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5° Congresso Nazionale CIRIAF – Atti (Perugia 8/9 aprile 2005)
VALUTAZIONE SPERIMENTALE DELLA DEPOSIZIONE DI PARTICOLATO SU MATERIALI PLASTICI TRASPARENTI CON TECNICHE
SPETTROFOTOMETRICHE
Gino Moncada Lo Giudice1, Francesco Asdrubali2, Cristiana Simoncini2
1 CIRIAF, Università degli Studi di Roma “La Sapienza”, Dipartimento di Fisica Tecnica, 2CIRIAF, Università degli Studi di Perugia– Dipartimento di Ingegneria Industriale- Sezione di Fisica Tecnica.
SOMMARIO
L’impiego di materiali plastici trasparenti ha trovato negli ultimi anni una crescente diffusione in diverse applicazioni ingegneristiche e in alcune innovative soluzioni architettoniche Ad oggi non esiste in letteratura scientifica uno studio che attesti la variazione delle proprietà di trasparenza di tali materiali e il loro comportamento in un arco di tempo prolungato. Si è pertanto avviato uno studio per la valutazione del decadimento di trasparenza, al variare delle condizioni ambientali, in particolare all’inquinamento atmosferico. A tale scopo, è stata progettata una stazione sperimentale nella città di Perugia, presso l’area urbana di Fontivegge, nella quale sono stati esposti diversi campioni di materiali trasparenti, utilizzati in genere per barriere acustiche stradali , di varie dimensioni e con diverse esposizioni. Per un periodo di quattro anni, attraverso tecniche spettrofotometriche, sono state condotte campagne di misura per la determinazione della variazione delle proprietà di trasparenza; le stesse sono state correlate a variabili ambientali, quali la concentrazione del particolato atmosferico e parametri meteo, come pioggia e vento.
PROPRIETÀ DEI MATERIALI PLASTICI TRASPARENTI
La valutazione delle dinamiche della deposizione di particolato e del conseguente sporcamento su materiali trasparenti è di indubbio interesse, visto il diffuso impiego di tali materiali nella progettazione architettonica e ingegneristica in virtù delle loro caratteristiche fisiche e meccaniche, come il basso peso specifico, la buona lavorabilità, la resistenza agli urti e un’alta trasmissione della luce.
I meccanismi di deposizione di inquinanti di vario genere, e in maniera predominante di particolato, sono complessi e legati a fenomeni diversi come la condensazione, la polarizzazione, l’attrazione elettrostatica, l’attrazione molecolare in presenza di acqua superficiale, l’impatto meccanico, ecc [1]. Per poter descrivere la variazione delle prestazioni di tali materiali in termini di perdita di trasparenza e il loro comportamento nel lungo periodo, vista la scarsità di dati esistenti in letteratura, è stata realizzata a Perugia una stazione sperimentale presso l'area urbana di rilevamento ambientale di Fontivegge, nella città di Perugia.
Le variazioni delle proprietà di trasparenza sono state monitorate attraverso una campagna di misure spettrofotometriche periodiche, finalizzata a correlare l'andamento del coefficiente di trasmittanza ai dati meteorologici e di inquinamento.
I materiali individuati per le prove di sporcamento sono il vetro, quale materiale tradizionale, il PC (policarbonato), il policarbonato alveolare, il PET (polietilenentereftalato) ed infine il PMMA (polimetilmetacrilato o plexiglass).
I polimeri, siano essi termoplastici come il PMMA o termoindurenti come il PC, così come altri materiali, sono affetti da weathering, termine generico usato per indicare l’azione degli agenti atmosferici [2], [3].
Tra le diverse cause che determinano il deterioramento di un materiale soggetto ad un’esposizione prolungata all’aperto la più importante sicuramente è l’azione dei raggi UV che avendo elevata frequenza riescono a penetrare nel materiale alterandone le caratteristiche; la resistenza all’azione degli agenti atmosferici può essere incrementata trattando i materiali con appositi prodotti.
