Una lampada è un convertitore di energia. Sebbene possa svolgere funzioni secondarie, il suo scopo principale è la trasformazione dell'energia elettrica in radiazione elettromagnetica visibile. Ci sono molti modi per creare luce. Il metodo standard per creare l'illuminazione generale è la conversione dell'energia elettrica in luce.

Tipi di luce

Incandescenza

Quando i solidi ei liquidi vengono riscaldati, emettono radiazioni visibili a temperature superiori a 1,000 K; questo è noto come incandescenza.

Tale riscaldamento è alla base della generazione della luce nelle lampade a incandescenza: una corrente elettrica passa attraverso un sottile filo di tungsteno, la cui temperatura sale da circa 2,500 a 3,200 K, a seconda del tipo di lampada e della sua applicazione.

C'è un limite a questo metodo, che è descritto dalla legge di Planck per le prestazioni di un radiatore a corpo nero, secondo cui la distribuzione spettrale dell'energia irradiata aumenta con la temperatura. A circa 3,600 K e oltre, c'è un marcato guadagno nell'emissione di radiazione visibile e la lunghezza d'onda della massima potenza si sposta nella banda visibile. Questa temperatura è vicina al punto di fusione del tungsteno, che viene utilizzato per il filamento, quindi il limite di temperatura pratica è di circa 2,700 K, oltre il quale l'evaporazione del filamento diventa eccessiva. Un risultato di questi spostamenti spettrali è che gran parte della radiazione emessa non viene emessa come luce ma come calore nella regione dell'infrarosso. Le lampade a incandescenza possono quindi essere efficaci dispositivi di riscaldamento e vengono utilizzate in lampade progettate per l'essiccazione della stampa, la preparazione del cibo e l'allevamento di animali.

Scarica elettrica

La scarica elettrica è una tecnica utilizzata nelle moderne sorgenti luminose per il commercio e l'industria a causa della produzione più efficiente di luce. Alcuni tipi di lampade combinano la scarica elettrica con la fotoluminescenza.

Una corrente elettrica fatta passare attraverso un gas ecciterà gli atomi e le molecole ad emettere radiazioni di uno spettro che è caratteristico degli elementi presenti. Sono comunemente usati due metalli, sodio e mercurio, perché le loro caratteristiche danno radiazioni utili all'interno dello spettro visibile. Nessuno dei due metalli emette uno spettro continuo e le lampade a scarica hanno spettri selettivi. La loro resa cromatica non sarà mai identica agli spettri continui. Le lampade a scarica sono spesso classificate come ad alta pressione oa bassa pressione, sebbene questi termini siano solo relativi e una lampada al sodio ad alta pressione funziona a meno di un'atmosfera.

Tipi di luminescenza

Fotoluminescenza si verifica quando la radiazione viene assorbita da un solido e viene poi riemessa a una diversa lunghezza d'onda. Quando la radiazione riemessa è all'interno dello spettro visibile viene chiamato il processo fluorescenza or fosforescenza.

elettroluminescenza si verifica quando la luce è generata da una corrente elettrica che passa attraverso alcuni solidi, come i materiali fosforici. Viene utilizzato per insegne e cruscotti autoilluminati ma non si è rivelato una sorgente luminosa pratica per l'illuminazione di edifici o esterni.

Evoluzione delle lampade elettriche

Sebbene il progresso tecnologico abbia consentito di produrre diverse lampade, i principali fattori che ne hanno influenzato lo sviluppo sono state le forze del mercato esterno. Ad esempio, la produzione delle lampade a incandescenza in uso all'inizio di questo secolo è stata possibile solo dopo la disponibilità di buone pompe da vuoto e la trafilatura del filo di tungsteno. Tuttavia, è stata la produzione e distribuzione su larga scala di energia elettrica per soddisfare la domanda di illuminazione elettrica a determinare la crescita del mercato. L'illuminazione elettrica offriva molti vantaggi rispetto alla luce generata a gas o petrolio, come la luce fissa che richiede una manutenzione poco frequente, nonché la maggiore sicurezza di non avere fiamme esposte e nessun sottoprodotto locale della combustione.

Durante il periodo di ripresa dopo la seconda guerra mondiale, l'accento era posto sulla produttività. La lampada tubolare fluorescente è diventata la fonte di luce dominante perché ha reso possibile l'illuminazione priva di ombre e relativamente priva di calore di fabbriche e uffici, consentendo il massimo utilizzo dello spazio. I requisiti di emissione luminosa e potenza per una tipica lampada tubolare fluorescente da 1,500 mm sono riportati nella tabella 1.

Tabella 1. Miglioramento dell'emissione luminosa e dei requisiti di potenza di alcune tipiche lampade a tubo fluorescente da 1,500 mm

Negli anni '1970 i prezzi del petrolio sono aumentati e i costi energetici sono diventati una parte significativa dei costi operativi. Il mercato richiedeva lampade fluorescenti che producessero la stessa quantità di luce con un minore consumo elettrico. Il design della lampada è stato perfezionato in diversi modi. Mentre il secolo si chiude c'è una crescente consapevolezza dei problemi ambientali globali. Un migliore utilizzo delle materie prime in declino, il riciclaggio o lo smaltimento sicuro dei prodotti e la continua preoccupazione per il consumo di energia (in particolare l'energia generata dai combustibili fossili) stanno avendo un impatto sugli attuali design delle lampade.

Criteri di rendimento

I criteri di prestazione variano a seconda dell'applicazione. In generale, non esiste una particolare gerarchia di importanza di questi criteri.

Uscita luminosa: Il flusso luminoso di una lampada determinerà la sua idoneità in relazione alla scala dell'installazione e alla quantità di illuminazione richiesta.

Aspetto del colore e resa cromatica: scale e valori numerici separati si applicano all'aspetto del colore e alla resa cromatica. È importante ricordare che le cifre forniscono solo indicazioni e alcune sono solo approssimazioni. Quando possibile, le valutazioni di idoneità dovrebbero essere effettuate con lampade reali e con i colori oi materiali che si applicano alla situazione.

Vita della lampada: La maggior parte delle lampade richiederà la sostituzione più volte durante la vita dell'impianto di illuminazione e i progettisti dovrebbero ridurre al minimo i disagi per gli occupanti causati da guasti occasionali e manutenzione. Le lampade sono utilizzate in un'ampia varietà di applicazioni. La vita media prevista è spesso un compromesso tra costo e prestazioni. Ad esempio, la lampada per un proiettore per diapositive avrà una durata di poche centinaia di ore perché la massima resa luminosa è importante per la qualità dell'immagine. Al contrario, alcune lampade per l'illuminazione stradale possono essere sostituite ogni due anni, il che corrisponde a circa 8,000 ore di funzionamento.

Inoltre, la durata della lampada è influenzata dalle condizioni operative e quindi non esiste un valore semplice che si applichi a tutte le condizioni. Inoltre, la durata effettiva della lampada può essere determinata da diverse modalità di guasto. Un guasto fisico come la rottura del filamento o della lampada può essere preceduto da una riduzione dell'emissione luminosa o da cambiamenti nell'aspetto del colore. La durata della lampada è influenzata dalle condizioni ambientali esterne quali temperatura, vibrazioni, frequenza di avviamento, fluttuazioni della tensione di alimentazione, orientamento e così via.

Va notato che la vita media citata per un tipo di lampada è il tempo per i guasti del 50% da un lotto di lampade di prova. È improbabile che questa definizione di vita sia applicabile a molte installazioni commerciali o industriali; quindi la durata pratica della lampada è generalmente inferiore ai valori pubblicati, che dovrebbero essere utilizzati solo a scopo di confronto.

EFFICIENZA: Come regola generale l'efficienza di un dato tipo di lampada migliora all'aumentare della potenza nominale, poiché la maggior parte delle lampade ha una perdita fissa. Tuttavia, diversi tipi di lampade hanno marcate variazioni di efficienza. Dovrebbero essere utilizzate lampade con la massima efficienza, a condizione che siano soddisfatti anche i criteri di dimensione, colore e durata. Il risparmio energetico non dovrebbe andare a scapito del comfort visivo o della capacità prestazionale degli occupanti. Alcune efficacie tipiche sono riportate nella tabella 2.

Tabella 2. Efficienze tipiche della lampada

Principali tipi di lampade

Nel corso degli anni, diversi sistemi di nomenclatura sono stati sviluppati da standard e registri nazionali e internazionali.

Nel 1993, la Commissione elettrotecnica internazionale (IEC) ha pubblicato un nuovo sistema internazionale di codifica delle lampade (ILCOS) destinato a sostituire i sistemi di codifica nazionali e regionali esistenti. Un elenco di alcuni codici ILCOS in forma abbreviata per varie lampade è riportato nella tabella 3.

