CAPITOLO II – RUMORE

Ricordiamo il paragone di prima: se rappresentiamo il rumore con una lunghezza, quello più lieve che riusciamo ad ascoltare sarebbe equivalente ad un centimetro e quello più intenso 10.000 km. Come fare allora per rappresentare in una stessa scala numeri molto piccoli e molto grandi?

Per esempio, si dovrebbe dire: Il rumore attuale è di 1,125 [Pa][9] e si deve ridurre a 0,002 [Pa] 

Come vediamo, ci sono molti decimali. Basta sbagliare di 0,001 Pa nel fare una misura (0,1% del rumore attuale) e si potrebbe arrivare ad una pressione finale doppia di quella richiesta. Un errore così grande non è tollerabile. Inoltre, non ci si rende facilmente conto che la riduzione richiesta è di ben 562 volte la pressione acustica iniziale!

Se proviamo a fare un grafico della situazione ci si rende meglio conto di quanto sia inadeguato usare le pressioni acustiche:

Il livello da raggiungere è talmente piccolo rispetto a quello attuale, che non si riesce neanche a vedere nello schema.

 

Il deciBel (dB):

Per risolvere il problema di rappresentare assieme sia numeri molto grandi che molto piccoli si usano i deciBel [10] , che si abbreviano "dB" [11] e che misurano il "livello" di rumore, anziché la pressione che lo genera. I deciBel di rumore si calcolano usando una formula:

[12]

Se non siete appassionati di matematica, non preoccupatevi, i logaritmi finiranno tra qualche linea, prima però vorrei calcolare i livelli di rumore dell'esempio di prima: 1,125 e 0,002 [Pa]. Usiamo la seguente ricetta:

1.    Si dividono i due valori per la minima pressione acustica che una persona media riesce a percepire, che è circa quello di una zanzara che vola a 3 m dal nostro orecchio [13].

a.    1,125 ÷ 0,00002 = 56.250. La prima pressione acustica è 56.250 volte più elevata di quella della zanzara.

b.    0,002 ÷ 0,00002 = 100. Il secondo rumore fa una pressione acustica 100 volte più elevata della minima soglia percepibile.

2.    Si calcola il logaritmo dei due risultati del punto 1:

a.    Log(56.250)=4,75

b.    Log(100)=2,00

3.    Si moltiplicano per 20 i risultati del punto 2 e si ottengono i due livelli di pressione sonora:

a.    L1=20 x 4,75 = 95,0 dB

b.    L2=20 x 2 = 40,0 dB

Ora possiamo riscrivere il problema iniziale come segue: Il livello di rumore attuale è di 95,0 dB ma deve essere portato a 40,0 dB per rientrare nella normativa.

Sembra una complicazione inutile, invece questa maniera di rappresentare il rumore è più compatta e contiene tutte le informazioni necessarie, basta fare un po' di pratica nell'interpretazione dei numeri.

 

Usare i decibel:

Se si vogliono fare due torte si moltiplicano per due la quantità di farina. Non funziona così con i decibel: se una sorgente di rumore produce 60 dB e se ne aggiunge una uguale, non ci saranno 120 dB.

Quando si sovrappongono i rumori non si sovrappongono le pressioni acustiche, perché le onde che le producono non hanno i minimi e massimi negli stessi istanti.

Come vediamo, la sovrapposizione dei due rumori non produce il doppio della pressione sonora. Invece, si sovrappone l'energia di ogni una di queste onde e l'energia è proporzionale al quadrato della pressione. si, lo so: vi state annoiando.

OK, veniamo al sodo: se si hanno due sorgenti da 60 dB, la somma di entrambe fa 63 dB. Già, soltanto 3 dB in più. Ma la cosa è ancora più perversa, perché il doppio di qualunque livello di rumore è pari ad aggiungere 3 dB al livello originale. ecco alcuni esempi:

• 50 dB + 50 dB = 53 dB
• 44 dB + 44 dB = 47
• 0 dB + 0 dB = 3 dB [14]

Di pari passo, la metà di un livello di rumore equivale a togliere 3 dB dal livello originale.

• La metà di 64 dB è 61 dB
• La metà di 35 dB è 32 dB
• La metà di zero dB è -3 dB.
• Un livello di rumore negativo significa che non può essere udito dalle persone (ma da alcuni animali si).

Con qualche passaggio di matematica si può dimostrare che 3 sorgenti uguali producono un aumento di 5 dB. Una pressione acustica tre volte più grande porta un incremento di (quasi) 10 dB

1. Tre sorgenti uguali producono un livello di rumore 5 dB più alto della sorgente singola.
2. Cinque sorgenti uguali portano ad un incremento di 7 dB.
3. Dieci sorgenti uguali equivalgono a 10 dB in più.
4. 20 dB in più significa l'equivalente a 100 volte il rumore originale.
5. 30 dB in più significa 1000 volte il rumore originale.
6. 60 dB di incremento è pari a un milione di volte il rumore originale.

Ora siamo in grado di confrontare i rumori tra di loro, usando i deciBel. Facciamo un esempio con numeri più o meno reali:

1. Quando tutto tace, in una stanza c'è un livello di rumore di 35 dB.
2. Quando inizia una conversazione tra due persone nella stessa stanza, il livello sale a 61 dB.
3. Quando si accende l'aspirapolvere, assieme alle persone, si raggiungono 75 dB.

La differenza tra la stanza in silenzio e la conversazione è di 61-35=26 dB e può essere interpretata come un primo incremento di 20 dB e un secondo di 6 dB. Usando le regole di sopra, sappiamo che:

• 20 dB significa 100 volte più pressione acustica.
• 6 dB equivale al doppio del doppio della pressione acustica (4 volte). 