Tra i materiali studiati il policarbonato è quello che offre le migliori prestazioni per tenacità e per resistenza a stress termici, ha una minima tendenza all'assorbimento dell'umidità, però è facilmente soggetto all’ingiallimento e per questo deve essere trattato. Il PMMA è quello che presenta le migliori proprietà ottiche: è più trasparente del vetro anche per spessori elevati, è un materiale rigido, ha una discreta resistenza alla scalfitura, presenta una resistenza al wheatering molto buona essendo resistente agli agenti chimici corrosivi che si trovano in atmosfera; diversamente dal policarbonato l’effetto di ingiallimento dovuto all’esposizione alla luce solare è molto contenuto e quindi il materiale non deve essere trattato. Da studi effettuati [4] si è potuto verificare che dopo un’esposizione di circa dieci anni il PMMA diminuisce la trasmissione alla radiazione ultravioletta mentre le sue capacità di trasmissione nel visibile rimangono pressoché inalterate, così come si può vedere in Figura 1.
Descrizione dei campioni I campioni dei diversi materiali sui quali sono state eseguite
le prove sono stati esposti per quattro anni agli agenti esterni presso l'area di rilevamento ambientale di Fontivegge. Per effettuare le misure essi sono stati periodicamente prelevati, portati in laboratorio e testati su portacampioni appositi.
Sono stati predisposti tre tipi di espositori secondo le
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Figura 1. Effetti del weathering sulla trasmissione della luce di
una lastra di PMMA (spessore 3mm). Verde: trasmissione PMMA; rosso:trasmissione PMMA dopo 11anni.
dimensioni dei pannelli: a) espositore a (Figura 2a) L’espositore a è’ costituito da un telaio in acciaio inox, su di esso sono collocati i tre pannelli grandi in PMMA di spessore 15mm e di dimensioni 1m x 0.50 m, tutti diversamente orientati e posizionati: uno inclinato di 45° rispetto alla verticale e gli altri due ruotati di 90° l’uno rispetto all’altro, in posizione verticale. Il portacampioni è stato posto in opera su fondazione in una aiuola spartitraffico. La distanza dei campioni sul piano orizzontale rispetto alla mezzeria della strada è di 4 m. b) espositore b (Figura 2b) L’espositore b consente di esporre 4 campioni di diverso spessore; è anch'esso in acciaio inox e contiene quattro campioni di dimensioni pari a 0.30 m x 0.21m. Il portacampioni è stato collocato sul tetto della centralina di monitoraggio ambientale. La distanza dei campioni sul piano orizzontale rispetto alla mezzeria della strada è di 6 m. c) espositore c (Figura 2b) Sull’espositore c sono esposti i dieci campioni più piccoli di dimensioni pari a 0.055 m x 0.11m e di diverso spessore, anch’esso è realizzato in acciaio inox ed è collocato sul tetto della centralina di monitoraggio ambientale. La distanza dei campioni sul piano orizzontale rispetto alla mezzeria della strada è di 6 m. Ad ogni campione è stato assegnato un codice alfanumerico, che individua il portacampioni sul quale è esposto, il tipo di materiale e lo spessore in centimetri del campione stesso.
a) b) Figura 2. a) espositore a, b) espositori b e c
In Tabella 1 è riportato l’elenco dei materiali esposti con relativo codice assegnato e dimensioni del campione.