Tabella 3. Sistema di codifica in forma abbreviata ILCOS (International Lamp Coding System) per alcuni tipi di lampade

Lampade ad incandescenza

Queste lampade utilizzano un filamento di tungsteno in un gas inerte o sottovuoto con un involucro di vetro. Il gas inerte sopprime l'evaporazione del tungsteno e riduce l'annerimento dell'involucro. Esiste una grande varietà di forme di lampade, che sono in gran parte decorative nell'aspetto. La costruzione di una tipica lampada GLS (General Lighting Service) è mostrata in figura 1.

Figura 1. Costruzione di una lampada GLS

Le lampade ad incandescenza sono disponibili anche con una vasta gamma di colori e finiture. I codici ILCOS e alcune forme tipiche comprendono quelli riportati nella tabella 4.

Tabella 4. Colori e forme comuni delle lampade a incandescenza, con i relativi codici ILCOS

Le lampade a incandescenza sono ancora popolari per l'illuminazione domestica a causa del loro basso costo e delle dimensioni compatte. Tuttavia, per l'illuminazione commerciale e industriale la scarsa efficacia genera costi operativi molto elevati, quindi le lampade a scarica sono la scelta normale. Una lampada da 100 W ha un'efficienza tipica di 14 lumen/watt rispetto ai 96 lumen/watt di una lampada fluorescente da 36 W.

Le lampade a incandescenza sono semplici da attenuare riducendo la tensione di alimentazione e sono ancora utilizzate dove l'oscuramento è una caratteristica di controllo desiderata.

Il filamento di tungsteno è una sorgente luminosa compatta, facilmente focalizzabile da riflettori o lenti. Le lampade a incandescenza sono utili per l'illuminazione di display dove è necessario il controllo direzionale.

Lampade alogene al tungsteno

Questi sono simili alle lampade a incandescenza e producono luce allo stesso modo da un filamento di tungsteno. Tuttavia il bulbo contiene gas alogeno (bromo o iodio) che è attivo nel controllare l'evaporazione del tungsteno. Vedi figura 2.

Figura 2. Il ciclo dell'alogeno

Fondamentale per il ciclo alogeno è una temperatura minima della parete del bulbo di 250 °C per garantire che l'alogenuro di tungsteno rimanga allo stato gassoso e non si condensi sulla parete del bulbo. Questa temperatura significa bulbi fatti di quarzo al posto del vetro. Con il quarzo è possibile ridurre le dimensioni del bulbo.

La maggior parte delle lampade alogene al tungsteno ha una durata maggiore rispetto alle equivalenti a incandescenza e il filamento è a una temperatura più elevata, creando più luce e colori più bianchi.

Le lampade alogene al tungsteno sono diventate popolari laddove le dimensioni ridotte e le prestazioni elevate sono il requisito principale. Esempi tipici sono l'illuminazione di palcoscenici, inclusi film e TV, dove il controllo direzionale e l'attenuazione sono requisiti comuni.

Lampade alogene al tungsteno a bassa tensione

Questi sono stati originariamente progettati per proiettori di diapositive e film. A 12 V il filamento per la stessa potenza di 230 V diventa più piccolo e più spesso. Questo può essere focalizzato in modo più efficiente e la massa del filamento più grande consente una temperatura operativa più elevata, aumentando l'emissione luminosa. Il filamento spesso è più robusto. Questi vantaggi sono stati realizzati come utili per il mercato dei display commerciali e, anche se è necessario disporre di un trasformatore step-down, queste lampade ora dominano l'illuminazione delle vetrine dei negozi. Vedi figura 3.

Figura 3. Lampada con riflettore dicroico a bassa tensione

Sebbene gli utenti di proiettori cinematografici desiderino quanta più luce possibile, troppo calore danneggia il mezzo trasparente. È stato sviluppato un tipo speciale di riflettore che riflette solo la radiazione visibile, consentendo alla radiazione infrarossa (calore) di passare attraverso la parte posteriore della lampada. Questa caratteristica fa ora parte di molte lampade con riflettore a bassa tensione per l'illuminazione di display e apparecchiature per proiettori.

Sensibilità alla tensione: Tutte le lampade a incandescenza sono sensibili alle variazioni di tensione e ne risentono l'emissione luminosa e la durata. La mossa per “armonizzare” la tensione di alimentazione in tutta Europa a 230 V si sta realizzando allargando le tolleranze alle quali possono operare le autorità di generazione. Lo spostamento è verso ±10%, che è un intervallo di tensione compreso tra 207 e 253 V. Le lampade alogene a incandescenza e al tungsteno non possono essere utilizzate in modo ragionevole in questo intervallo, quindi sarà necessario far corrispondere la tensione di alimentazione effettiva ai valori nominali della lampada. Vedi figura 4.

Figura 4. Lampade a incandescenza GLS e tensione di alimentazione

Anche le lampade a scarica saranno influenzate da questa ampia variazione di tensione, quindi la specifica corretta dell'alimentatore diventa importante.

Lampade fluorescenti tubolari

Si tratta di lampade al mercurio a bassa pressione e sono disponibili nelle versioni “hot cathode” e “cold cathode”. Il primo è il tradizionale tubo fluorescente per uffici e fabbriche; "catodo caldo" si riferisce all'accensione della lampada preriscaldando gli elettrodi per creare una sufficiente ionizzazione del gas e del vapore di mercurio per stabilire la scarica.

Le lampade a catodo freddo sono utilizzate principalmente per la segnaletica e la pubblicità. Vedi figura 5.

Figura 5. Principio della lampada fluorescente

Le lampade fluorescenti richiedono dispositivi di controllo esterni per l'avviamento e per controllare la corrente della lampada. Oltre alla piccola quantità di vapore di mercurio, c'è un gas di partenza (argon o krypton).

La bassa pressione del mercurio genera una scarica di luce azzurra. La maggior parte della radiazione si trova nella regione UV a 254 nm, una frequenza di radiazione caratteristica per il mercurio. All'interno della parete del tubo è presente un sottile rivestimento di fosforo, che assorbe i raggi UV e irradia l'energia sotto forma di luce visibile. La qualità del colore della luce è determinata dal rivestimento di fosforo. È disponibile una gamma di fosfori con diversi aspetti cromatici e resa cromatica.

Durante gli anni '1950 i fosfori disponibili offrivano una scelta di ragionevole efficacia (60 lumen/watt) con luce carente di rossi e blu, o resa cromatica migliorata da fosfori "deluxe" di efficienza inferiore (40 lumen/watt).

Negli anni '1970 erano stati sviluppati nuovi fosfori a banda stretta. Questi irradiavano separatamente luce rossa, blu e verde ma, combinati, producevano luce bianca. La regolazione delle proporzioni ha dato una gamma di diversi aspetti cromatici, tutti con un'eccellente resa cromatica simile. Questi tri-fosfori sono più efficienti dei tipi precedenti e rappresentano la migliore soluzione di illuminazione economica, anche se le lampade sono più costose. Una maggiore efficacia riduce i costi operativi e di installazione.

Il principio del trifosforo è stato esteso alle lampade multifosforo dove è necessaria una resa cromatica critica, come per le gallerie d'arte e la corrispondenza dei colori industriale.

I moderni fosfori a banda stretta sono più durevoli, hanno una migliore manutenzione del flusso luminoso e aumentano la durata della lampada.

Lampade fluorescenti compatte

Il tubo fluorescente non è un pratico sostituto della lampada ad incandescenza a causa della sua forma lineare. Tubi piccoli ea foro stretto possono essere configurati all'incirca delle stesse dimensioni della lampada a incandescenza, ma ciò impone un carico elettrico molto più elevato sul materiale fosforico. L'uso di trifosfori è essenziale per ottenere una durata accettabile della lampada. Vedi figura 6.

Figura 6. Fluorescenza compatta a quattro gambe

Tutte le lampade fluorescenti compatte utilizzano trifosforo, quindi, quando vengono utilizzate insieme a lampade fluorescenti lineari, anche queste ultime dovrebbero essere trifosforo per garantire l'uniformità del colore.

Alcune lampade compatte includono l'alimentatore di controllo operativo per formare dispositivi di retrofit per lampade a incandescenza. La gamma è in aumento e consente di aggiornare facilmente le installazioni esistenti a un'illuminazione più efficiente dal punto di vista energetico. Queste unità integrali non sono adatte per l'oscuramento dove questo faceva parte dei controlli originali.

Alimentatore elettronico ad alta frequenza: Se la normale frequenza di alimentazione di 50 o 60 Hz viene aumentata a 30 kHz, vi è un aumento del 10% dell'efficacia dei tubi fluorescenti. I circuiti elettronici possono far funzionare singole lampade a tali frequenze. Il circuito elettronico è progettato per fornire la stessa emissione luminosa dell'alimentatore a filo avvolto, a partire da una potenza della lampada ridotta. Ciò offre la compatibilità del pacchetto lumen con il vantaggio che il carico ridotto della lampada aumenterà notevolmente la durata della lampada. L'alimentatore elettronico è in grado di funzionare su una gamma di tensioni di alimentazione.

