I professionisti della medicina del lavoro hanno generalmente fatto affidamento sulla seguente gerarchia di tecniche di controllo per eliminare o ridurre al minimo l'esposizione dei lavoratori: sostituzione, isolamento, ventilazione, pratiche di lavoro, indumenti e dispositivi di protezione individuale. Di solito viene applicata una combinazione di due o più di queste tecniche. Sebbene questo articolo si concentri principalmente sull'applicazione delle tecniche di ventilazione, gli altri approcci sono brevemente discussi. Non dovrebbero essere ignorati quando si tenta di controllare l'esposizione a sostanze chimiche mediante ventilazione.
Il professionista della medicina del lavoro dovrebbe sempre pensare al concetto di fonte-percorso-ricevitore. L'obiettivo principale dovrebbe essere il controllo alla fonte con il controllo del percorso come secondo obiettivo. Il controllo al ricevitore dovrebbe essere considerato l'ultima scelta. Sia durante le fasi di avvio o di progettazione di un processo o durante la valutazione di un processo esistente, la procedura per il controllo dell'esposizione ai contaminanti dell'aria dovrebbe iniziare alla fonte e progredire fino al ricevitore. È probabile che tutte o la maggior parte di queste strategie di controllo debbano essere utilizzate.
Sostituzione
Il principio della sostituzione consiste nell'eliminare o ridurre il pericolo sostituendo materiali non tossici o meno tossici o riprogettando il processo per eliminare la fuoriuscita di contaminanti nell'ambiente di lavoro. Idealmente, le sostanze chimiche sostitutive non sarebbero tossiche o la riprogettazione del processo eliminerebbe completamente l'esposizione. Tuttavia, poiché ciò non è sempre possibile, vengono tentati i successivi controlli nella suddetta gerarchia di controlli.
Si noti che è necessario prestare estrema attenzione per garantire che la sostituzione non si traduca in una condizione più pericolosa. Sebbene questa attenzione sia rivolta al pericolo di tossicità, nella valutazione di questo rischio è necessario considerare anche la reattività infiammabile e chimica dei sostituti.
Isolamento
Il principio dell'isolamento consiste nell'eliminare o ridurre il pericolo separando il processo che emette il contaminante dal lavoratore. Ciò si ottiene racchiudendo completamente il processo o posizionandolo a una distanza di sicurezza dalle persone. Tuttavia, per ottenere ciò, il processo potrebbe dover essere gestito e/o controllato a distanza. L'isolamento è particolarmente utile per i lavori che richiedono pochi lavoratori e quando il controllo con altri metodi è difficile. Un altro approccio consiste nell'eseguire operazioni pericolose fuori turno in cui potrebbero essere esposti meno lavoratori. A volte l'uso di questa tecnica non elimina l'esposizione ma riduce il numero di persone esposte.
ventilazione
Due tipi di ventilazione di scarico sono comunemente impiegati per ridurre al minimo i livelli di esposizione aerea dei contaminanti. La prima si chiama ventilazione generale o di diluizione. Il secondo è indicato come controllo del codice sorgente o ventilazione di scarico locale (LEV) ed è discusso più dettagliatamente più avanti in questo articolo.
Questi due tipi di ventilazione di scarico non devono essere confusi con la ventilazione di comfort, il cui scopo principale è fornire quantità misurate di aria esterna per respirare e mantenere la temperatura e l'umidità di progetto. Vari tipi di ventilazione sono discussi altrove in questo Enciclopedia.
Pratiche di lavoro
Il controllo delle pratiche di lavoro comprende i metodi impiegati dai lavoratori per eseguire le operazioni e la misura in cui seguono le procedure corrette. Esempi di questa procedura di controllo sono forniti in tutto questo Enciclopedia ovunque vengano discussi processi generali o specifici. Concetti generali come istruzione e formazione, principi di gestione e sistemi di supporto sociale includono discussioni sull'importanza delle pratiche lavorative nel controllo delle esposizioni.
Equipaggiamento per la protezione personale
I dispositivi di protezione individuale (DPI) sono considerati l'ultima linea di difesa per il controllo dell'esposizione dei lavoratori. Comprende l'uso di protezioni respiratorie e indumenti protettivi. Viene spesso utilizzato insieme ad altre pratiche di controllo, in particolare per ridurre al minimo gli effetti di rilasci imprevisti o incidenti. Questi problemi sono discussi più dettagliatamente nel capitolo Protezione personale.
Ventilazione di scarico locale
La forma più efficiente ed economica di controllo dei contaminanti è LEV. Ciò comporta la cattura del contaminante chimico alla fonte della sua generazione. Esistono tre tipi di sistemi LEV:
- recinzioni
- cappe esterne
- ricevere cappe.
