Fono assorbimento, i pannelli di materiale poroso

Il controllo del suono in un ambiente chiuso consente di progettare spazi acusticamente adeguati e confortevoli in relazione al loro utilizzo e a tal proposito conoscere i meccanismi che regolano la propagazione delle onde sonore è di fondamentale importanza.

Il fono assorbimento

Alcuni materiali hanno una struttura tale che consente di controllare la propagazione delle onde sonore e quantificarle in base alla capacità del materiale stesso di  assorbire l’energia sonora incidente dissipandola, in parte, in calore.

Questo fenomeno avviene in modi diversi in relazione alle caratteristiche dell’elemento assorbente.

Il parametro che consente di quantificare questo fenomeno è definito come coefficiente di assorbimento acustico “α”, questo ci restituisce un informazione su quanta energia è stata riflessa o assorbita dal materiale.

Esempi:

• α=0        l’onda è stata totalmente riflessa, assorbimento nullo.
• α=0,6    l’onda è stata parzialmente riflessa, assorbimento del 60%.
• α=1        l’onda è stata totalmente assorbita, riflessione nulla.

A contribuire sulle quantità di energia assorbita o riflessa è anche l’angolo con il quale l’onda incide sul mezzo ed il principio fisico attraverso il quale avviene la dissipazione di energia (porosità, risonanza di cavità, risonanza di pannello).

L’utilizzo dei pannelli fonoassorbenti è legato alla volontà di controllare le riflessioni del suono all’interno di uno spazio chiuso aumentandone il comfort acustico e la qualità di ascolto. Questi possono essere classificati in:

• Pannelli di materiale poroso
• Pannelli forati risonanti (sfruttano la risonanza delle cavità)
• Pannelli o membrane vibranti (sfruttano la risonanza del pannello)

In questo articolo ci soffermeremo sui primi.

Pannelli di materiale poroso

Questi pannelli sfruttano la porosità della propria struttura costitutiva per la dissipazione dell’energia sonora. Questo fenomeno avviene grazie all’attrito sviluppato dall’aria racchiusa nelle micro-cavità del materiale quando viene messa in vibrazione dall’onda sonora incidente.

I materiali utilizzati sono generalmente di tipo vegetale, minerale o sintetico come fibre legnose, materiali ceramici, lana roccia, lana vetro, feltri, poliestere, poliuretano, per i quali il coefficiente di assorbimento dipende principalmente da una serie di caratteristiche.

Il rapporto tra il volume occupato dalle micro-cavità ed il volume totale rappresenta la porosità del materiale. All’aumentare di questa l’assorbimento acustico cresce poiché c’è maggiore aria incamerata e di conseguenza maggiore attrito. Generalmente i pannelli con maggiore efficacia hanno una porosità molto elevata che supera talvolta il 90%.

Si può dimostrare che anche lo spessore del pannello influisce sul coefficiente di assorbimento acustico in base alle frequenze in gioco ed alle lunghezze d’onda, infatti all’aumentare dello spessore α aumenta per le basse frequenze mentre resta sostanzialmente invariato per le frequenze medio/alte.

Si può dimostrare che per raggiungere l’efficienza massima di un pannello di materiale poroso dobbiamo dimensionare in modo tale che il suo spessore sia pari ad ¼ della lunghezza d’onda dell’onda incidente. Questo implica che pannelli di spessore modesto (centimetri) riescono ad assorbire la gamma delle frequenze medio/alte poiché queste hanno una lunghezza d’onda contenuta.

Resta però il problema legato alle basse frequenze, caratterizzate da lunghezze d’onda considerevoli (metri) per le quali bisognerebbe utilizzare pannelli con uno spessore di decine di centimetri rinunciando a spazio e aumentando i costi. In questo caso è consigliabile utilizzare materiali porosi caratterizzati da un’elevata densità (kg/m3).

Un ulteriore metodo di risoluzione per le basse frequenza è l’utilizzo dei Bass Trap.

I pannelli fonoassorbenti sono di solito realizzati con forme che permettono di riflettere il meno possibile ed offrire una più estesa superficie di contatto con l’onda incidente così da aumentarne l’assorbimento.

Quindi anche la forma dei pannelli fonoassorbenti gioca un ruolo importante, infatti in commercio è possibile trovare pannelli aventi superfici ricoperte da sporgenze di vari tipi e forme, dalle classiche sporgenze conico/piramidali fino a veri e propri complementi di arredo.

In conclusione, risulta di primaria importanza lo studio delle sorgenti e del suono incidente per effettuare la scelta del pannello fonoassorbente poiché  le sue caratteristiche che saranno diverse a seconda dello spazio del quale si intende migliorare le qualità.