Tabella 1 - Materiali esposti: dimensioni e caratteristiche
N. Codice Campione Tipo di materiale
Dimensioni campione
[m]
Spessore
[m]
PORTACAMPIONI - a - (Campioni tipo I)
1 I PMMA15-1 Polimetilmetacrilato 0.500 x 1.000 0.150
2 I PMMA15-2 Polimetilmetacrilato 0.500 x 1.000 0.150
3 I PMMA15-3 Polimetilmetacrilato 0.500 x 1.000 0.150
PORTACAMPIONI - b (Campioni tipo II)
4 II PMMA03 Polimetilmetacrilato 0.210 x 0.297 0.030
5 II PMMA12 Polimetilmetacrilato 0.210 x 0.297 0.120
6 II PMMA15 Polimetilmetacrilato 0.210 x 0.297 0.150
7 II PMMA20 Polimetilmetacrilato 0.210 x 0.297 0.200
PORTACAMPIONI - c-(Campioni tipo III)
8 III V03 Vetro Float 0.055 x 0.110 0.030
9 III V05 Vetro Float 0.055 x 0.055 0.050
10 III PCC08 Policarbonato cellulare 0.055 x 0.055 0.080
11 III PC04 Policarbonato 0.055 x 0.110 0.040
12 III PET02 Polietilenentereftalato 0.055 x 0.110 0.020
13 III PMMA03 Polimetilmetacrilato 0.055 x 0.110 0.030
14 III PMMA03 Polimetilmetacrilato 0.055 x 0.110 0.030
15 III PMMA12 Polimetilmetacrilato 0.055 x 0.110 0.012
16 III PMMA15 Polimetilmetacrilato 0.055 x 0.110 0.015
17 III PMMA20 Polimetilmetacrilato 0.055 x 0.110 0.020
DOTAZIONI STRUMENTALI DELLA STAZIONE SPERIMENTALE
La stazione sperimentale è composta dal sistema spettrofotometrico e dalla centralina per il rilevamento dei dati meteo e di inquinamento.
Il sistema spettrofotometrico è composto da una serie di componenti: spettrofotometro, sorgente luminosa, fibre ottiche, sistema di lenti, scheda di elaborazione.
Lo spettrofotometro consente di effettuare misure di trasmissione e riflessione nell’intervallo di lunghezze d’onda compreso tra 200 nm e 1100 nm, coprendo in questo modo tutto il campo del visibile (VIS) e una piccola parte del vicino infrarosso (NIR) e dell'ultravioletto (UV).
Nel caso di misure di trasmissione le componenti elencate sono disposte nella catena di misura secondo la disposizione di Figura 3 così come descritto di seguito: si collega la sorgente ad una delle due fibre ottiche e lo spettrofotometro all’altra; alle due estremità libere delle fibre vengono avvitate due lenti ottiche dello stesso tipo, tra le quali è posizionato il campione da testare. Le lenti sono montate su dei portacampioni appositamente costruiti in modo tale da garantire la collimazione delle lenti e l’ortogonalità del campione rispetto al fascio di radiazione incidente.
La centralina di monitoraggio ambientale permette di
309
(1)
rilevare lo stato di inquinamento atmosferico e i parametri meteorologici.
Gli inquinanti e i parametri monitorati sono: polveri totali, PM10, ossidi di azoto (NO, NO2, NOx), ossido di carbonio (CO), benzene (BTX) e parametri meteo (direzione e velocità del vento, radiazione solare totale, temperatura, pressione, umidità relativa e piogge) [5].
MISURE SPETTROFOTOMETRICHE La valutazione della deposizione di particolato è stata fatta
attraverso tecniche spettrofotometriche con la valutazione del decadimento delle proprietà di trasmissione dei campioni.
Per avere un numero significativo di misure queste sono state programmate con una frequenza di circa 15 giorni, compatibilmente con le condizioni atmosferiche. Per i campioni grandi le misure sono state effettuate in sei diversi punti a determinate distanze dai bordi e ne è stata considerata la media (figura 3), mentre per i provini medi e piccoli le misure sono state effettuate in un unico punto.
Figura 3. Griglia di misura per i campioni presenti
nell’espositore a. Le misure sono state fatte in laboratorio [6] e i campioni
sono stati sottoposti alla seguente procedura: il campione, alloggiato su uno specifico portacampioni, appositamente progettato per le tre dimensioni tipo (Figura 4), è stato posizionato centralmente, tra la sorgente e lo spettrofotometro alle cui estremità sono collegate due lenti ottiche connesse attraverso fibre ottiche perfettamente identiche.
La sorgente emette la radiazione che tramite una fibra ottica e una lente è convogliata sul campione.
La radiazione che attraversa il campione è a sua volta convogliata da una lente e da un'altra fibra ottica al sensore dello spettrofotometro che effettua la misura della radiazione trasmessa (Figura 5).
