Mamme zen

Modelli per la valutazione dell’impatto acustico di impianti
multisorgente .
1
S. Luzzi , A. Casavola
2
, S. Arrigucci
3
, G. Lucchese
3
1
Ordine degli Ingegneri della Provincia di Firenze - Commissione Ambiente
Dipartimento Elettronica Informatica e Sistemistica - Università della Calabria
3
Dipartimento Sistemi e Informatica - Università di Firenze
2
L’impatto acustico e i modelli Sorgente-Ricettore
La valutazione dell’impatto acustico, definita dall’articolo 8 della Legge n.447/95, è un procedimento che ha
una duplice valenza applicativa:
- di verifica del rispetto dei limiti di immissione in ambiente esterno e in ambienti abitativi fissati dalla
legge e dalla classificazione acustica del territorio comunale;
- di previsione del contributo all’inquinamento acustico di una determinata area, derivante dalla
collocazione, all’interno o in prossimità di essa, di una sorgente di rumore o di una attività
intrinsecamente rumorosa.
La valutazione (o previsione) dell’impatto acustico è quindi uno strumento di verifica e di pianificazione
fondamentale per poter perseguire le finalità che la legge quadro sull’inquinamento acustico si propone in
termini di tutela dei cittadini e dell’ambiente dalle immissioni di rumore.
Per quanto riguarda gli aspetti predittivi dell’impatto acustico si fa riferimento a modelli matematici e algoritmi
di calcolo che permettano di identificare l’andamento dei livelli equivalenti della pressione sonora e delle
altre grandezze rappresentative dei fenomeni acustici lungo i cammini sorgente–ricettore variamente definiti.
Gli strumenti di calcolo che spiegano la propagazione del rumore si differenziano per il modo in cui viene
analizzata e rappresentata la sorgente e per come vengono trattate e inserite nelle equazioni le
caratteristiche dei cammini e delle superfici radianti in prossimità dei ricettori. La diversa natura del terreno e
la presenza di ostacoli, localizzati o diffusi, lungo le traiettorie di trasmissione, forniscono, ad esempio,
contributi significativi alla definizione dei modelli che hanno l’obiettivo di prevedere il livello di rumore in
corrispondenza di un determinato ricettore o di punti strategicamente interessanti lungo i cammini di
propagazione.
La principale distinzione metodologica è quella tra Modelli Deterministici e Modelli a Simulazione. Nei
primi si stimano i livelli di rumore in postazioni-ricettore partendo dalla misura fonometrica della potenza
sonora emessa della sorgente e da algoritmi che tengono conto degli effetti di attenuazione lungo i cammini
di propagazione Si distinguono modelli che descrivono l'impatto di sorgenti puntiformi (insediamenti
industriali, aeroporti) con propagazione sferica o semisferica oppure lineari (strade, ferrovie) con
propagazione cilindrica o semicilindrica.
Fra i Modelli a Simulazione, basati su codici e parametri che simulano il fenomeno fisico della
propagazione, si distinguono algoritmi che considerano la diffusione delle emissioni della sorgente in forma
radiale (in questo caso il codice di calcolo simula il percorso dei raggi nello spazio) o di onde (in questo caso
il codice di calcolo si basa su tecniche di analisi numerica che permettono di valutare puntualmente le
variazioni di pressione acustica).
E’ possibile, mediante il procedimento illustrato nello studio di caso che accompagna questo lavoro,
rappresentare come sorgente puntiforme anche un complesso di sorgenti aventi caratteristiche di emissione
