Luxmetri - Fotoradiometri. Valutazione delle radiazioni ottiche

Alle radiazioni ottiche si associa quella porzione dello spettro elettromagnetico che va dall'ultravioletto (UV) all'infrarosso (IR), passando per il visibile (VIS).

Le radiazioni ottiche possono essere prodotte sia da fonti naturali che artificiali. La sorgente naturale per eccellenza è il sole che, come è noto, emette in tutto lo spettro elettromagnetico. Le sorgenti artificiali, invece, possono essere di diversi tipi, a seconda del principale spettro di emissione e a seconda del tipo di fascio emesso (coerente o incoerente). Per quanto riguarda lo spettro di emissione, oltre all'ampia gamma di lampade per l'illuminazione che emettono principalmente nel visibile, esistono lampade ad UVC per la sterilizzazione, ad UVB-UVA per l'abbronzatura o la fototerapia, ad UVA per la polimerizzazione o ad IRA-IRB per il riscaldamento. Tutte le precedenti lampade emettono luce di tipo incoerente, mentre, nel caso dei laser, si è in presenza di sorgenti monocromatiche (una sola lunghezza d'onda), con fascio di elevata densità di energia, altamente direzionali e, appunto, coerenti (la fase di ciascun fotone viene mantenuta nel tempo e nello spazio). La possibilità di focalizzare un fascio di questo tipo anche a grandi distanze impone un certa cautela nell'utilizzo dei laser e, in molti casi, l'obbligo di adeguate misure di protezione per coloro che ne possono venire a contatto. Da qui la necessità di suddividere i laser in 4 classi, che vanno dalla classe 1, in cui non è pericolosa l’osservazione prolungata e diretta del fascio, alla classe 4, in cui è pericolosa anche l’osservazione della luce diffusa da uno schermo.

EFFETTI SULLA SALUTE:

I principali rischi per l'uomo derivanti da un'eccessiva esposizione a radiazioni ottiche riguardano essenzialmente due organi bersaglio, l'occhio in tutte le sue parti (cornea, cristallino e retina) e la cute. Come per le radiazioni ionizzanti, i danni procurati a tali organi possono avere un ben preciso rapporto di causa-effetto, cioè è possibile stimare una dose soglia affinché il danno si manifesti (effetto deterministico), oppure può non esserci una correlazione tra causa ed effetto ed allora si parla di effetto stocastico. Non tutte le lunghezze d'onda appartenenti alle radiazioni ottiche, inoltre, hanno gli stessi effetti su occhio e cute, come mostrato nella tabella sottostante.

Nel caso in cui la sorgente luminosa sia rappresentata da un laser, gli effetti sopra riportati risultano, nella maggior parte dei casi, amplificati e spesso irreversibili. Questo è dovuto alle caratteristiche che un fascio laser possiede. Anche per questo si parla spesso di rischi indiretti da laser, come incendi ed esplosioni. Un discorso a parte meritano le sorgenti (laser o non) di luce blu (380-550 nm) e quelle di IRA. Entrambe queste lunghezze d'onda vengono focalizzate dall'occhio e pertanto contribuiscono alla dose assorbita dalla retina. La luce blu viene spesso sottovalutata in quanto appartenente allo spettro di luce visibile e quindi erroneamente considerata "sicura". Le sorgenti di IRA, invece, pur giungendo fino alla retina, risultano "invisibili" e quindi, in presenza di una loro forte intensità, non vengono minimamente ostacolate da quei meccanismi istintivi come il riflesso palpebrale o quello di allontanamento.

INCIDENZA

E' molto difficile avere stime attendibili sull'incidenza di infortuni professionali dovuti all'esposizione a radiazioni ottiche. Questo lo si può capire se si pensa principalmente a due ragioni. La prima è che, a parte alcune eccezioni (eritema o ustioni), gli effetti non sono immediatamente riscontrabili. La seconda è che ogni giorno ciascuno di noi è esposto alla luce, sia artificiale che solare, in dosi difficilmente quantificabili e secondo modalità (luce diretta o diffusa) estremamente disomogenee. Ad ogni modo patologie come i tumori della pelle, tra cui il melanoma, sono ormai da tutti riconosciute fortemente dipendenti dall'esposizione a radiazione ottica ultravioletta. Nel caso dei laser, invece, le lesioni si manifestano molto più velocemente ed è per questo che, nel loro maneggiamento, il personale è tradizionalmente più cauto (e di solito anche più formato) e gli incidenti meno probabili.