Figura 4. Portacampioni per i pannelli grandi
Sorgente Spettrofotometro
Computer
Campione
Fibra ottica
Fibra ottica
LenteLente
Figura 5. Disposizione del sistema spettrofotometrico per le
misure di trasmittanza Il calcolo del coefficiente di trasmissione è stato effettuato
secondo quanto riportato nello standard europeo EN410 del 1998 [7] [8], che definisce le modalità di calcolo per determinare le caratteristiche luminose di materiali trasparenti, tra le quali la trasmittanza nel visibile per un illuminamento di D65.
L’obiettivo dei monitoraggi effettuati è stato quello di misurare la trasmittanza dei campioni per poi determinare, secondo la normativa EN410, il fattore di trasmissione nel visibile τν, definito dalla relazione:
.∑
∑
=
=
∆
∆= 780
380
780
380
)(
)()(
λλ
λλ
λλ
λλλττ
VD
VDv
dove i simboli hanno il seguente significato:
• Dλ è la distribuzione spettrale relativa dell’illuminante D65 (D65 è il parametro che rappresenta la luce del giorno con una temperatura di colore di 5000 K);
• τ(λ) è il fattore di trasmissione spettrale; • V(λ) è l’efficienza spettrale per una visione fototipica
definita per l’osservatore standard; • ∆λ è l’intervallo di lunghezza d’onda.
La normativa EN410 fornisce i valori di Dλ e V(λ) per intervalli ∆λ=10 nm.
L’indice di trasmissione nel visibile τν è stato utilizzato per fare i confronti tra le misure.
Lo spettrofotometro misura la trasmittanza dei materiali in modo relativo in base alle condizioni ambientali d’illuminamento, utilizzando due riferimenti: un BIANCO e un NERO. Il primo riferimento rappresenta la massima potenza che arriva al ricevitore ed è ottenuto accendendo la sorgente in assenza del campione (tale quantità è pari circa a quella emessa dalla sorgente a cui si somma la radiazione diffusa dell’ambiente). Il secondo riferimento è ricavato, sempre in assenza del campione, spegnendo la sorgente: in tal modo al sensore giunge solo la radiazione presente in ambiente.
La misura è relativa perché ricavata dai due riferimenti e non più dipendente dalle condizioni d’illuminamento esterno, che devono rimanere costanti durante il tempo della misura. I tre andamenti della curva spettrale, BIANCO, NERO e CAMPIONE in funzione della lunghezza d’onda ottenibili dallo spettrofotomentro sono mostrati in Figura 6.
La trasmittanza del campione in funzione della lunghezza
310
(2)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
450033
3
361
390
418
446
474
501
528
555
582
608
634
660
686
711
736
761
786
810
834
858
881
905
927
950
973
995
Lunghezza d'onda (nm)
Cur
va sp
ettra
le
BIANCO NERO Campione
Figura 6. Andamento della curva spettrale del campione
d'onda λ è calcolata tramite la relazione (2), ovvero:
100)()(()()(()%( ∗
−−
=λλλλλ
NEROBIANCONEROcampioneT
RISULTATI DELLE MISURE I pannelli grandi nell’espositore a) hanno fisicamente le
stesse proprietà e sono disposti come in Figura 7: - materiale: PMMA (polimetilmetacrilato); - dimensioni: 500 X 1000 mm; - spessore: 15mm.
Il grafico in Figura 8 mostra gli andamenti della trasmittanza dei tre pannelli P-1, P-2, P-3.
Gli andamenti della trasmittanza mostrano che : - l’andamento è simile per tutti e tre i campioni; - il campione P-1 presenta, in genere, i valori di trasmittanza
maggiori; - il campione P-2 presenta, tranne alcune eccezioni, i valori
della trasmittanza più bassi. Dai risultati delle misure risulta che la diminuzione media
più consistente compete al pannello P-2, esso presenta una variazione percentuale media del 23%; dalla collocazione
Figura 7. Campioni P-1, P-2, P-3
Confronto Trasmittanza Pannelli Grandi - espositore a
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
N. Misura
PMMA 1 PMMA 2 PMMA 3
Figura 8. Confronto fra gli andamenti della trasmittanza dei pannelli P-1, P-2 e P-3
nell’espositore a si vede che è il pannello maggiormente predisposto alla deposizione del particolato atmosferico.
