In una cabinatura, i decibel si perdono raramente nelle pareti
La cabinatura è, secondo l’INRS, il mezzo più utilizzato per ridurre il rumore irradiato da una macchina. È anche uno dei più sensibili ai dettagli. Durante i test di laboratorio pubblicati nel 2001, l’INRS ha misurato la stessa cabinatura di prova a doppia parete prima e dopo la posa di una guarnizione di tenuta a terra: la sua perdita per inserzione è passata da 19 a 45 dB(A) (Cahiers de notes documentaires n° 182, ND 2144). Stesse pareti, stessa sorgente, 26 dB(A) di differenza.
Una cabinatura non è una scatola posta attorno a una macchina. È un involucro che deve al tempo stesso isolare, lasciar respirare la macchina, restare accessibile e non toccare nulla di ciò che vibra. Non appena una di queste funzioni viene dimensionata separatamente, è essa a determinare le prestazioni dell’insieme.
Questo mese passiamo in rassegna gli errori di dimensionamento che incontriamo più spesso sul campo e il meccanismo fisico dietro ognuno di essi.
Quattro errori che costano decibel
1. La ventilazione: un’apertura dimensionata per ultima
Una macchina cabinata continua a dissipare il suo calore: evacuare 10 kW di perdite con un riscaldamento dell’aria limitato a 10 °C richiede già circa 3.000 m³/h, e ogni ingresso o uscita di quest’aria è un’apertura nell’involucro. Negli stessi test, una singola apertura di 40 × 20 cm faceva scendere la perdita per inserzione di una cabinatura metallica da 38 a 23 dB(A), e la perdita peggiorava verso le alte frequenze, che l’apertura lascia passare quasi liberamente. Dotata di un silenziatore completato da lamelle flessibili in entrata e in uscita, la stessa apertura riportava l’insieme a 38 dB(A), il livello della cabinatura chiusa.
Il trattamento esiste, ma deve essere dimensionato insieme al resto. Il silenziatore aggiunge una perdita di carico che il ventilatore deve vincere, e la velocità dell’aria tra i suoi setti genera il proprio rumore. Una cabinatura sotto-ventilata fa surriscaldare la macchina e la tentazione di utilizzarla a porte aperte diventa forte: le sue prestazioni acustiche spariscono con esse.
2. Porte e attraversamenti: perdite che limitano le prestazioni
L’isolamento di un involucro si calcola ponderando la trasparenza acustica di ogni elemento per la sua superficie: un elemento minuscolo ma molto trasparente può essere sufficiente a dominare il risultato. In teoria, una fessura che rappresenta lo 0,1% della superficie limita l’insieme intorno ai 30 dB, indipendentemente dalla qualità delle pareti. Su un’altra cabinatura di prova, l’INRS ha recuperato altri 6 dB(A) trattando le perdite intorno e poi sotto una porta.
Una porta deve quindi offrire le stesse qualità acustiche dei pannelli fissi, guarnizioni incluse. Queste guarnizioni si schiacciano e si sostituiscono: la specifica dei pezzi di ricambio fa parte del dimensionamento e il codice del lavoro include i programmi di manutenzione tra le leve per la riduzione dell’esposizione al rumore (articolo R4434-1). Stessa logica per ogni attraversamento di cavi, tubazioni o alberi: un manicotto acustico previsto nel capitolato d’oneri, non aggiunto come correttivo dopo la consegna.
3. I collegamenti rigidi: quando la parete diventa la sorgente
Una cabinatura tratta il rumore aereo, non il rumore trasmesso dalla struttura. Se la macchina, il suo telaio o una tubazione toccano l’involucro, le vibrazioni eccitano direttamente le pareti, che a loro volta irradiano come la membrana di un altoparlante. L’isolamento dei pannelli non gioca più alcun ruolo: il rumore non attraversa la parete, è prodotto da essa. Queste vibrazioni si concentrano su righe spettrali legate alla rotazione della macchina, il più delle volte nelle basse e medie frequenze, e si amplificano quando incrociano le frequenze proprie dei pannelli.
La soluzione: nessun ponte rigido tra ciò che vibra e l’involucro. Macchina su supporti elastici, raccordi flessibili su tubazioni e condotti, cabinatura disaccoppiata dalla macchina e dal suo telaio, pannelli smorzati se necessario. Lo stesso articolo del codice del lavoro cita inoltre la riduzione del rumore strutturale, tramite smorzamento o isolamento, subito dopo le cabinature.
4. Lo spettro: una prestazione che si legge come curva, non come numero
L’isolamento di una parete cresce con la sua massa e con la frequenza, per poi scendere intorno alla sua frequenza critica, che deve essere tenuta lontana dalle righe emergenti della macchina. Alle basse frequenze, l’efficacia dipende anche dalla distanza tra macchina e pareti, che deve aumentare man mano che la frequenza più bassa da trattare scende: una cabinatura troppo aderente perde innanzitutto la sua efficacia alle basse frequenze.
Una cabinatura specificata come “25 dB(A)” senza spettro della sorgente non è quindi specificata. Questo spettro deve coprire tutti i regimi, come sottolineavamo il mese scorso: su una macchina a velocità variabile, le righe scendono con il regime, verso la zona in cui la cabinatura attenua meno. Il collaudo, infine, si prepara fin dalla specifica: la norma NF EN ISO 11546-2 disciplina la misurazione in situ della perdita per inserzione di una cabinatura completa, a fini di accettazione, e fissare nel capitolato d’oneri questo metodo, i punti di misura e i regimi evita di scoprire troppo tardi che non si sta misurando ciò che è stato calcolato.
Una cabinatura si dimensiona come un tutto: pareti, ventilazione, accessi, attraversamenti e appoggi, sullo spettro reale della macchina e su tutti i suoi regimi. Questa è, a nostro avviso, la condizione affinché la prestazione misurata al collaudo sia quella calcolata in fase di progettazione. – Team R&D, Gruppo BOËT
DOMANDA DEL MESE
Sui tuoi impianti cabinati, quale di questi quattro punti ti è già costato dei decibel al collaudo?
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