ROA_tutorial_geass

ROA- Radiazioni Ottiche Artificiali incoerenti per D.Lgs. 81/08

 

Le radiazioni ottiche non generate dal Sole sono definite artificiali. Lo spettro delle radiazioni ottiche si suddivide in:

  • Radiazioni ultraviolette: radiazioni ottiche di  lunghezza d’onda compresa tra 100 e 400 nm. La banda degli ultravioletti è suddivisa in UVA (315-400 nm), UVB (280-315 nm) e UVC (100-280 nm);
  • Radiazioni visibili : radiazioni ottiche di lunghezza d’onda compresa tra 380 e 780 nm;
  • Radiazioni infrarosse: radiazioni ottiche di lunghezza d’onda compresa tra 780 nm e 1 mm. La regione degli infrarossi è suddivisa in IRA (780-1400 nm), IRB (1400-3000 nm) e IRC (3000 nm-1 – 1 mm).
Le sorgenti di radiazioni ottiche possono inoltre essere suddivise in incoerenti (quelle appena descritte) o coerenti, ossia in fase fra di loro (i minimi e i massimi delle radiazioni coincidono) e sono generate da laser. In quest’ultimo caso si parla di emissioni monocromatiche altamente direzionali dove la fase di ogni fotone è mantenuta sia nel tempo sia nello spazio.

Principali rischi da esposizione a ROA per la salure di occhi e pelle

 

REGIONE SPETTRALEOCCHIOPELLE breve terminePELLE lungo termine
 UVC (100-280 nm)

 Fotocheratite
Fotocongiuntivite

Eritema Tumori cutanei
Processo accellerato di  invecchiamento della pelle
 UVB (280-315 nm) Cataratta fotochimica Eritema Tumori cutanei
Processo accellerato di  invecchiamento della pelle
 UVA (315-400 nm) Lesione fotochimica e termica della retina Reazione di fotosensibilità Tumori cutanei
Processo accellerato di  invecchiamento della pelle
 Visibile (400-780 nm)Cataratta e bruciatura della retinaReazione di fotosensibilitàBruciatura della pelle
 IR-A (780-1400 nm)Cataratta e bruciatura della retinaBruciatura della pelle
 IR-B (1400-3000 nm)Cataratta e bruciatura della retinaBruciatura della pelle
 IR-C (3000 nm- 1 mm) Bruciatura della corneaBruciatura della pelle

 

Principali effetti dannosi della radiazione ottica sull’occhio e la pelle

La tipologia di effetti associati all’esposizione a ROA è legata alla lunghezza d’onda della radiazione incidente. L’intensità della radiazione dipende sia dalla possibilità che questi effetti si verifichino sia dalla loro gravità. Gli effetti, gravità, o probabilità che alcuni di essi si verifichino, sono funzione dell’esposizione radiante, della lunghezza d’onda della radiazione e, per quanto riguarda alcuni effetti sulla pelle, dalla fotosensibilità individuale, caratteristica geneticamente determinata.  In generale per ciascun effetto acuto è possibile stabilire “la dose soglia” al di sotto della quale l’effetto non si verifica.

 

Misure di tutela

Scopo delle misure di tutela è eliminare o ridurre al minimo tutti i rischi (diretti o indiretti) derivanti dall’esposizione a radiazioni ottiche di livello pericoloso ed eventuali altri rischi associati. Il D.Lgs.81/2008 richiede che vengano adottate specifiche azioni di prevenzione solo qualora la valutazione dei rischi riveli la possibilità di superamento dei VLE (Valori Limite Esposizione) oppure la sorveglianza sanitaria evidenzi alterazioni apprezzabili dello stato di salute dei lavoratori correlata all’esposizione a ROA.

 


Il Decreto Legislativo 81 del 2008: redatto per la tutela e la protezione dei lavoratori

Il titolo VIII, capo I affronta le disposizioni generali legate ai rischi dati da esposizione a RADIAZIONI OTTICHE ARTIFICIALI.

Nell’articolo 181 è presentato un diagramma di flusso degli step da seguire in fase di valutazione dei rischi:
  1. Censire e conoscere le sorgenti ROA
  2. Individuare le modalità espositive a ROA
  3. Giustificare l’esposizione o eseguire misure strumentali
  4. Eseguire i calcoli
  5. Confronto con i valori limite di esposizione.