Non esiste uno standard comune per gli alimentatori elettronici e le prestazioni della lampada possono differire dalle informazioni pubblicate fornite dai produttori della lampada.

L'uso di apparecchiature elettroniche ad alta frequenza elimina il normale problema dello sfarfallio, a cui alcuni occupanti possono essere sensibili.

Lampade a induzione

Recentemente sono apparse sul mercato lampade che utilizzano il principio dell'induzione. Sono lampade al mercurio a bassa pressione con rivestimento trifosforo e come produttori di luce sono simili alle lampade fluorescenti. L'energia viene trasferita alla lampada mediante radiazione ad alta frequenza, a circa 2.5 MHz da un'antenna posizionata centralmente all'interno della lampada. Non esiste alcun collegamento fisico tra la lampadina e la bobina. Senza elettrodi o altri collegamenti a filo, la costruzione del recipiente di scarica è più semplice e duratura. La durata della lampada è determinata principalmente dall'affidabilità dei componenti elettronici e dal mantenimento del flusso luminoso del rivestimento al fosforo.

Lampade al mercurio ad alta pressione

Gli scarichi ad alta pressione sono più compatti e presentano carichi elettrici più elevati; pertanto, richiedono tubi ad arco di quarzo per resistere alla pressione e alla temperatura. Il tubo dell'arco è contenuto in un involucro di vetro esterno con un'atmosfera di azoto o argon-azoto per ridurre l'ossidazione e la formazione di archi. La lampadina filtra efficacemente la radiazione UV dal tubo ad arco. Vedere la figura 7.

Figura 7. Costruzione della lampada al mercurio

Ad alta pressione, la scarica di mercurio è principalmente una radiazione blu e verde. Per migliorare il colore un rivestimento di fosforo del bulbo esterno aggiunge luce rossa. Esistono versioni deluxe con un contenuto di rosso aumentato, che offrono una maggiore emissione luminosa e una migliore resa cromatica.

Tutte le lampade a scarica ad alta pressione impiegano del tempo per raggiungere la piena potenza. La scarica iniziale avviene tramite il riempimento di gas conduttore e il metallo evapora all'aumentare della temperatura della lampada.

Alla pressione stabile la lampada non si riavvierà immediatamente senza un apposito alimentatore. C'è un ritardo mentre la lampada si raffredda sufficientemente e la pressione si riduce, in modo che la normale tensione di alimentazione o il circuito dell'accenditore sia adeguato per ristabilire l'arco.

Le lampade a scarica hanno una caratteristica di resistenza negativa, quindi l'alimentatore esterno è necessario per controllare la corrente. Ci sono perdite dovute a questi componenti dell'alimentatore, quindi l'utente dovrebbe considerare i watt totali quando considera i costi operativi e l'installazione elettrica. C'è un'eccezione per le lampade al mercurio ad alta pressione, e un tipo contiene un filamento di tungsteno che funge sia da dispositivo di limitazione della corrente che aggiunge colori caldi alla scarica blu/verde. Ciò consente la sostituzione diretta delle lampade a incandescenza.

Sebbene le lampade al mercurio abbiano una lunga durata di circa 20,000 ore, l'emissione luminosa scenderà a circa il 55% dell'emissione iniziale alla fine di questo periodo, e quindi la vita economica può essere più breve.

Lampade ad alogenuri metallici

Il colore e l'emissione luminosa delle lampade a scarica di mercurio possono essere migliorati aggiungendo diversi metalli all'arco di mercurio. Per ogni lampada la dose è piccola e per un'applicazione accurata è più conveniente maneggiare i metalli in polvere come alogenuri. Questo si rompe quando la lampada si riscalda e rilascia il metallo.

Una lampada ad alogenuri metallici può utilizzare diversi metalli, ognuno dei quali emana un colore caratteristico specifico. Questi includono:

• disprosio: ampio blu-verde
• indio: blu stretto
• litio: rosso stretto
• scandio: ampio blu-verde
• sodio-stretto giallo
• tallio: verde stretto
• stagno: ampio rosso-arancio

Non esiste una miscela standard di metalli, quindi le lampade ad alogenuri metallici di diversi produttori potrebbero non essere compatibili nell'aspetto o nelle prestazioni operative. Per le lampade con potenza nominale inferiore, da 35 a 150 W, esiste una maggiore compatibilità fisica ed elettrica con uno standard comune.

Le lampade ad alogenuri metallici richiedono un alimentatore, ma la mancanza di compatibilità significa che è necessario abbinare ogni combinazione di lampada e alimentatore per garantire condizioni di avviamento e funzionamento corrette.

Lampade al sodio a bassa pressione

Il tubo ad arco è di dimensioni simili al tubo fluorescente ma è realizzato in vetro speciale a strati con un rivestimento interno resistente al sodio. Il tubo dell'arco ha una forma a "U" stretta ed è contenuto in una camicia sottovuoto esterna per garantire la stabilità termica. Durante l'avviamento, le lampade emettono un forte bagliore rosso dovuto al riempimento di gas al neon.

La radiazione caratteristica del vapore di sodio a bassa pressione è un giallo monocromatico. Questo è vicino al picco di sensibilità dell'occhio umano e le lampade al sodio a bassa pressione sono le lampade più efficienti disponibili a quasi 200 lumen/watt. Tuttavia le applicazioni sono limitate a dove la discriminazione dei colori non ha importanza visiva, come strade principali, sottopassaggi e strade residenziali.

In molte situazioni queste lampade vengono sostituite da lampade al sodio ad alta pressione. Le loro dimensioni ridotte offrono un migliore controllo ottico, in particolare per l'illuminazione stradale dove vi è una crescente preoccupazione per l'eccessivo bagliore del cielo.

Lampade al sodio ad alta pressione

Queste lampade sono simili alle lampade al mercurio ad alta pressione ma offrono una migliore efficacia (oltre 100 lumen/watt) e un eccellente mantenimento del flusso luminoso. La natura reattiva del sodio richiede che il tubo ad arco sia prodotto da allumina policristallina traslucida, poiché il vetro o il quarzo non sono adatti. Il bulbo di vetro esterno contiene un vuoto per prevenire la formazione di archi e l'ossidazione. Non c'è radiazione UV dalla scarica di sodio, quindi i rivestimenti di fosforo non hanno alcun valore. Alcune lampadine sono satinate o rivestite per diffondere la sorgente luminosa. Vedere la figura 8.

Figura 8. Costruzione della lampada al sodio ad alta pressione

All'aumentare della pressione del sodio, la radiazione diventa un'ampia banda attorno al picco giallo e l'aspetto è bianco dorato. Tuttavia, all'aumentare della pressione, l'efficienza diminuisce. Attualmente sono disponibili tre tipi distinti di lampade al sodio ad alta pressione, come mostrato nella tabella 5.

Tabella 5. Tipi di lampade al sodio ad alta pressione

Generalmente le lampade standard sono utilizzate per l'illuminazione di esterni, le lampade deluxe per interni industriali e White SON per applicazioni commerciali/display.

Dimmerazione delle lampade a scarica

Le lampade ad alta pressione non possono essere dimmerate in modo soddisfacente, poiché cambiando la potenza della lampada cambiano la pressione e quindi le caratteristiche fondamentali della lampada.

Le lampade fluorescenti possono essere regolate utilizzando alimentatori ad alta frequenza generati tipicamente all'interno dell'alimentatore elettronico. L'aspetto del colore rimane molto costante. Inoltre, l'emissione luminosa è approssimativamente proporzionale alla potenza della lampada, con conseguente risparmio di energia elettrica al diminuire dell'emissione luminosa. Integrando l'emissione luminosa della lampada con il livello prevalente di luce diurna naturale, è possibile fornire un livello di illuminazione quasi costante in un interno.

Di ritorno

Gli esseri umani possiedono una straordinaria capacità di adattamento al loro ambiente ea ciò che li circonda. Di tutti i tipi di energia che gli esseri umani possono utilizzare, la luce è la più importante. La luce è un elemento chiave della nostra capacità di vedere, ed è necessaria per apprezzare la forma, il colore e la prospettiva degli oggetti che ci circondano nella nostra vita quotidiana. La maggior parte delle informazioni che otteniamo attraverso i nostri sensi le otteniamo attraverso la vista, quasi l'80%. Molto spesso, e perché siamo così abituati ad averlo a disposizione, lo diamo per scontato. Non dobbiamo dimenticare, tuttavia, che aspetti del benessere umano, come il nostro stato d'animo o il nostro livello di stanchezza, sono influenzati dall'illuminazione e dal colore delle cose che ci circondano. Dal punto di vista della sicurezza sul lavoro, la capacità visiva e il comfort visivo sono straordinariamente importanti. Questo perché molti infortuni sono dovuti, tra l'altro, a carenze di illuminazione oa errori commessi dal lavoratore a causa della sua difficoltà nell'identificare gli oggetti oi rischi associati a macchinari, mezzi di trasporto, contenitori pericolosi e così via.