Le custodie sono il tipo di cappa preferibile. Gli involucri sono progettati principalmente per contenere i materiali generati all'interno dell'involucro. Più completo è il recinto, più completamente sarà contenuto il contaminante. Gli involucri completi sono quelli che non hanno aperture. Esempi di custodie complete includono scatole a guanti, armadi per sabbiatura abrasiva e armadi per lo stoccaggio di gas tossici (vedere figura 1, figura 2 e figura 3). Gli involucri parziali hanno uno o più lati aperti ma la sorgente è ancora all'interno dell'involucro. Esempi di involucri parziali sono una cabina di verniciatura a spruzzo (vedi figura 4) e una cappa da laboratorio. Spesso potrebbe sembrare che il design delle custodie sia più arte che scienza. Il principio di base è progettare una cappa con l'apertura più piccola possibile. Il volume d'aria richiesto si basa solitamente sull'area di tutte le aperture e sul mantenimento di una velocità del flusso d'aria nell'apertura compresa tra 0.25 e 1.0 m/s. La velocità di controllo scelta dipenderà dalle caratteristiche dell'operazione, inclusa la temperatura e il grado a cui il contaminante viene spinto o generato. Per custodie complesse, è necessario prestare estrema attenzione per garantire che il flusso di scarico sia distribuito uniformemente in tutta la custodia, in particolare se le aperture sono distribuite. Molti progetti di custodie vengono valutati sperimentalmente e, se dimostrati efficaci, vengono inclusi come targhette di progettazione nel manuale sulla ventilazione industriale dell'American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH 1992).
Figura 1. Custodia completa: Glovebox
Figura 2. Armadio completo: armadio per lo stoccaggio di gas tossici
Figura 3. Involucro completo: Cabina di sabbiatura abrasiva
Figura 4. Chiusura parziale: cabina di verniciatura a spruzzo
Luigi Di Bernardinis
Spesso la chiusura totale della fonte non è possibile o non è necessaria. In questi casi si può utilizzare un'altra forma di scarico locale, una cappa esterna o captante. Una cappa esterna impedisce il rilascio di materiali tossici sul posto di lavoro catturandoli o trascinandoli in corrispondenza o in prossimità della fonte di generazione, solitamente una postazione di lavoro o un'operazione di processo. Di solito è richiesto un volume d'aria notevolmente inferiore rispetto alla chiusura parziale. Tuttavia, poiché il contaminante viene generato all'esterno della cappa, deve essere progettato e utilizzato correttamente per essere efficace quanto una chiusura parziale. Il controllo più efficace è un recinto completo.
Per funzionare efficacemente, la presa d'aria di una cappa esterna deve essere di un disegno geometrico appropriato e posizionata vicino al punto di rilascio delle sostanze chimiche. La distanza dipenderà dalle dimensioni e dalla forma della cappa e dalla velocità dell'aria necessaria alla fonte di generazione per catturare il contaminante e portarlo nella cappa. Generalmente, più vicino alla fonte di generazione, meglio è. Le velocità della faccia di progetto o della fessura sono tipicamente nell'intervallo da 0.25 a 1.0 e da 5.0 a 10.0 m/s, rispettivamente. Esistono molte linee guida di progettazione per questa classe di cappe aspiranti nel capitolo 3 del manuale ACGIH (ACGIH 1992) o in Burgess, Ellenbecker e Treitman (1989). Due tipi di cappe esterne che trovano frequente applicazione sono le cappe “a baldacchino” e le cappe a “fessura”.
Le cappe a baldacchino vengono utilizzate principalmente per la cattura di gas, vapori e aerosol rilasciati in una direzione con una velocità che può essere utilizzata per favorire la cattura. Questi sono talvolta chiamati cappucci "riceventi". Questo tipo di cappa viene generalmente utilizzato quando il processo da controllare è a temperature elevate, per sfruttare la corrente termica ascensionale, oppure le emissioni sono dirette verso l'alto dal processo. Esempi di operazioni che possono essere controllate in questo modo includono forni di essiccazione, forni fusori e autoclavi. Molti produttori di apparecchiature raccomandano configurazioni specifiche della cappa di cattura adatte alle loro unità. Dovrebbero essere consultati per un consiglio. Le linee guida di progettazione sono fornite anche nel manuale ACGIH, Capitolo 3 (ACGIH 1992). Ad esempio, per un'autoclave o un forno in cui la distanza tra la cappa e la sorgente calda non supera approssimativamente il diametro della sorgente o 1 m, qualunque sia il minore, la cappa può essere considerata una cappa a tettuccio basso. In tali condizioni, il diametro o la sezione trasversale della colonna di aria calda sarà approssimativamente uguale alla sorgente. Il diametro o le dimensioni laterali della cappa devono quindi essere solo 0.3 m più grandi della sorgente.