La diminuzione media del pannello P-3, sottostante al P-2, è intermedia e presenta una variazione percentuale media del 20%. Infine la variazione percentuale media minore è quella relativa al pannello P-1 che assume un valore del 17%. Dall’elaborazione dei dati risulta che inizialmente le variazioni percentuali sono simili per tutti e tre i pannelli, poi i loro andamenti si scostano maggiormente.
Per valutare l’entità dello scostamento dopo aver calcolato per tutti e tre i pannelli e per ogni misura le variazioni percentuali della trasmittanza rispetto al valore iniziale è stata determinata la differenza percentuale delle variazioni rispetto alla variazione media dei tre pannelli; nelle figg. 9 e 10 sono rappresentati graficamente i valori di tali grandezze
Differenze percentuali delle variazioni dei pannelli P-1, P-2, P-3 rispetto
alla variazione media della trasmittanza
-80%
-60%
-40%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Diff (P1) Diff (P2) Diff (P3)
Figura 9. Andamento delle differenze percentuali delle variazioni della trasmittanza
Dall’analisi degli andamenti riportati in Figura 10 possono
essere fatte le seguenti osservazioni: - il pannello P-2 che si trova in posizione inclinata, ha una
variazione percentuale maggiore rispetto alla variazione percentuale media dei tre pannelli, ciò significa che il pannello P-2 è maggiormente soggetto a sporcamento rispetto agli altri due pannelli e col tempo questo comportamento tende ad accentuarsi;
- il pannello P-1 presenta una tendenza opposta al pannello P-2, ovvero il suo sporcamento risulta essere inferiore allo sporcamento medio dei tre pannelli;
- il pannello P-3 rappresenta la situazione intermedia.
311
Differenze % delle variazioni dei pannelli P-1, P-2, P-3 rispetto alla variazione media della trasmittanza
R2 = 0,6
R2 = 0,7
-80%
-60%-40%
-20%
0%
20%40%
60%80%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Diff (P1) Diff (P2) Diff (P3)Li (Diff (P2)) Li (Diff (P3)) Li (Diff (P1))
Figura 10. Linearizzazione degli andamenti delle differenze percentuali
Il pannello P-2 è maggiormente soggetto a sporcamento a causa della sua disposizione nello spazio che favorisce la deposizione del particolato sulla superficie superiore mentre rende meno efficace il dilavamento ad opera delle piogge in quanto la faccia inferiore del pannello è difficilmente raggiungibile; il pannello P-1 in posizione verticale offre una minor possibilità di deposizione del particolato e le piogge svolgono un dilavamento più efficiente; il pannello P-3 pur essendo disposto verticalmente e quindi poco soggetto a deposizione delle polveri non può essere raggiunto facilmente dalle piogge in quanto coperto superiormente dal pannello P-2.
I pannelli medi, esposti nell’espositore b, sono tutti in PMMA ma sono di dimensioni e spessori diversi.
Analizzando il confronto della trasmittanza dei quattro pannelli riportata in fig. 11 si nota come il loro andamento sia paragonabile, anche se i valori si discostano maggiormente rispetto ai pannelli grandi. Il valore minimo della trasmittanza raggiunto dai pannelli è t = 0,70.
Anche per i pannelli medi sono state valutate le variazioni percentuali rispetto al valore iniziale della trasmittanza, ma tali valori sono inferiori a quelli riscontrati nel caso dei campioni grandi che sono al di sopra del 10%, se ne deduce che i pannelli medi sono meno soggetti a sporcamento e ciò è attribuibile al loro posizionamento sull’espositore b.
Nel caso di pannelli piccoli, disposti nell’espositore c, è interessante confrontare il comportamento di materiali differenti quali il PET, il vetro, il policarbonato e il policarbonato cellulare.
Mentre sui campioni in PMMA è stato riscontrato un ottimo grado di mantenimento, i campioni in PET e Policarbonato cellulare hanno mostrato notevoli segni di invecchiamento superficiale come ingiallimenti e deterioramenti (Figura 12).
