Sicurezza degli Impianti Industriali Lezione 11 Ergonomia Qualità dell’ambiente di lavoro Inquinamento chimico aerodisperso Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Sicurezza degli Impianti Industriali Contenuti e Obiettivi Contenuti Elementi di ergonomia ed ergotecnica Qualità dell’ambiente di lavoro Inquinamento chimico aerodisperso Obiettivi Imparare a valutare i rischi di natura ergotecnica Professionalità di riferimento Tutte Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Ergonomia ed ergotecnica L'ergonomia (dal greco "ergon" (lavoro) e "nomos" (legge)), secondo la International Ergonomics Association è la disciplina che si occupa dell'interazione tra gli elementi di un sistema (umani e d'altro tipo) e la funzione per cui vengono progettati [Murrel, 1949]. L’ergonomia si occupa della teoria, dei principi e dei metodi che vengono applicati nella progettazione, allo scopo di migliorare la soddisfazione dell'utente e l'insieme delle prestazioni di un dato sistema. In pratica è la disciplina che si occupa dello studio dell'interazione tra individui e tecnologie. Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Ergonomia ed ergotecnica La qualità del rapporto tra l'utente e il mezzo utilizzato è determinata dal livello di ergonomia. Il requisito più importante per determinare il livello di ergonomia di un sistema è la sicurezza, seguito da: adattabilità usabilità comfort gradevolezza comprensibilità … UN OGGETTO FACILMENTE USABILE E SICURO È MOLTO ERGONOMICO UN OGGETTO DI UTILIZZO OSTICO, CHE IMPLICA GRANDE SFORZO COGNITIVO, È POCO ERGONOMICO Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Qualità dell’ambiente di lavoro Il concetto di qualità dell’aria è relativo a: idoneità dell’aria piacevolezza Le sorgenti inquinanti possono essere: di natura artificiale (umana) naturali (ad esempio di origine vulcanica) Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Qualità dell’ambiente di lavoro Il concetto di aria pura non coincide con quello di aria naturale. L’aria pura è definita come aria non inquinata da alcun tipo di sorgente, né artificiale, né naturale. L’aria secca è definita in base alla seguente composizione: 4/5 N2 + 1/5 O2 + Argon +CO2 + altre sostanze in cui si ha, in volume, azoto 78 % ossigeno 21 % argon 1 % anidride carbonica 0,033 % La qualità dell’aria ambiente è riferita allo standard ASHRAE n°62 (1989). Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Qualità dell’ambiente di lavoro Due sono le metodologie di controllo della qualità dell’aria: indiretta diretta Nel controllo indiretto non vengono rilevate le concentrazioni di inquinante e si presume che, assicurando un’adeguata portata di aria pura, automaticamente le concentrazioni che si vengono a realizzare nell’ambiente siano adatte. La metodologia di controllo diretta prevede una misura diretta o addirittura un monitoraggio degli ambienti. Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Qualità dell’ambiente di lavoro Per applicare il controllo indiretto, lo schema di riferimento è quello del bilancio di massa per un inquinante in un ambiente. Si schematizza l’ambiente come un sistema interessato da una emissione di inquinante al suo interno, q (kg/h): Q, portata d’aria di rinnovo immessa nell’ambiente espressa in m3/h; Ce, concentrazione di inquinante presente nell’aria entrante in kg/m3; Cu, concentrazione di inquinante nell’aria uscente in kg/m3; Ci, concentrazione di inquinante nell’ambiente oggetto del monitoraggio in kg/m3. Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Qualità dell’ambiente di lavoro Se l’ambiente è ben miscelato, cioè in tutti i punti la concentrazione di inquinante considerato è la medesima la concentrazione Ci è anche quella dell’aria uscente dall’ambiente Cu = Ci Se, inoltre, l’ambiente è stazionario Q*Ce + q = Q*Cu = Q*Ci La portata di aria di rinnovo che si deve poter assicurare per mantenere una concentrazione di inquinante determinata è ricavabile dal bilancio di massa: Q = Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Qualità dell’ambiente di lavoro La precedente può essere applicata ai diversi