 

Il titolo VIII, capo V affronta le specifiche disposizioni, in particolare l’articolo 214 definisce:

1) Radiazioni ottiche tutte le radiazioni elettromagnetiche nella gamma tra 100 nm e 1 mm con suddivisione dello spettro nelle bande già descritte;
2) Laser qualsiasi dispositivo al quale si possa produrre o amplificare le radiazioni elettromagnetiche nella gamma di lunghezze d’onda delle radiazioni ottiche, soprattutto mediante il processo di emissione controllata;
3) Radiazione laser qualsiasi radiazione ottica prodotta da un laser e quindi coerente;
4) Radiazione non occorrente: qualsiasi radiazione ottica diversa da quella laser;
5) Valori limite di esposizione alle radiazioni basati direttamente sugli effetti della salute accertati e su considerazioni biologiche;
6) Irradianza o densità di potenza, E [W/m^2];
7) Esposizione radiante, H  [J/m^2], l’integrale nel tempo dell’irradiamento;
8) Radianza, L  [W/m^2 sr] il flusso radiante o la potenza per unità di superficie;
9) Livello, la combinazione di irradiamento e radianza alle quali è esposto un lavoratore.
Nell’articolo 215 sono dati i valori limite di esposizione per ogni λ, peso spettrale per UV, visibili, IR-A e luce blu, nonchè i rischi associati a occhi, cute, e fattori di correzione per esposizioni ripetute.
L’articolo 216 identifica l’esposizione e la valutazione dei rischi, valutazioni che vanno a carico del datore di lavoro in base a metodologie conformi alle norme IEC per quanto riguarda le radiazioni laser e le raccomandazioni CIE e CEN.
L‘articolo 217 affronta la necessità di delimitare le aree in cui i lavoratori o le persone del pubblico possono essere esposti a rischio ROA. Le aree vanno indicate tramite segnaletica e l’accesso alle stesse va limitato ove possibile. Se entro l’area è necessario l’utilizzo di DPI (Dispositivi Protezione Individuale), ad esempio gli occhiali, all’ingresso deve essere esposto l’apposito segnale di prescrizione. I DPI devono essere adottati obbligatoriamente per contrastare i tipi di rischio presenti.
 I rischi sono suddivisi in 3 livelli secondo il seguente criterio:
  • Basso: Non presenta rischio fotobiologico. Sorgente “Giustificabile” ai sensi del D.L. 81/08
  • Medio: Compatibile con valori limite associati al Gruppo 1 (CEI EN 62471:2009: nessun rischio fotobiologico nelle normali condizioni di impiego). Potrebbe comportare rischio se fissata per tempi superiori a 100 secondi cumulati nell’arco della giornata.
  • Alto: Esposizioni maggiori delle massime ammissibili per il  Gruppo 1 (CEI EN 62471:2009). Presenza di rischio anche per tempi di fissazione inferiori a 100 secondi.

Il risultato del calcolo dovrebbe sempre portare ad una situazione di rischio “basso”, in quanto un  sistema destinato all’illuminazione generale deve poter essere scelto in modo che le sue emissioni ottiche comportino un rischio trascurabile dal punto di vista della sicurezza fotobiologica. Se il rischio risulta “medio” si dovrebbero individuare soluzioni alternative di installazione. Se il rischio risulta “alto“ vi è un utilizzo improprio delle sorgenti, in quanto il rischio fotobiologico non è trascurabile. In questo caso è necessario individuare soluzioni alternative nella scelta delle sorgenti e/o nelle modalità di installazione.

L’articolo 218 affronta il tema della sorveglianza sanitaria periodica e di norma annuale.

 

RADIAZIONI OTTICHE ARTIFICIALI (ROA): UNO STRUMENTO PER MISURARLE 

Misura Radiazioni ottiche artificiali ROA Delta-Ohm HD2402 geass torino

Il fotoradiometro HD2402 datalogger portatile Delta Ohm permette di eseguire misure di radiazioni ottiche non coerenti in accordo con la direttiva europea 2006/25/CE e il Decreto Legislativo 81/2008.