Per questi due materiali non è possibile andare a valutare la riduzione della trasmittanza come una funzione esclusiva dello sporcamento. Ciò è confermato dal progressivo abbassamento e scostamento delle proprietà di trasmissione di tali campioni rispetto a quelle misurate in vetro e policarbonato.
RELAZIONI TRA LO SPORCAMENTO DI SUPERFICI TRASPARENTI E I PARAMETRI AMBIENTALI
Dopo quattro anni di esposizione si è potuto constatare una
disuniformità di deposizione evidenziata dai differenti valori del coefficiente di trasmittanza.
I campioni in PMMA, vetro e PC esposti, hanno mostrato buona qualità in termini di mantenimento al degrado in quanto non sono stati riscontrati segni di invecchiamento quali ingiallimenti o deterioramenti della superficie.
La stessa cosa non si può dire per i campioni in PC cellulare e PET, i quali sono risultati sensibilmente deteriorati sia dall’aggressione degli agenti inquinanti dovuta al particolare sito di esposizione che dai raggi ultravioletti.
Per questi campioni, l’ipotesi di considerare la trasmittanza indipendente da modificazioni chimiche superficiali non può essere applicata.
Per tale ragione lo studio di correlazione della variazione delle proprietà di trasparenza con i parametri ambientali è stato approfondito solamente per pannelli di PMMA per i quali, inoltre, è possibile avere un database di misure molto più vasto dal momento che sono presenti in tutti e tre gli espositori.
I fattori che influenzano lo sporcamento sono molteplici e risulta difficile trovare una relazione tra di essi [9], [10], [11].
Le variabili scelte per poter correlare i dati si sono limitate a tre grandezze:
- intensità del vento; - piogge; - concentrazione di particolato totale sospeso.
Le ipotesi sulle relazioni tra l’andamento della trasmittanza con i parametri ambientali sono le seguenti:
- la pioggia svolge un effetto dilavante sulle superfici dei pannelli asportando così le particelle depositatesi;
- il vento influisce sulla quantità di particolato presente nell’area circostante disperdendo il particolato atmosferico sulle superfici dei campioni;
- la concentrazione di particolato è proporzionale allo sporcamento delle superfici trasparenti.
312
Figura 11. Confronto fra gli andamenti della trasmittanza dei pannelli b-20, b-15, b-12, b-03
Figura 12. Andamenti delle trasmittanze dei campioni piccoli di diverso materiale
I dati meteo e d’inquinamento sono stati forniti
dall’ARPA Umbria e sono relativi alla stazione meteoclimatica di Fontivegge. A partire dai valori medi giornalieri, per tutti e tre i tipi di dati si sono determinati i valori medi e i valori cumulati relativi al periodo intercorso tra due misure, successivamente normalizzati rispetto al valore massimo per agevolarne l’analisi.
I dati sono stati elaborati relazionando l’andamento della pioggia media e della trasmittanza media dei pannelli grandi, del valore del vento medio normalizzato al valore massimo e della trasmittanza e l’andamento del particolato e delle trasmittanze dei pannelli grandi.
Per avere una panoramica più completa e per evidenziare il fatto che è la combinazione di pioggia e vento ad essere determinante sull’andamento della trasmittanza, si riporta in Figura 13 il grafico dell’ andamento della trasmittanza per i diversi campioni in funzione della somma dei contributi di pioggia e vento.
Dal grafico risulta chiaro come l’andamento della somma
dei contributi del vento e della pioggia rispecchi quello delle trasmittanze. In Figura 14 sono riportate le stesse grandezze della Figura 13 ma limitate alle ultime dodici misurazioni, per le quali è più significativa la correlazione tra l’andamento della trasmittanza e la somma dei due parametri, ricavati da dati meteo, rappresentativi di pioggia e vento.
CONCLUSIONI I materiali plastici trasparenti sono sempre più
diffusamente impiegati in molteplici applicazioni tecniche per la capacità di coniugare buone prestazioni ingeneristiche alle peculiari proprietà di trasparenza.