I disturbi visivi associati a carenze nel sistema di illuminazione sono comuni sul posto di lavoro. A causa della capacità della vista di adattarsi a situazioni di illuminazione carente, questi aspetti a volte non vengono presi seriamente in considerazione come dovrebbero.

La corretta progettazione di un sistema di illuminazione dovrebbe offrire le condizioni ottimali per il comfort visivo. Per il raggiungimento di questo obiettivo occorre stabilire una prima linea di collaborazione tra architetti, lighting designer e responsabili dell'igiene nei cantieri. Questa collaborazione dovrebbe precedere l'inizio del progetto, per evitare errori che sarebbero difficili da correggere una volta completato il progetto. Tra gli aspetti più importanti da tenere in considerazione ci sono il tipo di lampada che verrà utilizzata e il sistema di illuminazione che verrà installato, la distribuzione della luminanza, l'efficienza luminosa e la composizione spettrale della luce.

Il fatto che luce e colore influiscano sulla produttività e sul benessere psico-fisiologico del lavoratore dovrebbe incoraggiare l'iniziativa di illuminotecnici, fisiologi ed ergonomi, per studiare e determinare le condizioni di luce e colore più favorevoli in ogni postazione di lavoro. La combinazione dell'illuminazione, il contrasto delle luminanze, il colore della luce, la riproduzione del colore o la selezione dei colori sono gli elementi che determinano il clima cromatico e il comfort visivo.

Fattori che determinano il comfort visivo

I prerequisiti che un impianto di illuminazione deve soddisfare per fornire le condizioni necessarie al comfort visivo sono i seguenti:

• illuminazione uniforme
• luminanza ottimale
• nessun bagliore
• adeguate condizioni di contrasto
• colori corretti
• assenza di effetto stroboscopico o luce intermittente.

È importante considerare la luce negli ambienti di lavoro non solo secondo criteri quantitativi, ma anche qualitativi. Il primo passo è studiare la postazione di lavoro, la precisione richiesta dalle mansioni svolte, la mole di lavoro, la mobilità del lavoratore e così via. La luce dovrebbe includere componenti sia di radiazione diffusa che di radiazione diretta. Il risultato della combinazione produrrà ombre di maggiore o minore intensità che consentiranno al lavoratore di percepire la forma e la posizione degli oggetti nella postazione di lavoro. Dovrebbero essere eliminati i fastidiosi riflessi, che rendono più difficile la percezione dei dettagli, così come i riflessi eccessivi o le ombre profonde.

La manutenzione periodica dell'impianto di illuminazione è molto importante. L'obiettivo è prevenire l'invecchiamento delle lampade e l'accumulo di polvere sulle lampade che si tradurrà in una costante perdita di luce. Per questo è importante selezionare lampade e sistemi di facile manutenzione. Una lampadina a incandescenza mantiene la sua efficienza fino all'attimo prima del guasto, ma non è così per i tubi fluorescenti, che dopo mille ore di utilizzo possono abbassare il loro rendimento fino al 75%.

Livelli di illuminazione

Ogni attività richiede uno specifico livello di illuminazione nell'area in cui si svolge l'attività. In generale, maggiore è la difficoltà per la percezione visiva, maggiore dovrebbe essere anche il livello medio di illuminazione. In varie pubblicazioni esistono linee guida per i livelli minimi di illuminazione associati a diversi compiti. In concreto, quelli elencati in figura 1 sono stati desunti dalle norme europee CENTC 169, e si basano più sull'esperienza che sulla conoscenza scientifica.

Figura 1. Livelli di illuminazione in funzione delle attività svolte

Il livello di illuminamento viene misurato con un luxometro che converte l'energia luminosa in un segnale elettrico, che viene poi amplificato e offre una facile lettura su una scala calibrata di lux. Quando si seleziona un certo livello di illuminazione per una particolare postazione di lavoro, è necessario studiare i seguenti punti:

• la natura del lavoro
• riflettanza dell'oggetto e dell'ambiente circostante
• differenze con la luce naturale e la necessità di illuminazione diurna
• l'età del lavoratore.

Unità e grandezze di illuminazione

Diverse grandezze sono comunemente utilizzate nel campo dell'illuminazione. Quelli di base sono:

Flusso luminoso: Energia luminosa emessa per unità di tempo da una sorgente luminosa. Unità: lumen (lm).

Intensità luminosa: Flusso luminoso emesso in una data direzione da una luce non uniformemente distribuita. Unità: candela (cd).

Livello di illuminazione: Livello di illuminamento di una superficie di un metro quadrato quando riceve un flusso luminoso di un lumen. Unità: lux = lm/m².

Luminanza o brillantezza fotometrica: È definito per una superficie in una direzione particolare, ed è il rapporto tra l'intensità luminosa e la superficie vista da un osservatore situato nella stessa direzione (superficie apparente). Unità: cd/m².

Contrasto: Differenza di luminanza tra un oggetto e ciò che lo circonda o tra diverse parti di un oggetto.

riflettanza: Proporzione di luce riflessa da una superficie. È una quantità adimensionale. Il suo valore è compreso tra 0 e 1.

Fattori che influenzano la visibilità degli oggetti

Il grado di sicurezza con cui viene eseguito un compito dipende, in gran parte, dalla qualità dell'illuminazione e dalle capacità visive. La visibilità di un oggetto può essere modificata in molti modi. Uno dei più importanti è il contrasto delle luminanze dovute ai fattori di riflessione, alle ombre, o ai colori dell'oggetto stesso, e ai fattori di riflessione del colore. Ciò che realmente l'occhio percepisce sono le differenze di luminanza tra un oggetto e ciò che lo circonda, o tra diverse parti dello stesso oggetto. La tabella 1 elenca i contrasti tra i colori in ordine decrescente.

La luminanza di un oggetto, dei suoi dintorni e dell'area di lavoro influenzano la facilità con cui un oggetto viene visto. È quindi di fondamentale importanza che l'area in cui viene eseguito il compito visivo e i suoi dintorni siano attentamente analizzati.

Tabella 1. Contrasti di colore

La dimensione dell'oggetto che si deve osservare, che può essere adeguata o meno a seconda della distanza e dell'angolo di visione dell'osservatore, è un altro fattore. Questi ultimi due fattori determinano la disposizione della postazione di lavoro, classificando le diverse zone in base alla loro facilità di visione. Possiamo stabilire cinque zone nell'area di lavoro (vedi figura 2).

Figura 2. Distribuzione delle zone visive nella postazione di lavoro

Un altro fattore è il lasso di tempo durante il quale si verifica la visione. Il tempo di esposizione sarà maggiore o minore a seconda che l'oggetto e l'osservatore siano statici o che uno o entrambi siano in movimento. Anche la capacità adattativa dell'occhio di adattarsi automaticamente alle diverse illuminazioni degli oggetti può avere una notevole influenza sulla visibilità.

Distribuzione della luce; bagliore

Fattori chiave nelle condizioni che influenzano la visione sono la distribuzione della luce e il contrasto delle luminanze. Per quanto riguarda la distribuzione della luce, è preferibile avere una buona illuminazione generale piuttosto che un'illuminazione localizzata per evitare l'abbagliamento. Per questo motivo, gli accessori elettrici devono essere distribuiti il ​​più uniformemente possibile per evitare differenze di intensità luminosa. Il continuo spostamento attraverso zone non illuminate in modo uniforme provoca affaticamento degli occhi e, con il tempo, ciò può portare a una riduzione della resa visiva.

L'abbagliamento si produce quando una brillante fonte di luce è presente nel campo visivo; il risultato è una diminuzione della capacità di distinguere gli oggetti. I lavoratori che subiscono costantemente e successivamente gli effetti dell'abbagliamento possono soffrire di affaticamento della vista oltre che di disturbi funzionali, anche se in molti casi non ne sono consapevoli.

L'abbagliamento può essere diretto quando la sua origine è fonti luminose luminose direttamente nella linea di visione, o per riflessione quando la luce viene riflessa su superfici ad alta riflettanza. I fattori coinvolti nell'abbagliamento sono:

1. Luminanza della sorgente luminosa: La luminanza massima tollerabile per osservazione diretta è di 7,500 cd/m². La Figura 3 mostra alcuni dei valori approssimativi di luminanza per diverse fonti di luce.
2. Posizione della fonte di luce: Questo tipo di abbagliamento si verifica quando la sorgente di luce si trova entro un angolo di 45 gradi dalla linea di vista dell'osservatore e sarà ridotto al minimo nella misura in cui la sorgente di luce si trova oltre tale angolo. Modi e metodi per evitare l'abbagliamento diretto e riflesso possono essere visti nelle figure seguenti (vedi figura 4).

Figura 3. Valori approssimativi di luminanza

Figura 4. Fattori che influenzano l'abbagliamento

In generale, l'abbagliamento è maggiore quando le sorgenti luminose sono montate ad altezze inferiori o quando sono installate in ambienti ampi, perché le sorgenti luminose in ambienti ampi o le sorgenti luminose troppo basse possono facilmente rientrare nell'angolo di visione che produce abbagliamento.