La portata totale per una cappa circolare a baldacchino basso è
Qt= 4.7 (Df)2.33 (Dt)0.42
dove:
Qt = flusso d'aria totale della cappa in piedi cubi al minuto, ft3/ min
Df = diametro della cappa, ft
Dt = differenza tra temperatura sorgente cappa e ambiente, °F.
Relazioni simili esistono per cappe rettangolari e cappe a baldacchino alto. Un esempio di cappa a baldacchino è visibile in figura 5.
Figura 5. Cappa: Scarico del forno
Luigi Di Bernardinis
Le cappe a fessura vengono utilizzate per il controllo di operazioni che non possono essere eseguite all'interno di una cappa di contenimento o sotto una cappa a baldacchino. Le operazioni tipiche includono il riempimento delle botti, la galvanica, la saldatura e lo sgrassaggio. Esempi sono mostrati in figura 6 e figura 7.
Figura 6. Cofano esterno: Saldatura
Figura 7. Cofano esterno: riempimento del fusto
Luigi Di Bernardinis
Il flusso richiesto può essere calcolato da una serie di equazioni determinate empiricamente dalla dimensione e dalla forma della cappa e dalla distanza della cappa dalla sorgente. Ad esempio, per una cappa a fessura flangiata, il flusso è determinato da
Q = 0.0743LVX
dove:
Q = flusso d'aria totale della cappa, m3/ min
L = la lunghezza della fessura, m
V = la velocità necessaria alla sorgente per catturarlo, m/min
X = distanza dalla sorgente allo slot, m.
La velocità necessaria alla sorgente è talvolta chiamata "velocità di cattura" ed è solitamente compresa tra 0.25 e 2.5 m/s. Le linee guida per la selezione di una velocità di acquisizione appropriata sono fornite nel manuale ACGIH. Per aree con correnti d'aria eccessive o per materiali ad alta tossicità, dovrebbe essere selezionato il limite superiore dell'intervallo. Per il particolato saranno necessarie velocità di cattura più elevate.
Alcuni cappucci possono essere una combinazione di cappucci chiusi, esterni e riceventi. Ad esempio, la cabina di verniciatura a spruzzo mostrata in figura 4 è un involucro parziale che è anche una cappa di ricezione. È progettato per fornire un'efficiente cattura delle particelle generate sfruttando il momento delle particelle creato dalla mola rotante in direzione della cappa.
È necessario prestare attenzione nella selezione e nella progettazione dei sistemi di scarico locali. Le considerazioni dovrebbero includere (1) la capacità di racchiudere l'operazione, (2) le caratteristiche della sorgente (ovvero, sorgente puntiforme vs. sorgente diffusa) e come viene generato il contaminante, (3) capacità dei sistemi di ventilazione esistenti, (4) requisiti di spazio e ( 5) tossicità e infiammabilità dei contaminanti.
Una volta installata la cappa, deve essere implementato un programma di monitoraggio e manutenzione periodica dei sistemi per assicurarne l'efficacia nel prevenire l'esposizione dei lavoratori (OSHA 1993). Il monitoraggio della cappa chimica da laboratorio standard è diventato standardizzato dagli anni '1970. Tuttavia, non esiste una tale procedura standardizzata per altre forme di scarico locale; pertanto, l'utente deve ideare la propria procedura. Il più efficace sarebbe un monitor di flusso continuo. Questo potrebbe essere semplice come un manometro magnetico o ad acqua che misuri la pressione statica alla cappa (ANSI/AIHA 1993). La pressione statica della cappa richiesta (cm d'acqua) sarà nota dai calcoli di progettazione e le misurazioni del flusso possono essere effettuate al momento dell'installazione per verificarle. Indipendentemente dal fatto che sia presente o meno un monitor di flusso continuo, dovrebbe esserci una valutazione periodica delle prestazioni della cappa. Questo può essere fatto con il fumo alla cappa per visualizzare la cattura e misurando il flusso totale nel sistema e confrontandolo con il flusso di progetto. Per gli involucri è solitamente vantaggioso misurare la velocità frontale attraverso le aperture.
Il personale deve inoltre essere istruito sul corretto utilizzo di questi tipi di cappe, in particolare dove la distanza dalla sorgente e dalla cappa può essere facilmente modificata dall'utilizzatore.
Se i sistemi di scarico locali sono progettati, installati e utilizzati correttamente, possono essere un mezzo efficace ed economico per controllare le esposizioni tossiche.