diverse.
Il modello SSRN della cui applicazione si riferisce in seguito, è basato sull’individuazione di Sorgenti
Significative e Ricettori Notevoli, ovvero elementi di territorio (sorgenti e ricettori) le cui caratteristiche
rispettivamente di emissione e di immissione di rumore sono tali da poterli considerare isolabili dal contesto.
La sorgente deve essere tale da far salire in modo significativo con la sua presenza esclusiva il livello di
inquinamento acustico dello scenario di collocazione (rappresentato ad esempio dalla classe attribuita alla
porzione di territorio a cui la sorgente appartiene). Casi tipici sono rappresentati da singoli insediamenti
produttivi o infrastrutture inserite all’interno di aree prevalentemente residenziali.
Il ricettore deve essere tale da richiedere valori di immissione di rumore molto minori di quelli del contesto in
cui è inserito (ad esempio, livelli tipici di una classe inferiore a quella attribuita alla porzione di territorio a cui
il ricettore appartiene). Casi tipici sono tutte le tipologie di ricettore per le quali la Legge 447/95 (Art. 8 c.3)
introduce l’obbligo di valutazione preventiva di clima acustico: si tratta di ospedali, scuole, parchi pubblici e
anche nuovi insediamenti residenziali situati all’interno o in prossimità di sezioni ove sono presenti attività
acusticamente impattanti.
L’impostazione del modello di tipo SS o RN, in applicazione di quanto previsto dalla norma UNI 9884
riguardante la caratterizzazione acustica del territorio e dalla norma ISO 9613 riguardante l’attenuazione del
suono durante la propagazione in ambiente esterno, prevede per l’applicazione, di procedere all'acquisizione
dei dati morfologici, climatici, urbanistici e quant’altro possa influenzare la propagazione dalle sorgenti
significative e/o verso i ricettori notevoli. Questa base di conoscenza, unita alle caratteristiche di emissione e
ai livelli di rumore residuo delle aree coinvolte, si configura come vero e proprio sistema di condizioni al
contorno per la determinazione dei livelli di inquinamento acustico prodotto da una sorgente significativa su
un’area contigua a quella ove la sorgente è collocata e per la determinazione dei livelli di inquinamento
acustico sui ricettori notevoli derivante da attività rumorose situate in un’area contigua a quella ove il
ricettore è collocato.
Si tenga presente che la classificazione acustica del territorio deve rispettare la condizione di divieto di
contatto tra aree di classe non contigua, ovvero la differenza fra aree adiacenti non deve mai essere
superiore a 5 dB(A).
Se si parte dall’ipotesi di sorgente significativa di tipo puntiforme e omnidirezionale si avrà a partire da essa
una propagazione per sfere concentriche con legge di propagazione:
I=
W
P2
=
4πR 2 ρv
che dimostra come l’intensità sonora, pari alla potenza sonora W per unità di superficie sferica, sia
proporzionale al quadrato della pressione sonora P in ragione dei valori di densità dell’aria ρ e velocità del
suono v.
Nel modello SS la sorgente è il centro della sfera di raggio R passante per il ricettore e l’intensità sonora
risulta inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente. In scala logaritmica
considerando la presenza dell’effetto-suolo, si ricava il livello di pressione sonora Lp in funzione del livello di
potenza LW e della distanza dalla sorgente R con la formula:
LP = LW
S
− 10 log 10  1
 S0