3. Distribuzione della luminanza tra diversi oggetti e superfici: maggiori sono le differenze di luminanza tra gli oggetti all'interno del campo visivo, maggiore sarà l'abbagliamento creato e maggiore sarà il deterioramento della capacità visiva dovuto agli effetti sui processi adattativi della vista. Le disparità di luminanza massime consigliate sono:

• compito visivo - superficie di lavoro: 3:1
• compito visivo - dintorni: 10:1

4. Lasso di tempo dell'esposizione: Anche sorgenti luminose con una bassa luminanza possono causare abbagliamento se la durata dell'esposizione è troppo prolungata.

Evitare l'abbagliamento è una proposta relativamente semplice e può essere raggiunta in diversi modi. Un modo, ad esempio, è quello di disporre delle griglie sotto le fonti di illuminazione, oppure utilizzare diffusori avvolgenti o paraboliche che possano direzionare correttamente la luce, oppure ancora installando le fonti di luce in modo che non interferiscano con l'angolo di visione. Nella progettazione del luogo di lavoro, la corretta distribuzione della luminanza è importante quanto l'illuminazione stessa, ma è anche importante considerare che una distribuzione della luminanza troppo uniforme rende più difficile la percezione tridimensionale e spaziale degli oggetti.

Sistemi di illuminazione

L'interesse per l'illuminazione naturale è aumentato di recente. Ciò è dovuto non tanto alla qualità dell'illuminazione che offre quanto al benessere che procura. Ma poiché il livello di illuminazione da fonti naturali non è uniforme, è necessario un sistema di illuminazione artificiale.

I sistemi di illuminazione più comunemente utilizzati sono i seguenti:

Illuminazione generale uniforme

In questo sistema le sorgenti luminose sono distribuite uniformemente indipendentemente dalla posizione delle postazioni di lavoro. Il livello medio di illuminazione dovrebbe essere uguale al livello di illuminazione richiesto per il compito che verrà svolto. Questi sistemi sono utilizzati principalmente nei luoghi di lavoro in cui le postazioni di lavoro non sono fisse.

Deve rispondere a tre caratteristiche fondamentali: La prima è quella di essere dotata di dispositivi antiabbagliamento (griglie, diffusori, riflettori e così via). La seconda è che dovrebbe distribuire una frazione della luce verso il soffitto e la parte alta delle pareti. E il terzo è che le sorgenti luminose dovrebbero essere installate il più in alto possibile, per ridurre al minimo l'abbagliamento e ottenere un'illuminazione il più omogenea possibile. (Vedi figura 5)

Figura 5. Sistemi di illuminazione

Questo sistema cerca di rafforzare lo schema di illuminazione generale posizionando le lampade vicino alle superfici di lavoro. Questi tipi di lampade spesso producono abbagliamento e i riflettori devono essere posizionati in modo tale da bloccare la fonte di luce dalla vista diretta del lavoratore. L'uso dell'illuminazione localizzata è consigliato per quelle applicazioni in cui le esigenze visive sono molto critiche, come livelli di illuminazione di 1,000 lux o superiori. Generalmente la capacità visiva si deteriora con l'età del lavoratore, il che rende necessario aumentare il livello di illuminazione generale o assecondarlo con un'illuminazione localizzata. Questo fenomeno può essere chiaramente apprezzato nella figura 6.

Figura 6. Perdita dell'acuità visiva con l'età

Illuminazione generale localizzata

Questo tipo di illuminazione è costituito da sorgenti a soffitto distribuite tenendo conto di due cose: le caratteristiche di illuminazione dell'apparecchiatura e le esigenze di illuminazione di ciascuna postazione di lavoro. Questo tipo di illuminazione è indicato per quegli spazi o aree di lavoro che richiedono un alto livello di illuminazione, e richiede di conoscere la futura ubicazione di ogni postazione di lavoro in anticipo in fase di progettazione.

Colore: concetti di base

La scelta di un colore adeguato per un cantiere contribuisce notevolmente all'efficienza, alla sicurezza e al benessere generale dei dipendenti. Allo stesso modo, la finitura delle superfici e delle attrezzature presenti nell'ambiente di lavoro contribuisce a creare piacevoli condizioni visive e un piacevole ambiente di lavoro.

La luce ordinaria è costituita da radiazioni elettromagnetiche di diverse lunghezze d'onda che corrispondono a ciascuna delle bande dello spettro visibile. Mescolando la luce rossa, gialla e blu possiamo ottenere la maggior parte dei colori visibili, compreso il bianco. La nostra percezione del colore di un oggetto dipende dal colore della luce con cui viene illuminato e dal modo in cui l'oggetto stesso riflette la luce.

Le lampade possono essere classificate in tre categorie a seconda dell'aspetto della luce che emettono:

• colore dall'aspetto caldo: una luce bianca rossastra consigliata per uso residenziale
• colore con aspetto intermedio: una luce bianca consigliata per i cantieri
• colore dall'aspetto freddo: una luce bianca bluastra consigliata per attività che richiedono un elevato livello di illuminazione o per climi caldi.

I colori possono anche essere classificati come caldi o freddi in base alla loro tonalità (vedi figura 7).

Figura 7. Tonalità dei colori "caldi" e "freddi".

Contrasto e temperatura di diversi colori

I contrasti di colore sono influenzati dal colore della luce selezionata, e per questo motivo la qualità dell'illuminazione dipenderà dal colore della luce scelto per un'applicazione. La selezione del colore della luce da utilizzare dovrebbe essere effettuata in base all'attività che verrà svolta sotto di essa. Se il colore è vicino al bianco, la resa del colore e la diffusione della luce saranno migliori. Più la luce si avvicina all'estremità rossa dello spettro, peggiore sarà la riproduzione del colore, ma l'ambiente sarà più caldo e invitante.

L'aspetto cromatico dell'illuminazione dipende non solo dal colore della luce, ma anche dal livello di intensità luminosa. Una temperatura di colore è associata alle diverse forme di illuminazione. La sensazione di soddisfazione per l'illuminazione di un dato ambiente dipende da questa temperatura di colore. In questo modo, ad esempio, una lampadina a incandescenza da 100 W ha una temperatura di colore di 2,800 K, un tubo fluorescente ha una temperatura di colore di 4,000 K e un cielo coperto ha una temperatura di colore di 10,000 K.

Kruithof ha definito, attraverso osservazioni empiriche, un diagramma di benessere per diversi livelli di illuminazione e temperature di colore in un dato ambiente (vedi figura 8). In questo modo, ha dimostrato che è possibile sentirsi a proprio agio in determinati ambienti con bassi livelli di illuminazione se anche la temperatura del colore è bassa, se il livello di illuminazione è una candela, ad esempio, con una temperatura del colore di 1,750 K.

Figura 8. Diagramma di comfort in funzione dell'illuminazione e delle temperature di colore

I colori delle lampade elettriche possono essere suddivisi in tre gruppi in base alla loro temperatura di colore:

• bianco luce diurna: circa 6,000 K
• bianco neutro: circa 4,000 K
• bianco caldo: circa 3,000 K

Combinazione e selezione di colori

La selezione dei colori è molto rilevante se la consideriamo insieme a quelle funzioni in cui è importante identificare gli oggetti che devono essere manipolati. È anche rilevante quando si delimitano le vie di comunicazione e in quei compiti che richiedono un forte contrasto.

La selezione della tonalità non è una questione così importante quanto la selezione delle adeguate qualità riflettenti di una superficie. Ci sono diverse raccomandazioni che si applicano a questo aspetto delle superfici di lavoro:

soffitti: La superficie di un soffitto dovrebbe essere il più bianca possibile (con un fattore di riflessione del 75%), perché la luce si rifletterà da essa in modo diffuso, dissipando l'oscurità e riducendo l'abbagliamento delle altre superfici. Ciò comporterà anche un risparmio nell'illuminazione artificiale.

Pareti e pavimenti: Le superfici delle pareti all'altezza degli occhi possono produrre abbagliamento. I colori chiari con fattori riflettenti dal 50 al 75% tendono ad essere adeguati per le pareti. Mentre le vernici lucide tendono a durare più a lungo dei colori opachi, sono più riflettenti. Le pareti dovrebbero quindi avere una finitura opaca o semilucida.

I pavimenti dovrebbero essere rifiniti con colori leggermente più scuri rispetto a pareti e soffitti per evitare l'abbagliamento. Il fattore riflettente dei pavimenti dovrebbe essere compreso tra il 20 e il 25%.

Materiale: Piani di lavoro, macchinari e tavoli dovrebbero avere fattori riflettenti compresi tra il 20 e il 40%. L'attrezzatura dovrebbe avere una finitura duratura di colore puro, marrone chiaro o grigio, e il materiale non dovrebbe essere lucido.

