Buchi neri che intrappolano il rumore
Stefan Schönwald (a sinistra) e Sven Vallely testano i «buchi neri acustici» sul prototipo di pannello multistrato. Immagine: Empa
Innovazione acustica. Una teoria fisica degli anni ’90 e la digitalizzazione sono all’origine della ricerca promossa dall’istituto federale Empa di Dübendorf nel campo dell’isolamento acustico degli edifici in legno: una novità assoluta per l’industria della costruzione.
Chi vive in un vecchio edificio con pavimenti in legno conosce bene il problema: anche se i vicini si muovono con leggiadra eleganza, la sensazione è di trovarsi al di sopra di una pista da bowling. E anche per gli edifici in legno più moderni, il rumore da calpestio rappresenta una sfida. I ricercatori dell’Empa stanno lavorando a una soluzione: un nuovo tipo di pannello multistrato capace di intrappolare il rumore grazie ai «buchi neri acustici». E i primi esperimenti sono più che incoraggianti, come afferma una nota dell’Istituto federale di prova per i materiali e di ricerca.
Teoria degli anni novanta
La teoria fisica dei buchi neri acustici è all’origine della ricerca dell’Empa. Secondo l’autore russo M. A. Mironov dell’Istituto di acustica Andreyev di Mosca, una cavità parabolica in un materiale può assorbire le vibrazioni come il suono e farle risuonare, in altre parole «inghiottire». Questi buchi neri acustici sono già utilizzati per le automobili e gli aerei e il loro effetto fonoassorbente è stato confermato, mai però la teoria di Mironov era stata testata nelle costruzioni in legno o nell’acustica degli edifici.
Onde sonore nei materiali
Come esistono le onde sonore nell’aria, esistono anche nei materiali. «Quando si cammina su un pavimento, è come lanciare un sasso in uno stagno: nel materiale le onde sonore si propagano in tutte le direzioni» afferma Stefan Schönwald, il direttore del laboratorio d’acustica in edilizia dell’Empa a cui è venuta l’idea. «Se in un materiale viene fresata una cavità lenticolare secondo una specifica funzione matematica, le onde sonore si propagano in quest’area. Le ampiezze diventano quindi sempre più amplificate mentre la lunghezza d’onda delle vibrazioni diminuisce». La domanda che si sono posti i ricercatori è se l’effetto fonoassorbente si sarebbe verificato anche con profondità limitate dell’incavo perché nella pratica «spessori di materiale infinitamente sottili», come richiesto dalla teoria matematica, non sono realizzabili.
Un migliore isolamento
Stefan Schönwald ha deciso pertanto di sperimentare la teoria di Mironov, coinvolgendo il collega Sven Vallely che ha simulato e calcolato al computer l’effetto fonoassorbente. Per fugare le preoccupazioni di natura statica, è stata chiesta la valutazione di Andrea Frangi, esperto di costruzioni in legno al Politecnico di Zurigo. Non solo il suo feedback è stato promettente, ma anche i risultati delle analisi mostrano che i valori misurati corrispondono molto bene ai calcoli del modello al computer, con una deviazione di solo il 5 % che i ricercatori spiegano, tra l’altro, con la naturale variazione del legno. Dall’esperimento si è quindi passati alla realizzazione di un prototipo di compensato sul quale sono stati incisi dei buchi neri acustici ad hoc. Il risultato: un pavimento in legno molto più leggero di un pavimento tradizionale ma allo stesso tempo molto più efficace nel ridurre il rumore da calpestio.
Ricerca di partner industriali
I ricercatori stanno al momento effettuando ulteriori test per garantire che i pannelli multistrato ottengano le certificazioni secondo gli standard internazionali, il passo successivo sarà la conferma delle proprietà antincendio e statiche. Una volta completata la serie di test, intendono sviluppare un processo in grado di indicare automaticamente la migliore disposizione e la forma dei buchi neri acustici su pavimenti di qualsiasi dimensione, dopodiché dovranno cercare partner industriali interessati alla produzione.
www.empa.chVeröffentlichung: 26. Mai 2022 / Ausgabe 21/2022
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