I PRINCIPI DELLA PREVENZIONE:

Valutare le radiazioni ottiche secondo le metodologie proposte dall'IEC per quanto riguarda i laser e le raccomandazioni del CIE e del CEN per quanto riguarda le sorgenti incoerenti.

Considerare eventuali lavoratori particolarmente sensibili (ad esempio senza cristallino) o sensibilizzati (che usano sostanze chimiche fotosensibilizzanti).

Risanare, se necessario, l'ambiente di lavoro per minimizzare i livelli di esposizione.

Proteggere il lavoratore mediante dispositivi di protezioni individuali (occhiali e indumenti idonei).

NORMATIVA VIGENTE:

Fermo restando quanto affermato dall'art. 18, e ribadito relativamente agli agenti fisici dall'art. 181, circa gli adempimenti del datore di lavoro in merito alla valutazione di tutti i rischi per la salute e la sicurezza, inclusi quelli derivanti dalle radiazioni ottiche artificiali, per il Capo V è prevista l'entrata in vigore il giorno 26/04/2010. Il Capo V del D.Lgs 81/08 stabilisce le prescrizioni minime di protezione per i lavoratori contro i rischi per la salute e per la sicurezza derivanti dall'esposizione alle radiazioni ottiche artificiali durante il lavoro. Questo significa che non si fa nessun riferimento a tutte quelle categorie di lavoratori esposti, per adempiere ad una determinata mansione, a radiazioni solari. E' buona prassi, qualora fosse necessario, valutare anche questo tipo di esposizione, così come qualsiasi altro rischio per la salute e la sicurezza del lavoratore (art. 28 comma 1 del D.Lgs 81/08). I limiti di esposizione a radiazioni ottiche (coerenti ed incoerenti) sono riportati nell'allegato XXXVII del Testo Unico in materia di sicurezza (D.Lgs. 81/08).

(fonte: ISPESL, INAIL, Decreto Legislativo n.81 del 9 aprile 2008, Decreto Legislativo 106/09)

Monitoraggio Ambientale di Rumore e Vibrazioni e Decreto Legislativo 81 / 2008

Il monitoraggio ambientale trova il suo fondamento legislativo nel Decreto Legislativo 277/91 che tutela i lavoratori contro i rischi derivanti dall’esposizione ad agenti chimici, fisici e biologici durante il lavoro stabilendo i limiti di riferimento.

Tale Decreto contempla un rischio accertato (attraverso il monitoraggio ambientale) e non un rischio presunto, pertanto, riconosce alla valutazione del rischio il ruolo cardine per la protezione della salute del lavoratore.








Il Decreto Legislativo 277/91 stabilisce:

1. I limiti di riferimento

2. La responsabilità del datore di lavoro, del lavoratore e del medico competente

3. Che è necessario determinare in modo preciso il rischio valutando l’esposizione del lavoratore nella giornata lavorativa

4. L’addestramento e l’educazione dei lavoratori in merito agli inquinanti, le norme igieniche, le precauzioni sull’utilizzo dei macchinari e l’espletamento delle attività lavorative

5. Chiarisce le caratteristiche delle attrezzature e delle metodiche per la determinazione degli agenti lesivi negli ambienti di lavoro

Le indicazioni presenti nel D.leg. 277/91 sono state inglobate, insieme alla 626/94 nella 81/08

Sotto il punto di vista del monitoraggio ambientale, ed in particolare per le analisi che riguardano l’osservazione e quindi il controllo degli indici di rumore e vibrazione negli ambienti lavorativi, Sinergica Soluzioni propone una serie di Fonometri integratori e Analizzatori di vibrazioni (Vibrometri) in classe 1 e 2 rispondenti alle normative: IEC60651:2001 Classe 1, IEC60804:2000 Classe 1, IEC61672:2002 Classe 1, Gruppo X, IEC61260:1995 Bande Ott e 1/3 Ott Classe 0, ANSI S1.4-1983 Classe 1, ANSI S1.43-1997Classe 1, ANSI S1.11-1986 Ordine 3 Cl.1-D, Inerenti le qualità produttive dell’apparecchiatura in oggetto. Tutti gli strumenti di misura per lo studio di rumori e vibrazioni vengono progettati al fine di rispondere alla legislatura attualmente vigente in Italia, adatti, quindi, per la valutazione dell’esposizione dei lavoratori al rumore, alle vibrazioni e al rischio di lesioni secondo il D.L. 81/2008 nei seguenti casi:

Rilievo del rumore in ambiente aeroportuale: Decreto del 31/10/97.

