di Eulero: sonda intensimetrica
Una sonda intensimetrica è costituita da una coppia di microfoni accoppiati in modulo e fase: x M1 d M2 Il segnale di velocità viene dunque ottenuto integrando la differenza fra i segnali di pressione catturati dai due microfoni:
grad
(
p
) |
x
p
2
d p
1 Operazionale - Integratore v - 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 19
Sonda intensimemetrica (1)
Intensità sonora:
I
p
v
la velocità delle particelle viene correlata al gradiente di pressione (cioè a quanto cambia il valore della pressione istantanea in rapporto alla distanza tra due punti di misura) che viene misurato con due microfoni ravvicinato 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 20
Sonda intensimemetrica (2)
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Livello di potenza di una sorgente calcolato tramite livelli di intensità sonora (1)
Per calcolare il livello di potenza impiegando i livelli di intensità sonora occorre definire una superficie di riferimento attorno alla sorgente.
Nel caso in cui la superficie chiusa S sia scomponibile in N superfici l’espressione S k della elementari, potenza sonora diventa:
W
k N
1
I nk
S k
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Livello di potenza di una sorgente calcolato tramite livelli di intensità sonora (2)
Una ulteriore tecnica è quella di rilevare l’intensità media emessa dalla singola faccia della superficie di riferimento attorno alla sorgente mediante “spazzolamento”.
W
j N
1
I nj
S j
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Sonda Microflown
Microfono a pressione 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale Sensore di velocità 24
Misura sperimentale diretta di K
2
grazie a misure di potenza sonora
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Tecniche di misura
• Il metodo di elezione consiste nel misurare due volte la potenza sonora di una macchina per il packaging, impiegando anzitutto il metodo “classico” (pressione sonora, mediante ISO 3744 o 3746) e senza applicare alcun K 2 • La misura viene poi ripetuta con il metodo intensimetrico (ISO 9614/3), che elimina automaticamente K 2 dal risultato • La differenza fra i due livelli di potenza così misurati fornisce il K 2 sulla superficie di misura
S’
(solitamente ad 1m dalla macchina, quindi coincidente con la misura al posto operatore).
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Tecniche di misura
• In alternativa, si può operare la misura con una sorgente sonora artificiale, di cui sia già nota la potenza sonora (da misure intensimetriche o da test in laboratorio), su cui viene applicata una misurazione in pressione secondo ISO 3744/3746, utilizzando una superficie di inviluppo
S’
corrispondente a quella della macchina da packaging reale • La tecnica della sorgente artificiale ha il vantaggio di poter essere impiegata anche prima dell’installazione della macchina in linea.
• Non è invece possibile stimare il valore di K funziona.
2 utilizzando le formule contenute nelle norme ISO 3744 – ISO 3746, in quanto le stesse sono basate sulla formula di Sabine, che in questi ambienti non 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 27
La norma EN 415-9:2009
Safety of packaging machines. Noise measurement methods for packaging machines, packaging lines and associated equipment, grade of accuracy 2 and 3
• Questa norma riconosce per la prima volta le peculiarità acustiche degli ambienti per le macchine da “packaging” • Essa consente il tradizionale calcolo di K 2 Sabine nel caso di ambienti compatti con le relazioni di • Prevede viceversa la misura sperimentale di K 2 con il metodo della sorgente artificiale in caso di locali “bassi e vasti” • Ed in ogni caso la distanza sorgente-ricevitore viene definita come: d S ' 2 e porta dunque a valori di K 2 molto + grandi 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 28
1 2 3 4 5
La norma EN 415-9:2009
Environment available for the test Background correction K 1A Environment correction K 2A is K 1A ≤ 1,3 dB And K 2A ≤ 0,5 dB
?
Lw available?
NO is K 1A ≤ 1,3 dB And K 2A ≤ 2,0 dB
?
NO YES YES YES is K 1A ≤ 3,0 dB And K 2A ≤ 7,0 dB And Diffuse field? YES NO engineering EN ISO 11201 EN ISO 11203 EN ISO 11204 engineering grade Directive source?