L'uso corretto dei colori nell'ambiente di lavoro facilita il benessere, aumenta la produttività e può avere un impatto positivo sulla qualità. Può anche contribuire a una migliore organizzazione e alla prevenzione degli incidenti.

È opinione diffusa che imbiancare pareti e soffitti e fornire adeguati livelli di illuminazione sia tutto ciò che si può fare per quanto riguarda il comfort visivo dei dipendenti. Ma questi fattori di comfort possono essere migliorati abbinando il bianco ad altri colori, evitando così la fatica e la noia che caratterizzano gli ambienti monocromatici. I colori hanno anche un effetto sul livello di stimolazione di una persona; i colori caldi tendono ad attivare e rilassare, mentre i colori freddi sono usati per indurre l'individuo a rilasciare o liberare la sua energia.

Il colore della luce, la sua distribuzione ei colori utilizzati in un dato spazio sono, tra gli altri, fattori chiave che influenzano le sensazioni provate da una persona. Data la molteplicità di colori e fattori di comfort esistenti, è impossibile stabilire linee guida precise, soprattutto considerando che tutti questi fattori devono essere combinati in base alle caratteristiche e alle esigenze di una particolare postazione di lavoro. Si possono però elencare alcune regole pratiche di base e generali che possono aiutare a creare un ambiente vivibile:

• I colori vivaci producono sensazioni confortevoli, stimolanti e serene, mentre i colori scuri tendono ad avere un effetto deprimente.
• Le fonti di luce dai colori caldi aiutano a riprodurre bene i colori caldi. Gli oggetti dai colori caldi sono più gradevoli alla vista con luce calda che con luce fredda.
• I colori chiari e opachi (come i pastelli) sono molto appropriati come colori di sfondo, mentre gli oggetti dovrebbero avere colori ricchi e saturi.
• I colori caldi eccitano il sistema nervoso e danno la sensazione che la temperatura stia salendo.
• Per gli oggetti sono preferibili i colori freddi. Hanno un effetto calmante e possono essere usati per produrre l'effetto della curvatura. I colori freddi aiutano a creare la sensazione che la temperatura stia scendendo.
• La sensazione di colore di un oggetto dipende dal colore di sfondo e dall'effetto della sorgente luminosa sulla sua superficie.
• Gli ambienti che sono fisicamente freddi o caldi possono essere mitigati utilizzando rispettivamente luci calde o fredde.
• L'intensità di un colore sarà inversamente proporzionale alla parte del normale campo visivo che occupa.
• L'aspetto spaziale di una stanza può essere influenzato dal colore. Una stanza sembrerà avere un soffitto più basso se le sue pareti sono dipinte di un colore brillante e il pavimento e il soffitto sono più scuri, e sembrerà avere un soffitto più alto se le pareti sono più scure e il soffitto è luminoso.

Riconoscere gli oggetti attraverso il colore

La selezione dei colori può influenzare l'efficacia dei sistemi di illuminazione influenzando la frazione di luce che viene riflessa. Ma anche il colore gioca un ruolo fondamentale quando si tratta di identificare gli oggetti. Possiamo utilizzare colori brillanti e accattivanti o contrasti di colore per evidenziare situazioni o oggetti che richiedono un'attenzione particolare. La tabella 2 elenca alcuni dei fattori di riflessione per diversi colori e materiali.

Tabella 2. Fattori di riflessione di diversi colori e materiali illuminati con luce bianca

In ogni caso, l'identificazione per colore dovrebbe essere utilizzata solo quando è veramente necessaria, poiché l'identificazione per colore funzionerà correttamente solo se non ci sono troppi oggetti evidenziati dal colore. Di seguito sono riportate alcune raccomandazioni per identificare i diversi elementi in base al colore:

• Attrezzature antincendio e di sicurezza: Si consiglia di identificare questa apparecchiatura apponendo una grafica riconoscibile sulla parete più vicina in modo che possa essere trovata rapidamente.
• Macchinario: La colorazione dei dispositivi di arresto o di emergenza con colori vivaci su tutti i macchinari è fondamentale. Si consiglia inoltre di contrassegnare con il colore le aree che necessitano di lubrificazione o manutenzione periodica, che possono aggiungere facilità e funzionalità a queste procedure.
• Tubi e tubi: Se sono importanti o trasportano sostanze pericolose il miglior consiglio è quello di colorarle completamente. In alcuni casi può essere sufficiente colorare solo una linea lungo la loro lunghezza.
• Scale: Per facilitare la discesa è preferibile una fascia per ogni passo piuttosto che diverse.
• Rischi: Il colore deve essere utilizzato per identificare un rischio solo quando il rischio non può essere eliminato. L'identificazione sarà molto più efficace se effettuata secondo un codice colore prestabilito.

Di ritorno

L'illuminazione degli interni è prevista per soddisfare i seguenti requisiti:

• per aiutare a fornire un ambiente di lavoro sicuro
• per assistere nell'esecuzione di compiti visivi
• sviluppare un ambiente visivo appropriato.

La fornitura di un ambiente di lavoro sicuro deve essere in cima all'elenco delle priorità e, in generale, la sicurezza aumenta rendendo i pericoli chiaramente visibili. L'ordine di priorità degli altri due requisiti dipenderà in larga misura dalla destinazione d'uso dell'interno. Le prestazioni del compito possono essere migliorate assicurando che i dettagli del compito siano più facili da vedere, mentre gli ambienti visivi appropriati vengono sviluppati variando l'enfasi luminosa data agli oggetti e alle superfici all'interno di un interno.

La nostra sensazione generale di benessere, compreso il morale e la stanchezza, è influenzata dalla luce e dal colore. Con bassi livelli di illuminazione, gli oggetti avrebbero poco o nessun colore o forma e ci sarebbe una perdita di prospettiva. Al contrario, un eccesso di luce può essere tanto indesiderato quanto una quantità insufficiente di luce.

In generale, le persone preferiscono una stanza con luce naturale a una stanza senza finestre. Inoltre, si ritiene che il contatto con il mondo esterno favorisca la sensazione di benessere. L'introduzione di controlli automatici dell'illuminazione, insieme alla dimmerazione ad alta frequenza delle lampade fluorescenti, ha permesso di fornire agli interni una combinazione controllata di luce diurna e artificiale. Questo ha l'ulteriore vantaggio di risparmiare sui costi energetici.

La percezione del carattere di un interno è influenzata sia dalla luminosità che dal colore delle superfici visibili, sia interne che esterne. Le condizioni di illuminazione generale all'interno di un interno possono essere raggiunte utilizzando la luce diurna o artificiale o, più probabilmente, una combinazione di entrambe.

Valutazione dell'illuminazione

Requisiti generali

I sistemi di illuminazione utilizzati negli interni commerciali possono essere suddivisi in tre categorie principali: illuminazione generale, illuminazione localizzata e illuminazione locale.

Gli impianti di illuminazione generale forniscono tipicamente un illuminamento approssimativamente uniforme su tutto il piano di lavoro. Tali sistemi sono spesso basati sul metodo di progettazione del lumen, dove un illuminamento medio è:

Illuminamento medio (lux) =

I sistemi di illuminazione localizzati forniscono illuminamento su aree di lavoro generali con un livello di illuminamento ridotto simultaneo nelle aree adiacenti.

I sistemi di illuminazione locale forniscono illuminazione per aree relativamente piccole che incorporano compiti visivi. Tali sistemi sono normalmente integrati da un livello specifico di illuminazione generale. La Figura 1 illustra le differenze tipiche tra i sistemi descritti.

Figura 1. Sistemi di illuminazione

Laddove devono essere eseguiti compiti visivi, è essenziale raggiungere un livello di illuminamento richiesto e considerare le circostanze che ne influenzano la qualità.

L'uso della luce diurna per illuminare le attività ha sia pregi che limiti. Le finestre che lasciano entrare la luce del giorno in un interno forniscono una buona modellazione tridimensionale e, sebbene la distribuzione spettrale della luce del giorno vari durante il giorno, la sua resa cromatica è generalmente considerata eccellente.

Tuttavia, un'illuminazione costante su un'attività non può essere fornita solo dalla luce diurna naturale, a causa della sua ampia variabilità, e se l'attività si trova all'interno dello stesso campo visivo di un cielo luminoso, è probabile che si verifichi un abbagliamento disabilitante, compromettendo così le prestazioni dell'attività . L'uso della luce diurna per l'illuminazione delle attività ha solo un successo parziale e l'illuminazione artificiale, sulla quale può essere esercitato un maggiore controllo, ha un ruolo importante da svolgere.

Poiché l'occhio umano percepirà le superfici e gli oggetti solo attraverso la luce che viene riflessa da essi, ne consegue che le caratteristiche della superficie ei valori di riflettanza unitamente alla quantità e qualità della luce influenzeranno l'aspetto dell'ambiente.