Rumore nei locali di intrattenimento danzante: D.P.C.M. 215 del 16/4/99.

Emissione sonora di macchine D.Lgs. 262 del 4/9/2002 e Direttiva Europea 2005/88/CE.

Valutazione dei requisiti passivi degli edifici: D.P.C.M. del 5/12/97.

vibrazioni trasmesse al sistema mano-braccio attraverso utensili vibranti o oggetti sottoposti a vibrazioni o impatti

vibrazioni trasmesse al corpo intero attraverso il sedile di guida di veicoli o vibrazioni trasmesse al corpo intero in stazioni di lavoro

vibrazioni trasmesse al corpo intero da edifici sottoposti a vibrazioni o impatti

Fonometri e Inquinamento acustico

Al fine di poter esprimere attraverso un numero ciò che noi, comunemente, sperimentiamo attraverso una sensazione (percezione uditiva) è necessario avvalersi di un misuratore di livello sonoro, o fonometro. Tale strumento di misura è dedicato alla rilevazione della pressione sonora e all'elaborazione del segnale al fine di ottenere gli indici descrittori tipici delle misure del rumore: livello di pressione sonora (L_p), livello equivalente di pressione sonora (L_Aeq), livelli percentili (L_N), ecc.. Tuttavia, è evidente che una sensazione sonora che comporta fenomeni fisiologici complessi non può essere tradotta in numeri in modo semplice. Per questo, il fonometro considera l'andamento della sensibilità dell'orecchio umano in funzione delle diverse frequenze, introducendo nei circuiti elettrici delle curve di ponderazione che approssimano le curve di uguale sensazione dell'audiogramma (ISO 226) ispirato alla curva isofonica di 40 phon dell'audiogramma normalizzato di Fletcher-Munson. Si ricava cosi' un valore espresso in dB(A). Le altre scale di ponderazione possono essere di tipo C (utilizzata per la misura del valore di picco massimo in ambiente di lavoro molto rumoroso), di tipo Z (lineare, ovvero nessuna ponderazione),di tipo B (per livelli sonori intermedi) e D (per rumore aeroportuale).

Il fonometro è quindi uno strumento per valutare l'ampiezza dei suoni e fornire dati obiettivi e riproducibili reagendo al suono in maniera simile a quella dell'orecchio umano.

In commercio esistono diversi sistemi per la misura del suono, anche se, ciascun sistema, può essere, schematicamente, ricondotto a:

un microfono;

un'unità di trattamento dati;

un'unità di lettura dati;

Il microfono, converte una grandezza acustica, corrispondente alla pressione sonora che agisce sulla membrana microfonica, in un segnale elettrico equivalente. Tale segnale, prima di essere analizzato, subisce un'amplificazione, mediante un preamplificatore.

Il segnale così amplificato può passare attraverso un circuito di pesatura, il quale simula le curve di uguale sensazione di un orecchio umano (curve di ponderazione), oppure passare attraverso dei filtri elettronici che dividono un suono complesso, nella gamma di frequenza da 20 Hz a 20 kHz, in bande di ottava o 1/3 di ottava.

Questo processo, nel quale il segnale viene analizzato in molte bande di frequenza, prende il nome di analisi in frequenza, normalmente rappresentato su un grafico chiamato spettrogramma.

Dopo che il segnale è stato ponderato e/o diviso nelle bande di frequenza viene determinato il valore efficace (RMS) attraverso un rettificatore. Tale valore riveste un'estrema importanza nelle misure di rumore, poiché esprime la quantità di energia contenuta nel segnale sonoro. Infatti, la maggior parte dei suoni richiede la misura di un livello fluttuante. Se tale livello varia troppo velocemente, il display fornirà un'indicazione talmente rapida del dato da non consentire una lettura corretta. Per questa ragione, la normativa internazionale ha indicato due risposte caratteristiche del rilevatore, conosciute come costanti di tempo "Fast" (veloce), "Slow" (lenta) oppure "Impulse" (impulsiva).

"Fast" è una costante di tempo di 125 millisecondi e permette di ottenere una risposta rapida del segnale per seguire e misurare i livelli sonori che non oscillano troppo rapidamente, mentre la "Slow" è una costante di tempo pari a 1 secondo e da, quindi, una risposta lenta per smorzare le fluttuazioni rapide e rendere così possibile una lettura precisa dei livelli di rumorosità.