R
 = L W − 10 log 10  1

 R0
2

 − 8dB + 10 log 10 Q

con R0 distanza di riferimento pari a 1 m dalla sorgente e considerando la sorgente direttiva con fattore di
direttività (rapporto fra la pressione misurata e quella di un’analoga sorgente omnidirezionale)
Q=
PA2
.
PS2
Emissione di rumore da impianti multisorgente: un’applicazione del modello SSRN per la
classificazione del territorio
La classificazione acustica del territorio prevede la sua suddivisione in aree acusticamente omogenee
caratterizzate da diversa destinazione d’uso. Questo studio di caso fa parte del progetto di classificazione
acustica del territorio di un Comune di media complessità che ha richiesto l’analisi di un vincolo di contiguità
tra una sorgente significativa collocata in classe V (zona industriale) e due ricettori (civili abitazioni) di classe
III (zona mista), di seguito descritti:
2
• SORGENTE: insieme di 5 capannoni, su una superficie di circa 22.356 m , nei quali si svolgono diverse
attività industriali (officina metalmeccanica, fonderia di articoli per pelletteria, carrozzeria, industria per la
cromatura dei metalli, laboratorio di pelletteria);
• RICETTORE 1: civile abitazione situata circa 130 m a ovest del limite dell’area industriale;
• RICETTORE 2: civile abitazione situata a circa 300 m a sud della sorgente,
Il tratto ricettore-sorgente, in entrambi i casi, attraversa un terreno incolto a vegetazione prevalentemente
erbacea, lungo il quale non sono presenti ostacoli.
Le aree industriali di vasta estensione multisorgente vengono trattate da una norma tecnica dedicata, la ISO
8297 del 1994 [3] che si utilizza per modellare la sorgente estesa e ridurla a puntiforme. Il metodo enunciato
nella norma è limitato a zone industriali estese con molte sorgenti di rumore, posizionate più o meno su un
piano orizzontale e che irradiano rumore sostanzialmente in modo uniforme in tutte le direzioni orizzontali.
Un altro vincolo posto dalla norma è dato dal numero e dalla posizione delle postazioni di misura che
dovrebbero essere equispaziate lungo il perimetro.
Il metodo permette di ottenere il livello di potenza sonora di banda d’ottava LW dall’equazione:
Lw= Lpmedio+∆LS+∆LF+∆LM+∆Lα
[dB]
dove :
Lpmedio= Livello di pressione sonora medio
∆LS = Termine di correzione riferito all’area di misura
∆LF = Termine di correzione dovuto alla vicinanza dell’area industriale
∆LM = Termine di correzione dovuto all’angolazione del microfono rispetto agli edifici
∆Lα = Termine di attenuazione Sonora dovuto all’assorbimento atmosferico
In questo caso pur non avendo a disposizione questo tipo di misurazioni si è proceduto a ridurre la sorgente
a puntiforme nel modo seguente.
I termini ∆LS, ∆LF e ∆LM non si sono considerati perché non abbiamo un’area di misura esterna all’area
industriale ma tutte le misure sono interne e non necessitano di queste correzioni; invece ∆Lα, una volta
calcolato, è risultato di un ordine di grandezza trascurabile rispetto al livello di pressione sonora media.
Visto che, dell’equazione sopra scritta rimaneva solo il livello di pressione sonora medio, si è deciso di
utilizzare il metodo della media pesata sia per la determinazione dell’entità della sorgente sia per la
determinazione della distanza ricettore-sorgente.
Si è attribuito il peso, per ogni punto di misura, in base alla distanza dal ricettore, all’importanza delle
sorgenti e alla sua dislocazione all’interno del complesso industriale; i pesi sono stati testati a partire dai
valori medi di emissione ed è stata ottenuta al ricettore una differenza valore misurato-valore simulato
inferiore a 0,5 db.
Per determinare l’entità media della sorgente si sono considerati i valori medi in dB ponderati A. Utilizzando
il pacchetto Simulink (una toolbox di Matlab 5.3).
Nella Tabella 1 sono rappresentati i dati di definizione dello scenario applicativo
Tabella 1 – Livelli di emissione delle sorgenti equivalenti e relative distanze dai ricettori
Sorgente relativa al Ricettore 1
LAeq medio della
Distanza media della
sorgente (dB)
sorgente
66,54
175 m
Sorgente relativa al Ricettore 2
LAeq medio della
Distanza media della
sorgente (dB)
sorgente
78,27
327 m
Si è quindi proceduto all’implementazione del modello secondo la norma ISO 9613-2 [4], che fornisce un
algoritmo per la valutazione dell’attenuazione in ambiente esterno che tiene conto di: divergenza geometrica,
assorbimento atmosferico, effetto suolo, riflessione e interferenza.
Le condizioni ambientali ipotizzate per l’elaborazione sono riportate nella tabella 2.
Tabella 2 – Condizioni ambientali
Temperatura
Umidità relativa
15 °C
20%
Condizioni
meteorologiche
Vento
Soleggiato
Assente
Sono state considerate con buona approssimazione emissioni di tipo emisferico in quanto le sorgenti sono
capannoni industriali dove le attività lavorative si svolgono a livello del suolo nell’ipotesi di propagazione in
campo libero. L’algoritmo specificato dalla norma permette il calcolo del LAeq in banda d’ottava al ricettore
secondo l’equazione:
LAeq= LW + DC – A
[dB]
Dove:
LW = Livello di potenza sonora in banda d’ottava prodotto dalla sorgente puntiforme
DC = Termine di correzione dovuto alla direttività della sorgente
A = Attenuazione in banda d’ottava nel tratto sorgente – ricettore
Il termine di correzione Dc per una sorgente puntiforme omnidirezionale in campo libero vale Dc=0.
Il termine di attenuazione è dato dall’equazione:
A = Adiv + Aatm + Agr + Abar + Amisc
dove
Adiv = Attenuazione per divergenza geometrica
Aatm = Attenuazione per assorbimento atmosferico
Agr = Attenuazione per effetto suolo
Abar = Attenuazione dovuta a barriere (naturali o artificiali)
Amisc = Attenuazione dovuta ad altri effetti
Utilizzando il toolbox simulink del package Matlab, si è rappresentato l’insieme delle attenuazioni inserite nel
modello in modo dinamico, per permettere l’aggiornamento dei dati in ingresso.
Figura 1 – Rappresentazione delle attenuazioni nel programma di simulazione
L’ attenuazione per divergenza (Adiv), nel caso di sorgenti al suolo, è rappresentata da:

 d 
Adiv = 20 log10   + 8
 d 0 

dove:
d = distanza sorgente-ricettore in metri
d0 = distanza sorgente-punto di misura relativo alla sorgente (convenzionalmente assunto 1 m)
Definita dcv come distanza campo vicino (pari a due volte la larghezza del fronte di emissione della sorgente
estesa) il termine correttivo 8 dB rappresenta l’effetto suolo secondo le norme, a condizione che d>dcv .Nel modello
Trackmod.mdl questo contributo è stato inserito nel blocco effetto suolo e varia incrementandosi da 0 a 8 dB in
modo logaritmico dalla sorgente fino a dcv; se d≤dcv l’incremento si arresta al valore calcolato in d; se d>dcv l’effetto
suolo resta costante e pari a 8dB.
Per l’implementazione dell’Effetto Suolo; si è previsto un blocco Switch, riportato in figura 2, che permette di
fermare l’incremento logaritmico una volta raggiunta la condizione d=dcv. Nel programma è prevista la
visualizzazione in tempo reale del tracciato dell’incremento logaritmico fino alla condizione di switch e l’andamento
del termine di attenuazione.
Figura 2 – Implementazione del bloco relativo all’Effetto Suolo
L’attenuazione atmosferica (Aatm) è proporzionale alla distanza secondo la relazione:
Aatm =
αd
1000
[DB]
con α = coefficiente di attenuazione atmosferica [dB/Km] caratteristico per banda d’ottava.
Si tenga presente che:
- L’attenuazione per effetto suolo (Agr ) è stata omessa in quanto già compresa nel
contributo di Adiv.
- L’attenuazione dovuta a barriere (Abar) è stata trascurata per l’ipotesi di campo libero.
- L’attenuazione dovuta ad altri effetti (Amisc) è stata trascurata non avendo ipotizzato
presenza di vegetazione e costruzioni in genere.
Detto LAeq [i,j] il livello di pressione sonora per la sorgente i e per il terzo d’ottava j, il livello di pressione sonora
globale emesso dall’area industriale si calcola dalla relazione:
L Aeq
 n  m 0.1[LAeq (i , j )]  
= 10 log10 ∑ ∑10