Quando si considera l'illuminazione di un interno è essenziale determinare il illuminamento livello e confrontarlo con i livelli raccomandati per diversi compiti (vedi tabella 1).

Tabella 1. Tipici livelli raccomandati di illuminamento mantenuto per diversi luoghi o compiti visivi

Illuminazione per compiti visivi

La capacità dell'occhio di discernere i dettagli—acuità visiva—è significativamente influenzato dalle dimensioni dell'attività, dal contrasto e dalle prestazioni visive dello spettatore. Anche l'aumento della quantità e della qualità dell'illuminazione migliorerà in modo significativo prestazione visiva. L'effetto dell'illuminazione sulle prestazioni del compito è influenzato dalla dimensione dei dettagli critici del compito e dal contrasto tra il compito e lo sfondo circostante. La Figura 2 mostra gli effetti dell'illuminazione sull'acuità visiva. Quando si considera l'illuminazione del compito visivo è importante considerare la capacità dell'occhio di svolgere il compito visivo con velocità e precisione. Questa combinazione è nota come prestazione visiva. La Figura 3 mostra gli effetti tipici dell'illuminazione sulla performance visiva di un dato compito.

Figura 2. Relazione tipica tra acuità visiva e illuminamento

Figura 3. Relazione tipica tra prestazioni visive e illuminamento

La previsione dell'illuminamento che raggiunge una superficie di lavoro è di primaria importanza nella progettazione illuminotecnica. Tuttavia, il sistema visivo umano risponde alla distribuzione della luminanza all'interno del campo visivo. La scena all'interno di un campo visivo viene interpretata differenziando tra colore della superficie, riflettanza e illuminazione. La luminanza dipende sia dall'illuminamento che dalla riflettanza di una superficie. Sia l'illuminamento che la luminanza sono grandezze oggettive. La risposta alla luminosità, tuttavia, è soggettiva.

Per produrre un ambiente che offra soddisfazione visiva, comfort e prestazioni, le luminanze all'interno del campo visivo devono essere bilanciate. Idealmente le luminanze che circondano un'attività dovrebbero diminuire gradualmente, evitando così forti contrasti. La variazione suggerita della luminanza in un'attività è illustrata nella figura 4.

Figura 4. Variazione della luminanza in un'attività

Il metodo lumen della progettazione illuminotecnica porta a un illuminamento medio del piano orizzontale sul piano di lavoro ed è possibile utilizzare il metodo per stabilire valori medi di illuminamento su pareti e soffitti all'interno di un interno. È possibile convertire i valori medi di illuminamento in valori medi di luminanza dai dettagli del valore medio di riflettanza delle superfici della stanza.

L'equazione relativa a luminanza e illuminamento è: 

Figura 5. Tipici valori di illuminamento relativo insieme ai valori di riflettanza suggeriti

La Figura 5 mostra un ufficio tipico con i relativi valori di illuminamento (da un sistema di illuminazione generale dall'alto) sulle superfici della stanza principale insieme alle riflettanze suggerite. L'occhio umano tende ad essere attratto da quella parte della scena visiva che è più luminosa. Ne consegue che i valori di luminanza più elevati di solito si verificano in un'area del compito visivo. L'occhio riconosce i dettagli all'interno di un compito visivo discriminando tra parti più chiare e più scure del compito. La variazione di luminosità di un compito visivo è determinata dal calcolo del contrasto di luminanza:

where

L_t = Luminanza del compito

L_b = Luminanza dello sfondo

ed entrambe le luminanze sono misurate in cd·m^-2

Le linee verticali in questa equazione indicano che tutti i valori di contrasto di luminanza sono da considerarsi positivi.

Il contrasto di un compito visivo sarà influenzato dalle proprietà di riflettanza del compito stesso. Vedi figura 5.

Controllo ottico dell'illuminazione

Se in un apparecchio di illuminazione viene utilizzata una lampada nuda, è improbabile che la distribuzione della luce sia accettabile e il sistema sarà quasi certamente antieconomico. In tali situazioni è probabile che la lampada nuda sia una fonte di abbagliamento per gli occupanti della stanza e, sebbene un po' di luce possa eventualmente raggiungere il piano di lavoro, è probabile che l'efficacia dell'installazione venga seriamente ridotta a causa dell'abbagliamento.

Sarà evidente che è richiesta una qualche forma di controllo della luce, e i metodi impiegati più frequentemente sono descritti in dettaglio qui di seguito.

ostruzione

Se una lampada è installata all'interno di un involucro opaco con una sola apertura per la fuoriuscita della luce, la distribuzione della luce sarà molto limitata, come mostrato nella figura 6.

Figura 6. Controllo dell'emissione luminosa per ostruzione

Riflessione

Questo metodo utilizza superfici riflettenti, che possono variare da una finitura altamente opaca a una finitura altamente speculare o simile a uno specchio. Questo metodo di controllo è più efficiente dell'ostruzione, poiché la luce parassita viene raccolta e reindirizzata dove è richiesta. Il principio in questione è illustrato nella figura 7.

Figura 7. Controllo dell'emissione luminosa per riflessione

Emittente

Se una lampada è installata all'interno di un materiale traslucido, la dimensione apparente della sorgente luminosa aumenta con una contemporanea riduzione della sua luminosità. I pratici diffusori purtroppo assorbono parte della luce emessa, il che di conseguenza riduce l'efficienza complessiva dell'apparecchio. La Figura 8 illustra il principio di diffusione.

Figura 8. Controllo dell'emissione luminosa per diffusione

Rifrazione

Questo metodo utilizza l'effetto "prisma", dove tipicamente un materiale prismatico di vetro o plastica "piega" i raggi di luce e così facendo reindirizza la luce dove è richiesta. Questo metodo è estremamente adatto per l'illuminazione interna generale. Ha il vantaggio di combinare un buon controllo dell'abbagliamento con un'efficienza accettabile. La Figura 9 mostra come la rifrazione aiuta nel controllo ottico.

In molti casi un apparecchio di illuminazione utilizzerà una combinazione dei metodi di controllo ottico descritti.

Figura 9. Controllo dell'emissione luminosa per rifrazione

Distribuzione della luminanza

La distribuzione della luce emessa da un apparecchio di illuminazione è significativa nel determinare le condizioni visive sperimentate successivamente. Ciascuno dei quattro metodi di controllo ottico descritti produrrà diverse proprietà di distribuzione dell'emissione luminosa dall'apparecchio di illuminazione.

Riflessi velati si verificano spesso nelle aree in cui sono installati videoterminali. I soliti sintomi riscontrati in tali situazioni sono la ridotta capacità di leggere correttamente il testo su uno schermo a causa della comparsa di immagini indesiderate ad alta luminosità sullo schermo stesso, tipicamente da apparecchi di illuminazione sopraelevati. Può svilupparsi una situazione in cui dei riflessi velati compaiono anche su carta su una scrivania in un interno.

Se gli apparecchi di illuminazione in un interno hanno una forte componente di emissione luminosa verticale verso il basso, allora qualsiasi carta su una scrivania sotto tale apparecchio rifletterà la sorgente luminosa negli occhi di un osservatore che sta leggendo o lavorando sulla carta. Se la carta ha una finitura lucida, la situazione è aggravata.

La soluzione al problema è fare in modo che gli apparecchi utilizzati abbiano una distribuzione del flusso luminoso prevalentemente inclinata rispetto alla verticale discendente, in modo che seguendo le leggi fondamentali della fisica (angolo di incidenza = angolo di riflessione) l'abbagliamento riflesso essere minimizzato. La Figura 10 mostra un tipico esempio sia del problema che della cura. La distribuzione dell'emissione luminosa dall'apparecchio utilizzato per superare il problema è indicata come a distribuzione a pipistrello.

Figura 10. Riflessioni velate

Anche la distribuzione della luce dagli apparecchi di illuminazione può portare a abbagliamento diretto, e nel tentativo di superare questo problema, le unità di illuminazione locale dovrebbero essere installate al di fuori dell'"angolo proibito" di 45 gradi, come mostrato nella figura 11.

Figura 11. Rappresentazione schematica dell'angolo proibito

Condizioni di illuminazione ottimali per il comfort visivo e le prestazioni

Quando si esaminano le condizioni di illuminazione per il comfort visivo e le prestazioni, è opportuno considerare quei fattori che influenzano la capacità di vedere i dettagli. Questi possono essere suddivisi in due categorie: caratteristiche dell'osservatore e caratteristiche del compito.

Caratteristiche dell'osservatore.

Questi includono:

• sensibilità del sistema visivo dell'individuo a dimensioni, contrasto, tempo di esposizione
• caratteristiche transitorie di adattamento
• suscettibilità all'abbagliamento
• caratteristiche motivazionali e psicologiche.

Caratteristiche del compito.

Questi includono:

• configurazione di dettaglio
• contrasto di dettaglio/sfondo
• luminanza di fondo
• specularità dei dettagli.