tipi di inquinanti con cui si può avere a che fare. Si tenga conto, a tale proposito, che la concentrazione limite di anidride carbonica (CO2) tollerabile in un ambiente civile è: Ci = 0,25 % in volume dell’ambiente considerato pari a Ci = 10-3 Kg/m3 I valori concretamente assunti sono sensibilmente maggiori, in quanto si è ipotizzato che l’ambiente sia in condizioni di stazionarietà e di completa miscelazione: negli ambienti civili si assumono portate reali pari a 3 o 4 volte i valori minimi; per gli ambienti industriali si assume un coefficiente di sicurezza più elevato, giungendo a considerare portate 10 volte superiori al valore minimo. All’anidride carbonica è attribuita una particolare importanza nella pratica tecnica, poiché essa è assunta come grandezza indice del livello di inquinamento provocato dalle persone nell’ambiente. Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Qualità dell’ambiente di lavoro E’ anche necessario considerare il percorso dell’aria di rinnovo. l’aria espulsa deve asportare effettivamente l’inquinante: si deve ottenere un effetto di lavaggio dell’ambiente ad opera dell’aria fresca immessa si deve scongiurare il pericolo di un eventuale corto circuito si devono evitare zone di ristagno si deve tenere conto delle zone stratificate in alto, che pure si realizzano: in genere, tuttavia, non interessano, perchè queste zone non sono, evidentemente, occupate da operatori le prese di aria di rinnovo non devono essere disposte sotto la grigliatura dei marciapiedi e neppure sulle pareti di un cortile in cui stazionano permanentemente veicoli con motore acceso le griglie di presa, ancora, non vanno messe nelle vicinanze di quelle di espulsione dell’aria relative all’impianto di ventilazione dell’edificio vicino. L’aumento della velocità dell’aria in uscita renderebbe più turbolento ed ampio il movimento dell’aria presente nell’ambiente: pericolo di correnti rumorosità IL PRINCIPIO GENERALE DA SEGUIRE È QUELLO DI EVITARE IL PIÙ POSSIBILE IL RISTAGNO SENZA GENERARE GLI INCONVENIENTI MENZIONATI Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Qualità dell’ambiente di lavoro Si possono controllare: anidride carbonica odori vapore d’acqua ambientale Un controllo meno accurato viene effettuato su fumo di tabacco (non legato al dispendio metabolico e quindi all’immissione di anidride carbonica, mentre dipende fortemente dalle abitudini e dal numero di fumatori presenti nell’ambiente considerato) polveri (dipende non solo dalle persone e dalle attività, ma anche da altri fattori non sempre facilmente prevedibili) Le caratteristiche dell’aria esterna sono definite in relazione agli inquinanti significativi tipici di un ambiente industriale: anidride solforosa (H2S) ossido di azoto (NO), ozono (O3) monossido di carbonio (CO) Le concentrazioni sono espresse: in termini di media oraria qualora abbiano un effetto quasi immediato in termini di media oraria calcolata su periodi di otto ore o su base annua per quelli che non hanno un effetto aggressivo immediato e si rende necessario valutare l’assorbimento relativamente a periodi di tempo medio lunghi Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Qualità dell’ambiente di lavoro La regolamentazione relativa alle problematiche della qualità dell’aria è effettuata in base al DPCM del 28 marzo 1983: l’aria di rinnovo deve essere priva di odori, di quantità significative di piombo ed altri inquinanti Lo standard ASHRAE n. 62/1989 prescrive che: l’aria di rinnovo non deve contenere quantità pericolose di sostanze tossiche e deve essere adeguata anche sul piano della gradevolezza In Italia, la situazione rispetto a queste indicazioni è critica soprattutto nelle grandi città. L’ASHRAE, ove si disponga di aria di rinnovo fresca, suggerisce le portate minime da assicurare in funzione della tipologia dell’ambiente considerato. Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Qualità dell’ambiente di lavoro Persone/100 m2 m3/h persona lavanderia 10  30 29  65 garage - 27 camera da letto 54 lavorazione della carne 10 29 classe scolastica 50 uffici 7 36 Indicazioni ASHRAE per le portate d’aria di rinnovo Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Inquinamento chimico aerodisperso Gli ambienti di lavoro di tipo industriale presentano spesso livelli di inquinanti tossici aerodispersi. Occorre prestare particolare attenzione a: determinare accuratamente le tipologie di inquinanti tenendo nel debito conto le modalità di svolgimento del processo produttivo confrontare le concentrazioni di riferimento con i valori limite di esposizione ammessi effettuare il controllo tecnico delle concentrazioni, che deve essere realizzato esclusivamente alla sorgente Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Inquinamento chimico aerodisperso Gli inquinanti costituiscono miscele gassose o aerosol, cioè sospensioni nell’aria di particelle solide o liquide, di massa e dimensioni tali da rimanere in sospensione per un tempo osservabile. Propriamente, si distinguono le seguenti tipologie di sostanze: gas, cioè sostanze che nelle condizioni di riferimento (temperatura pari a 25°C a pressione atmosferica) risultano allo stato gassoso vapori, cioè sostanze in fase gassosa che, nelle condizioni di riferimento, sono liquide polveri o particolati, cioè particelle solide il cui diametro è compreso indicativamente fra 1 e 25 m fumi e nebbie, particelle solide o liquide che originano aerosol per condensazione di sostanze precedentemente presenti nell’aria in forma di gas; le particelle sono spesso dell’ordine dei decimi di m Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Inquinamento chimico aerodisperso Gli inquinanti tossici possono penetrare nell’organismo, in linea generale, tramite: l’apparato respiratorio la superficie corporea per via orale Gli effetti dell’assunzione di tossici possono essere ricondotti a: forme di depressione distruzione di tessuti Questi effetti, inoltre, possono essere: immediati protratti nel tempo posticipati I valori limite vengono definiti in relazione a: proprietà delle sostanze presenti nell’ambiente risultati di prove tossicologiche dati epidemiologici Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Inquinamento chimico aerodisperso Un riferimento importante è quello delle tabelle pubblicate e periodicamente aggiornate dall’American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH). Le modalità di indicazione delle concentrazione limite, o valori di soglia TLV (dall’inglese threshold limit value) sono tre: TLV - TWA (media ponderata nel tempo), valore medio ponderato nel tempo, relativo ad una esposizione pari ad 8 ore al giorno per 5 giorni alla settimana; TLV - C (limite sul valore massimo), utilizzato per sostanze con effetto sostanzialmente immediato; esprime un valore massimo di concentrazione che non deve essere mai superato; TLV - STEL (limite per esposizione breve), è un valore massimo di concentrazione dell’inquinamento; esso viene rilevato 4 volte al giorno, con un’ora di intervallo tra due esposizioni successive e, successivamente per esposizioni continuate mai superiori a 15 minuti Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Inquinamento chimico aerodisperso Si possono adottare le seguenti indicazioni, in merito ai TLV: se il limite TVL - STEL è individuato, questo valore non deve essere mai superato dalle escursioni di concentrazione se non esiste il TVL-STEL non devono essere comunque mai superati: il limite TVL-TWA nell’arco delle 8 ore 3 volte il valore TLV-TWA per più di trenta minuti/giorno in nessuna occasione il valore del parametro TLV-C Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Inquinamento chimico aerodisperso I limiti TVL riportati nelle tabelle ACGIH si riferiscono all’assorbimento del tossico esclusivamente attraverso le vie respiratorie: ove compaia l’indicazione “skin ” (cute) a fianco del nome di una sostanza, si dovrà considerare la possibilità di assorbimento dell’inquinante per via cutanea Nel caso di sostanze con effetto indipendente (le quali, cioè, producono un effetto differente, oppure agiscono su differenti parti del corpo) si deve verificare - per ciascuna di esse: Nel caso di sostanze con effetto additivo si deve verificare la seguente condizione: Nel caso di sostanze con effetto singolo, infine, si rende necessario effettuare opportuni approfondimenti specifici. Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Inquinamento chimico aerodisperso Gli asfissianti non hanno un valore limite prefissato per ogni tipologia, in quanto: il vero fattore limitante è costituito dalla concentrazione di ossigeno nell’aria, che dovrebbe essere in ogni caso superiore al 18% in volume normale alla pressione atmosferica Esistono, infine, alcune categorie particolari di sostanze, sulle quali vale la pena di soffermarsi singolarmente: particolati fastidiosi ma non fibrogenici (silice amorfa non cristallina); se la percentuale di quarzo è inferiore all’1% non generano danni gravi particolati fibrogenici (quarzo), i quali provocano la degenerazione del tessuto degli alveoli polmonari, che diventa progressivamente impermeabile silicati (asbesto), costituisce un componente fondamentale dell’amianto; asfissianti semplici (ad esempio il metano - CH4 - e l’anidride carbonica - CO2) sostanze a composizione variabile, quali vapori di benzina e fumi di saldatura, che richiedono analisi specifiche sostanze cancerogene Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Inquinamento chimico aerodisperso I rilievi sperimentali per la determinazione della concentrazione di un inquinante in un ambiente richiedono la disponibilità di una strumentazione appropriata. Le metodologie di analisi utilizzate ricorrono a diversi e svariati principi: ad esempio, è possibile far reagire i volumi d’aria oggetto dell’analisi con alcune sostanze che cambiano - in modo prevedibile - la colorazione (fialette Draeger - occorre una specifica fialetta di sostanza per ogni tipo di inquinante) Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Inquinamento chimico aerodisperso Qualora non sia stato possibile intervenire a monte del processo per l’eliminazione dell’inquinante aerodisperso, si può intervenire secondo due diverse modalità: prelievo ed espulsione dell’aria inquinata, e immissione in ambiente di aria pulita opportunamente trattata dal punto di vista termoigrometrico riciclaggio dell’aria ambiente, mediante una sequenza di prelievo, depurazione e successiva reimmissione. Questo secondo metodo presenta seri limiti d’impiego, in quanto presuppone un costante controllo del corretto funzionamento dell’impianto di depurazione Il riciclaggio dell’aria ambiente, ad esempio, non è utilizzabile in presenza di inquinanti tossici, mentre può essere utilizzato nel caso di fumo di sigaretta, odori corporei etc. Il primo tipo di approccio può essere attuato secondo due diverse modalità: ventilazione generale, consistente nella diluizione degli inquinanti, creando uno scambio d’aria con l’esterno aspirazione localizzata, consistente nella cattura mediante opportune cappe collocate in prossimità di sorgenti gli inquinanti prima che si disperdano nell’aria. I parametri caratteristici delle cappe sono: il volume di controllo, cioè lo spazio in cui la cappa esercita un’azione utile la velocità di controllo, cioè la velocità dell’aria realizzata dal sistema di aspirazione; tale velocità deve essere superiore alla velocità di fuga dell’inquinante Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07

Inquinamento chimico aerodisperso Nell’impiego delle cappe, infine, è necessario adottare alcuni accorgimenti: collocare la cappa il più vicino possibile alla sorgente dell’inquinante, così da ridurre la portata a pari velocità di cattura direzionare la cappa in modo da favorire la cattura dell’inquinante proteggere l’operatore usare flange direzionali Relativamente al problema della determinazione della velocità con cui deve muoversi l’aria nei canali, si tenga conto che le perdite di carico, cioè gli attriti che l’aria medesima incontra muovendosi lungo i canali sono proporzionali a v2/2g, per cui, al crescere della velocità, aumentano le perdite di carico e la rumorosità. di norma, ci si orienta su velocità dell’ordine di 1525m/s Lezione 11 Lorenzo Fedele Sicurezza degli Impianti Industriali Anno Accademico 2006-07