Lo strumento, posizionabile tramite un treppiede, è composto da una serie di sensori per coprire le differenti porzioni spettrali, e da un piccolo laser con la funzione di indicare la sorgente analizzata. Il fotoradiometro può eseguire fino a 26 ore di misurazioni, a intervalli di un solo secondo, a temperature variabili tra – 5°C a 50°C. I sensori più utilizzati sono i fotodiodi tranne per il canale 9 che usa un sensore a termopila. Il segnale in uscita dai sensori è trattato in modo indipendente per ogni canale e secondo modalità differenti. Il segnale è acquisito 1000 volte al secondo. I dati di valor medio in un secondo e il picco del segnale dei 1000 campioni sono visualizzabili attraverso il software dello strumento.

Lo strumento ha due modalità di funzionamento:

  1. Connessione alla porta USB del pc gestito tramite software: la visualizzazione dei valori spettrali sono relativi a quanto richiesto dal D.L 81/2008 e sono disponibili tutti i comandi per iniziare la sessione di misura;
  2. Lo strumento non è connesso al pc e l’alimentazione è esterna. Il fotoradiometro è comunque programmabile attraverso il software, si può eseguire un’acquisizione da una partenza programmata e per un certo intervallo di tempo. I sensori sono tarati in fabbrica e non richiedono ulteriori interventi, ogni sensore che compone l’HD2402 è tarato individualmente con modalità differenti.

Come accennato nella sezione sopra, il Decreto legislativo 81/08 al capo V prevede la misura delle ROA prodotte da luce incoerente e coerente con le formule per determinare i valori limite di esposizione alle radiazioni ottiche pertinenti dal punto di vista biofisico. In particolare l’HD2402 permette di caratterizzare le radiazioni incoerenti

 


QUALCHE CENNO DI RADIOMETRIA

Le grandezze che il fotoradiometro permette di ricavare sono:

 

  • IRRADIAMENTO

Schema-irradiamento-tutorial-ROA

Formula-irradiamento-tutorial-ROA

 

Ei è definito come la densità di flusso energetico dΦi che attraversa l’unità di area dA.L’unità di misura dell’irradiamento è [W/m²], e se calcolato alle diverse lunghezze d’onda si ha l’irradiamento spettrale [W/(m² nm)]. Dalla definizione di irradiamento si ottengono alcune proprietà utili per comprendere il comportamento della luce. L’irradiamento su una superficie è massimo quando la luce incide perpendicolarmente sulla superficie e diminuisce con l’angolo d’incidenza secondo la Legge del coseno. Per una sorgente puntiforme che irradia uniformemente in tutte le direzioni (isotropa), l’irradiamento prodotto su una superficie diminuisce con il quadrato della distanza.

 

 

  • RADIANZA 

Schema-radianza-tutorial-ROA

Formula_Radianza_tutorial_ROA

 


Li
in un punto è definita come il flusso energetico dΦi attraverso una superficie dA per unità di angolo solido dΩ. Quest’ultimo si misura in stereoradianti e ha un valore tra 0 e 4π. L’unita di misura della radianza è [W/(m² sr)], e se calcolata alle diverse lunghezze d’onda si ha la radianza spettrale [W/(m² sr nm)].

 

 

L’angolo solido è l’angolo sotteso da una superficie chiusa A rispetto ad un punto P posto all’interno di una sfera. Unendo il punto e il contorno della superficie si ottiene un cono che racchiude una porzione di spazio definito appunto come angolo solido.
Per misurare gli angoli solidi si usano gli stereoradianti, rapporto tra l’area sottesa dall’angolo sulla superficie della sfera e il quadrato del raggio:  A/r² = 4π se si considera tutta la sfera (infatti in quel caso A= 4πr²) .

 

 

 

La radianza e l’irradiamento sono due grandezze differenti:

La radianza descrive la distribuzione angolare della radiazione mentre l’irradiamento somma la radiazione su tutte le direzioni.

La relazione fondamentale che lega l’irradiamento alla radianza a patto che la radianza sia uniforme è la seguente:

Formula-legame-radianza-irradiamento

Se la radianza è uniforme il termine Li(θ,φ) può essere portato fuori dall’integrale e l’espressione si semplifica come:

                                                                           Ei = Li F

Dove F dipende solamente dalla geometria del problema. Per angoli piccoli F non è altro che l’angolo solido sotto cui è vista la sorgente dall’osservatore. Utilizzando questa semplificazione lo strumento HD2402 permette di calcolare la radianza dai valori misurati di irradiamento.

 

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