Quindi la conversazione, che avviene 26 dB più in alto del rumore della stanza tranquilla è di fatto 10 x 2 x 2 = 400 volte più rumorosa della stanza in silenzio!

La differenza tra la conversazione e l'aspirapolvere è di 75-61=14 dB, che possono essere interpretati come 10+4 dB.

• 10 dB di differenza significa 10 volte più rumore.
• Si può calcolare che 4 dB equivale a due volte e mezza più rumore.

L'aspirapolvere fa un rumore 10 x 2,5 = 25 volte il rumore della conversazione. e 10.000 volte più rumore della stanza quando nessuno fiatava!!!

 La tabella che segue illustra le differenze in dB e la differenza in pressione acustica:

Con questa tabella si possono fare confronti tra diversi livelli, moltiplicando il valore che si trova nella colonna "moltiplicatore". Vediamo alcuni esempi:

• Una differenza di livello di 19 dB si può scrivere come 10 + 9 dB che significa 10 x 7,94 = 79,4 volte.
• Una differenza di 34 dB equivale a 20 + 10 + 4 dB, ovvero 100 x 10 x 2,51 = 2.510 volte.

Molto bene, ma. a cosa serve tutto questo? A fare predizioni di come si comporterà il rumore quando si aggiungono o si eliminano sorgenti.

Esempio pratico:

Una fabbrica ha due compressori IDENTICI tra loro. Quando sono accesi entrambi allo stesso tempo, producono un rumore pari a 75 dBA. Quando sono spenti, il rumore ambientale è di 55 dBA. Il limite legale nella zona è 65 dBA e i vicini si sono lamentati, bisogna risolvere la situazione!

Il direttore della fabbrica vede che si devono ridurre 10 dBA per rientrare nella norma. Osserva anche che i due compressori ASSIEME incrementano di 20 dBA il rumore. Decide allora di spostare soltanto UNO dei due compressori, ce la farà a risolvere la situazione?

Evidentemente il direttore della fabbrica non ha letto questo libro! Non ce la farà, ed ecco perché: i due compressori sono IDENTICI, togliendo uno dei due si ridurrà il rumore della metà, ovvero 3 dBA in meno del rumore prodotto dalla somma dei due. Il livello di rumore con un compressore sarà di 72 dB, che è 17 dB più alto di quanto consente la normativa (50 volte oltre la soglia legale).

Il direttore avrà speso soldi per l'intervento di spostare il compressore e non concluderà un bel niente.

 

Aggiungere (sommare) sorgenti di rumore:

L'esempio di prima ci ha fatto vedere che è molto importante "sommare" decibel in maniera corretta, pena errori clamorosi.

La tabella di prima ci permette di fare calcoli, ma è un processo lungo se si devono considerare molte sorgenti.

Per esempio, un supermercato in centro città vuole installare un frigorifero, un condizionatore e un ventilatore di estrazione e teme che possa oltrepassare il limite di zona. Domanda ai fabbricanti dei tre apparecchi il rumore prodotto da ogni componente e si informa quale è il limite di rumore della zona. Ecco i dati:

Frigorifero	49 dBA a 3 m
Condizionatore	51 dBA a 3 m
Ventilatore	52 dBA a 3 m
Limite legale	55 dBA

Notate che ogni apparecchio dichiara un livello di rumore ma anche una distanza, perché se la distanza aumenta diminuisce il rumore e viceversa (questo lo vedremo nel dettaglio più avanti).

Usare la tabella di prima per questo calcolo è in pratica impossibile. Dobbiamo usare una delle seguenti due alternative:

Alternativa comoda e veloce: usare questa pagina

Alternativa da secchioni: calcolare il valore finale con questa formula:

Qualunque sia il metodo usato avrete trovato che il livello di rumore finale sarà di 55,6 dBA, quindi la norma sarà ecceduta. Il supermercato dovrà utilizzare metodi di abbattimento del rumore, se vuole installare i nuovi apparecchi.

 

Togliere (sottrarre) sorgenti di rumore:

In alcune situazioni si devono fare sottrazioni di decibel, per esempio:

Per esigenze produttive, una fabbrica deve spostare un grosso ventilatore dalla parte opposta del terreno dove sorge l'impianto, ma lì ci sono delle abitazioni e si teme di eccedere il livello massimo consentito.

Con un fonometro, un impiegato misura il rumore del ventilatore nella postazione attuale. Misura anche il rumore ambientale con il ventilatore spento e il rumore nel luogo di installazione. Ecco i dati misurati:

Rumore con il ventilatore accesso:	58 dBA
Rumore residuo con ventilatore spento:	50 dBA
Rumore nel luogo di installazione:	57 dBA

Si può installare il ventilatore?

Per prima cosa si deve determinare il rumore che produce il ventilatore da solo, quindi si deve sottrarre l'effetto del rumore residuo dal rumore con il ventilatore acceso: "sottraendo" i 50 dBA residui dai 58 dBA.

Alternativa comoda e veloce: usare questa pagina

Oppure, se vi piace cimentarvi con i logaritmi, potete usare la formula per la sottrazione di due livelli:

Nel nostro esempio, il rumore che il ventilatore farebbe da solo è di 57,3 dBA.

 Considerando che il rumore residuo nel nuovo posto di installazione è di 58 dB, il livello che troveremo dopo lo spostamento del ventilatore sarà di 60,7 dBA. L'applicazione non è fattibile, senza infrangere la normativa.

 ATTENZIONE: Non si possono fare sottrazioni tra livelli con differenze minori di 3 dBA. Quando il rumore residuo e quello di ciò che si vuole misurare sono uguali o appena diversi, non c'è possibilità di sapere qual è la contribuzione della sorgente da misurare.