Il livello sonoro così elaborato passa all'unità di lettura dei deciBel (dB) tramite un display, da cui l'operatore prende visione del valore misurato.

Per la misura del rumore ai fini della valutazione degli effetti, sia in campo ambientale (per valutare il disturbo) sia negli ambienti di lavoro (per valutare l'eventuale danno uditivo), è necessario considerare oltre al livello anche la durata, in modo da poter determinare l'energia ricevuta.

L'indice che descrive questa energia è il livello sonoro continuo equivalente (L_Aeq) misurato in un dato intervallo di tempo.

Il livello sonoro equivalente, è, infatti, definito come il valore del livello di pressione sonora ponderata "A" di un suono costante che, misurato nel periodo di tempo T, ha il medesimo contenuto energetico, quindi lo stesso potenziale nocivo, del corrispondente suono variabile analizzato nello stesso periodo di tempo.

Il calcolo del LAeq avviane direttamente dallo strumento di misura attraverso un circuito mediatore. Lo strumento dotato di tale opzione prende il nome di fonometro integratore.

I fonometri possono essere di classe 0, 1, 2 e 3 in funzione della loro precisione (classe 0, più precisi, classe 3, meno precisi). Le loro caratteristiche devono soddisfare le prescrizioni delle norme internazionali IEC (Internetional Eletrotechnical Commission) 60651 e 60804. Tuttavia, la quasi totalità degli strumenti appartiene a due sole classi:

classe 1: strumento per laboratorio e misure di precisione sul campo, con tolleranza sulla linearità in frequenza di ±1 dB per frequenze attorno a 1 kHz e dinamica di 60 dB, con linearità di ampiezza di ±0,7 dB;

classe 2: misure sul campo di uso generale, con tolleranza dell'ordine di ±1,5 dB sulla risposta in frequenza nella gamma centrale e dinamica di 60 dB, con linearità di ampiezza di ±1 dB.

La normativa nazionale prevede, inoltre, che per la misura del rumore, ai fini delle verifiche dei limiti di legge, sia impiegato un sistema di misura conforme alla classe 1.

classe 0: fonometro da laboratorio di riferimento;

classe 3: fonometro per indagini sul campo di carattere preliminare e per verificare se eventuali limiti stabiliti vengano significativamente violati.

L'evoluzione tecnologica applicata agli strumenti di misura del suono ha consentito di realizzare apparecchi sempre più sofisticati, in grado di visualizzare contemporaneamente diversi parametri fra cui la distribuzione, in tempo reale, delle bande di frequenza del rumore, cioè di vedere come si distribuisce lo spettro di un suono nella gamma delle frequenze udibili.

Quanto è caldo il suono?

Un gruppo di fisici dell’Università dello Utah ha sviluppato un dispositivo per convertire il calore in suoni, quindi in corrente elettrica. La tecnologia, a detta dei ricercatori, potrebbe essere applicata per la trasformazione delle perdite di calore in molti apparecchi.
Il progetto di ricerca, iniziato nel 2005, è denominato Thermal Acoustic Piezo Energy Conversion (Tapec); esso si è sviluppato soprattutto grazie ad un finanziamento di 2 milioni di dollari dalla US Army, che intende sfruttarne gli sviluppi per recuperare parte del calore disperso nell’ambiente dai radar o per ricavare energia sufficiente per il funzionamento dei dispositivi elettronici sui campi di battaglia.
L’apparecchio, sviluppato dal ricercatore Orest Symko con l’aiuto di cinque suoi studenti, é basato su un processo a due stadi: il primo è responsabile della conversione del calore in un suono, tramite dispositivi termoacustici, il secondo stadio si basa invece su dispositivi ‘piezoelettrici’ che convertono la pressione – in questo caso determinata dal suono che arriva sulla loro superficie – in corrente elettrica.
Si possono riscontrare interessanti applicazioni in campo civile: integrato in un computer il dispositivo complesso in questione potrebbe alimentare i circuiti elettronici con il calore prodotto dagli stessi, limitando quindi i consumi energetici, soprattutto nel caso dei server, che richiedono alimentatori piuttosto “esosi”in termini di corrente elettrica, nonché anemometri ad ultrasuoni per ricavare parametri ambientali come la velocità sonica e direzione del vento, le componenti cartesiane U – V – W della velocità del vento, la velocità e la temperatura sonica.