 i =1  j =1
 
dove: n = 4, sorgenti significative per ogni ricettore e m = 33, terzi d’ottava per ogni punto di misura.
Considerando come variabile la distanza sorgente-ricettore si è ottienuta la curva di decadimento del LAeq in
funzione dei metri percorsi. Il parametro che si incrementa ad ogni step di simulazione è il tempo, quindi è stato
necessario sincronizzare l’incremento della distanza e l’incremento del tempo di simulazione.
Assumendo che la velocità del suono (nelle condizioni climatiche e meteorologiche già specificate) è di 344 m/s
abbiamo inserito nel modello un generatore di distanza per il quale ogni step dura 1/344 s , pari al tempo
necessario per percorrere un metro.
Ad ogni simulazione si ottengono: sul display il valore del LAeq al ricettore, e un grafico che rappresenta la curva di
decadimento del rumore dalla sorgente al ricettore.
Nelle figure seguenti sono rappresentate la rappresentazione completa del programma per la simulazione e il
grafico che riporta l’andamento dell’attenuazione.
Figura 4 – Rappresentazione del programma per le simulazioni
.
Figura 5 Grafico del decadimento di LAeq in funzione dei metri percorsi
Con riferimento alla procedura descritta in sintesi nel flowchart funzionale riportato nella figura 6, si sono effettuate
simulazioni a partire da scenari di emissione reali e da valori limite di emissione.
La prima simulazione è stata effettuata a partire dai valori emessi dalle sorgenti nella configurazione attuale così
come risultanti dalle misure fonometriche e dai calcoli delle medie logaritmiche pesate riportati all’inizio di questo
capitolo. Lungo la direzione sorgente-ricettore sono stati individuati i punti in cui, applicando il modello, si
ottengono livelli di immissione corrispondenti ai limiti che la legge fissa per ciascuna delle classi.
Il Comune potrebbe però autorizzare nuove attività produttive capaci di incrementare l’emissione complessiva di
rumore fino ai limiti consentiti dalla normativa vigente pari, per la zona V, a 70 dB (limite massimo di immissione).
Si sono, dunque, effettuate simulazioni a partire dai valori massimi relativi alla zona V con riferimento ai livelli di
immissione, emissione e qualità per valutarne l’eventuale impatto acustiche nelle peggiori condizioni di emissione
consentite dalla legge.
Figura 6 – Flowchart funzionale del modello
In conclusione allo scopo di validare il modello si è effettuata una verifica confrontando il LAeq medio misurato ai
due ricettori con quello risultante dalle simulazioni, calcolando poi gli scarti ε 1 ed ε 2 tra i due valori.
LAeq (ricettore 1 misurato) = 50.43 dB
LAeq (ricettore 1 simulato) = 50.18 dB
ε 1 = 0.25 dB
LAeq (ricettore 2 misurato) = 50.84 dB
LAeq (ricettore 2 simulato) = 50.40 dB
ε 2 = 0.44 dB
I valori simulati differiscono da quelli misurati di una quantità inferiore a 0.5 dB, che è la precisione richiesta dalla
norma ISO 9613-2 [4]
L’impiego di questi modelli ha permesso di definire i confini delle zone “cuscinetto” da frapporre ad aree
acusticamente non contigue e, ove ciò non è risultato sufficiente per il contenimento delle immissioni presso il
ricettore, di fornire utili suggerimenti per stesura dei piani comunali di risanamento acustico previsti dalla legge,
comprendenti ad esempio la bonifica dei cammini di propagazione sorgente-ricettore mediante l’installazione di
barriere.
Nelle figure seguenti sono rappresentati i cammini sorgente-ricettore nei due diversi scenari di emissione con
indicazione dei confini delle aree concentriche con classificazione acustica degradante.

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