YES survey
6
EN ISO 11204 Survey grade • In ambienti industriali bassi e vasti, (quindi campo NON diffuso) con valore di K 2 elevato, la metodica da utilizzare è la misura intensimetrica di Lw, seguita dalla EN ISO 11203 per la stima del Lp al posto operatore NO
7
Lw with EN ISO 9614-2 + EN ISO 11203 EN ISO 11202 Survey grade 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 29
La norma EN 415-9:2009
• In ogni caso, la superficie di misura S’ è un inviluppo “stretto” della sagoma della macchina, ad 1m di distanza dalla stessa. Questo differisce sia dalla norme della serie 11200, sia da quelle per la misura del Lw (serie ISO 3740) • E la distanza effettiva sorgente-posto operatore è definita sulla base di tale sup. di inviluppo: S ' 2 04/11/2010 d Il Fattore di Correzione Ambientale 30
Esempio 1 – misura intensimetrica su una macchina
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Sonda Intensimetrica
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Esempio 2 – misura con superficie di inviluppo attorno a sorg. artificiale
Sonda Intensimetrica
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Stima di K
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con una nuova formula semiempirica
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La formula di Farina/Fornari
• Dall’analisi di decine di misurazioni sperimentali di K “fittare” i dati con la seguente formula: 2 effettuate in linee di packaging è emersa la possibilità di K K teor lg 1 0 .
0 16 4 4 T 5 5 .
.
64 T T 0 .
0 .
7 7 H 3 3 2 ' 1 .
.
d 2 596 0 .
.
7 S 2 ' d 2 In cui T e’ il tempo di riverberazione, H l’altezza del locale, ed il termine fra parentesi al denominatore rappreseneta di fatto un “
volume apparente
” dell’ambiente basso e vasto 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 34
14 12 6 4 10 8 2 0 1 14 12 10 8 6 4 2 0 1
Verifica di K
2
in funzione della distanza
14 100 12 10 K sper K teor K sab 8 6 4 2 0 1 10
distanza (m)
10
distanza (m)
04/11/2010 K sper K teor K sab 14 13 12 11 4 3 6 5 10 9 8 7 2 1 1 10
distanza (m)
10
distanza (m)
35 100 100 sperimentale formula Sabine K sper K teor K sab
Stima dell’efficacia di un trattamento ambientale
• La formula di Farina/Fornari consente una facile stima del beneficio ottenibile da un trattamento ambientale • Si ipotizza un ambiente con queste caratteristiche: Parametro Volume Totale V Altezza media h Tempo di riverbero iniziale Tempo di riverbero trattato Valore 70.000 7 3 0.7 u. di misura m 3 m s s • Si calcola ora la differenza fra i valori di K 2 dell’ambiente originale, e dello stesso dopo il trattamento ambientale fonoassorbente • Il calcolo viene effettuato due volte, con la formula di Sabine e con la formula di Farina/Fornari 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 36
Stima dell’efficacia di un trattamento ambientale Riduzione del livello sonoro totale
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 100 Dl,semiriverberante DL,Farina/Fornari 10
Distanza (m)
• La formula di Farina/Fornari mostra una molto maggior efficacia del trattamento fonoassorbente: a 10m sono 5.5 dB(A) di riduzione 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale anziché 1.7 dB(A) previsti da Sabine 37
Conclusioni
• L’uso della formulazione di Sabine ha portato in passato a gravi problemi all’industria del packaging • Oggi però la nuova norma EN 415-9:2009 consente di affrontare correttamente il problema dell’effetto-ambiente • Sono disponibili ed ormai ampiamente collaudate tecniche di misura diretta del fattore di correzione ambientale • Oppure si può usare la formula di Farina/Fornari per una stima ragionevolmente accurata di K 2 .
• Emerge così che per la riduzione del rumore nelle linee di packaging si possono ottenere risultati insperati mediante trattamenti ambientali fonoassorbenti 04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 38