Al fine di valutare l’effetto dell’inquinamento atmosferico e dei parametri ambientali su tali materiali è stata pianificata una campagna di misure per la valutazione dello sporcamento attraverso tecniche spettrofotometriche.
Confronto pannelli piccoli - PET, PC, PCC, Vetro - espositore c
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
N. Misura
Tras
mitt
anza
Vetro Float 03 Vetro Float 05 PET PC PCC
Confronto Trasmittanza Pannelli Medi - espositore b
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
N. misura
Tras
mitt
anza
b- PMMA 20 b-PMMA 15 b-PMMA 12 b-PMMA 03
313
Figura 13 Andamento delle trasmittanze e somma dei valori normalizzati di pioggia media e vento medio
Figura 14 Andamento delle trasmittanze e somma dei valori normalizzati della pioggia media e del vento medio
I campioni di diverso materiale sono stati esposti presso la stazione di rilevamento ambientale di Fontivegge, nella città di Perugia, per quattro anni. Tra i materiali testati desta particolare interesse il polimetilmetacrilato (PMMA) che per le sue proprietà di trasparenza, mantenute anche con spessori considerevoli, è utilizzato in diverse soluzioni architettoniche, nonché quale elemento trasparente in barriere stradali antirumore.
Per le destinazioni d’uso prevalentemente prospettate, il materiale è particolarmente esposto agli inquinanti da traffico veicolare e per tale motivo si è cercato di definire le possibili relazioni tra gli andamenti della trasmittanza e le condizioni ambientali.
Le ipotesi preliminari sulle relazioni tra la trasmittanza e i parametri esterni, ovvero pioggia, vento e concentrazioni di inquinanti particellari sono state confermate dagli andamenti riscontrati.
I campioni sui quali sono state effettuate le misure sono di
diverse dimensioni e sono stati classificati in grandi, medi e piccoli. Per i campioni medi e i piccoli non sono state riscontrate le medesime relazioni con i parametri ambientali.
I campioni di grandi dimensioni sono stati disposti nello spazio in maniera differente al fine di valutare l’influenza della disposizione. Il pannello P1 ha entrambe le facce esposte agli agenti atmosferici in quanto in posizione verticale, mentre il pannello P3 è sovrastato dal P2, a sua inclinato di 45 gradi rispetto alla verticale.
La diminuzione media più consistente compete al pannello P-2, esso presenta una variazione percentuale media del 23%; la diminuzione media del pannello P-3, sottostante al P-2, è intermedia e presenta una variazione percentuale media del 20%. Infine la variazione percentuale media minore è quella relativa al pannello P-1 che assume un valore del 17%. Dall’elaborazione dei dati risulta che inizialmente le variazioni percentuali sono simili per tutti e tre i pannelli, poi i loro andamenti si scostano maggiormente.
Vento medio - pioggia media -trasmittanza
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
N. misura
Som
ma
dei v
alor
i nor
mal
izza
ti
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Trasmittanza
Vento medio pioggia media a- P1 a-P2 a-P3
Pioggia media - Vento medio - trasmittanza
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
N.misura
som
ma
dei v
alor
i nor
mal
izza
ti de
l ven
to e
del
la p
iogg
ia
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00trasm
ittanza
Pioggia media Vento a-P1 a-P2 a-P3
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I fattori che influenzano lo sporcamento sono molteplici e per poter correlare i dati ci si è limitati alle sole tre grandezze maggiormente significative, ovvero intensità del vento, piogge, concentrazione di particolato totale sospeso.
Le ipotesi sulle relazioni tra l’andamento della trasmittanza con i parametri ambientali ovvero effetto dilavante delle piogge e sporcamento proporzionale all’intensità del vento e alla concentrazione, sono stati verificati considerando i valori cumulati di tali indici sul periodo di tempo intercorso tra due successive misure.
Le correlazioni si sono rivelate significative per i pannelli grandi, per i quali i valori di trasmittanza sono stati misurati in sei punti anziché in uno come nel caso di pannelli medi e piccoli.
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