Con riferimento a compiti particolari, è necessario rispondere alle seguenti domande:

• I dettagli dell'attività sono facili da vedere?
• È probabile che il compito venga svolto per lunghi periodi?
• Se gli errori derivano dall'esecuzione del compito, le conseguenze sono considerate gravi?

Per produrre condizioni di illuminazione ottimali sul posto di lavoro è importante considerare i requisiti imposti all'impianto di illuminazione. Idealmente l'illuminazione del compito dovrebbe rivelare il colore, le dimensioni, il rilievo e le qualità della superficie di un compito, evitando contemporaneamente la creazione di ombre, bagliori e ambienti "duri" potenzialmente pericolosi per il compito stesso.

Bagliore.

L'abbagliamento si verifica quando c'è eccessiva luminanza nel campo visivo. Gli effetti dell'abbagliamento sulla visione possono essere suddivisi in due gruppi, denominati abbagliamento della disabilità ed fastidioso bagliore.

Considera l'esempio del bagliore dei fari di un veicolo in arrivo durante l'oscurità. L'occhio non può adattarsi contemporaneamente ai fari del veicolo e alla luminosità molto inferiore della strada. Questo è un esempio di abbagliamento invalidante, poiché le sorgenti luminose ad alta luminanza producono un effetto invalidante dovuto alla dispersione della luce nel mezzo ottico. L'abbagliamento della disabilità è proporzionale all'intensità della fonte di luce incriminata.

L'abbagliamento fastidioso, che è più probabile che si verifichi negli interni, può essere ridotto o addirittura eliminato del tutto riducendo il contrasto tra l'attività e l'ambiente circostante. Le finiture opache a riflessione diffusa sulle superfici di lavoro sono da preferire alle finiture lucide oa riflessione speculare e la posizione di qualsiasi sorgente luminosa offensiva deve essere al di fuori del normale campo visivo. In generale, le prestazioni visive di successo si verificano quando il compito stesso è più luminoso dei suoi immediati dintorni, ma non eccessivamente.

All'entità dell'abbagliamento fastidioso viene assegnato un valore numerico e confrontato con valori di riferimento per prevedere se il livello di abbagliamento fastidioso sarà accettabile. Il metodo di calcolo dei valori dell'indice di abbagliamento utilizzato nel Regno Unito e altrove è considerato in "Misurazione".

Misurazione

Rilievi illuminotecnici

Una tecnica di rilevamento spesso utilizzata si basa su una griglia di punti di misurazione sull'intera area in esame. La base di questa tecnica è dividere l'intero interno in un numero di aree uguali, ciascuna idealmente quadrata. L'illuminamento al centro di ciascuna delle aree viene misurato all'altezza del piano di lavoro (tipicamente 0.85 metri sopra il livello del pavimento) e viene calcolato un valore medio di illuminamento. La precisione del valore dell'illuminamento medio è influenzata dal numero di punti di misura utilizzati.

Esiste una relazione che abilita il ordine numero di punti di misura da calcolare dal valore di indice della stanza applicabile all'interno considerato.

Qui lunghezza e larghezza si riferiscono alle dimensioni della stanza e l'altezza di montaggio è la distanza verticale tra il centro della sorgente luminosa e il piano di lavoro.

La relazione a cui si fa riferimento è data da:

Numero minimo di punti di misurazione = (x + 2)²

dove "x” è il valore dell'indice della stanza portato al numero intero successivo più alto, tranne che per tutti i valori di RI uguale o maggiore di 3, x viene preso come 4. Questa equazione fornisce il numero minimo di punti di misurazione, ma le condizioni spesso richiedono l'utilizzo di più di questo numero minimo di punti.

Quando si considera l'illuminazione di un'area di lavoro e dei suoi dintorni immediati, la variazione dell'illuminamento o uniformità di illuminamento deve essere considerato.

Su qualsiasi area di lavoro e nelle sue immediate vicinanze, l'uniformità non dovrebbe essere inferiore a 0.8.

In molti luoghi di lavoro non è necessario illuminare tutte le aree allo stesso livello. L'illuminazione localizzata o locale può fornire un certo grado di risparmio energetico, ma qualunque sia il sistema utilizzato, la variazione dell'illuminazione all'interno di un interno non deve essere eccessiva.

I diversità di illuminamento è espresso come:

In qualsiasi punto dell'area principale dell'interno, la diversità di illuminamento non deve superare 5:1.

Gli strumenti utilizzati per misurare l'illuminamento e la luminanza hanno tipicamente risposte spettrali che variano dalla risposta del sistema visivo umano. Le risposte vengono corrette, spesso mediante l'uso di filtri. Quando i filtri sono incorporati, gli strumenti sono indicati come colore corretto.

Ai misuratori di illuminamento viene applicata un'ulteriore correzione che compensa la direzione della luce incidente che cade sulla cella del rivelatore. Si dice che siano strumenti in grado di misurare con precisione l'illuminamento da diverse direzioni della luce incidente coseno corretto.

Misurazione dell'indice di abbagliamento

Il sistema utilizzato frequentemente nel Regno Unito, con variazioni altrove, è essenzialmente un processo in due fasi. La prima fase stabilisce un indice di abbagliamento non corretto valore (UGI). La Figura 12 fornisce un esempio.

Figura 12. Viste in alzato e in pianta di interni tipici utilizzati nell'esempio

L'altezza H è la distanza verticale tra il centro della sorgente luminosa e l'altezza degli occhi di un osservatore seduto, che normalmente è considerata pari a 1.2 metri sopra il livello del pavimento. Le dimensioni maggiori della stanza vengono quindi convertite in multipli di H. Quindi, essendo H = 3.0 metri, allora lunghezza = 4H e larghezza = 3H. Devono essere effettuati quattro calcoli separati di UGI per determinare lo scenario peggiore secondo i layout mostrati nella figura 13.

Figura 13. Possibili combinazioni di orientamento dell'apparecchio e direzione di visione all'interno dell'interno considerato nell'esempio

Le tabelle sono prodotte dai produttori di apparecchi di illuminazione che specificano, per dati valori di riflettanza del tessuto all'interno di una stanza, valori di indice di abbagliamento non corretto per ogni combinazione di valori di X e Y.

La seconda fase del processo consiste nell'applicare fattori di correzione ai valori UGI in base ai valori del flusso di uscita della lampada e alla deviazione del valore dell'altezza (H).

Il valore dell'indice di abbagliamento finale viene quindi confrontato con il valore dell'indice di abbagliamento limite per interni specifici, fornito in riferimenti come il codice CIBSE per l'illuminazione interna (1994).

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La natura pervasiva del rumore professionale

Il rumore è uno dei rischi professionali più comuni. Negli Stati Uniti, ad esempio, più di 9 milioni di lavoratori sono esposti a livelli di rumore medi giornalieri ponderati A di 85 decibel (qui abbreviati come 85 dBA). Questi livelli di rumore sono potenzialmente pericolosi per il loro udito e possono produrre anche altri effetti negativi. Ci sono circa 5.2 milioni di lavoratori esposti al rumore al di sopra di questi livelli nel settore manifatturiero e dei servizi pubblici, che rappresentano circa il 35% del numero totale di lavoratori nelle industrie manifatturiere statunitensi.

I livelli di rumore pericolosi sono facilmente identificabili ed è tecnologicamente fattibile controllare il rumore eccessivo nella stragrande maggioranza dei casi applicando tecnologie standard, riprogettando l'apparecchiatura o il processo o adattando macchine rumorose. Ma troppo spesso non si fa nulla. Ci sono diverse ragioni per questo. In primo luogo, sebbene molte soluzioni di controllo del rumore siano notevolmente economiche, altre possono essere costose, soprattutto quando l'obiettivo è ridurre il rischio di rumore a livelli di 85 o 80 dBA.

Una ragione molto importante per l'assenza di programmi di controllo del rumore e di conservazione dell'udito è che, purtroppo, il rumore è spesso accettato come un "male necessario", una parte del fare affari, una parte inevitabile di un lavoro industriale. Il rumore pericoloso non provoca spargimenti di sangue, non rompe ossa, non produce tessuti dall'aspetto strano e, se i lavoratori riescono a superare i primi giorni o settimane di esposizione, spesso si sentono come se si fossero "abituati" al rumore. Ma ciò che molto probabilmente è accaduto è che hanno iniziato a subire una temporanea perdita dell'udito che offusca la loro sensibilità uditiva durante la giornata lavorativa e spesso si attenua durante la notte. Pertanto, il progresso della perdita dell'udito indotta dal rumore è insidioso in quanto si insinua gradualmente nel corso dei mesi e degli anni, in gran parte inosservato fino a raggiungere proporzioni invalidanti.

Un altro motivo importante per cui i pericoli del rumore non sono sempre riconosciuti è che c'è uno stigma collegato alla compromissione dell'udito che ne deriva. Come Raymond Hétu ha dimostrato così chiaramente nel suo articolo sulla riabilitazione dalla perdita dell'udito indotta dal rumore altrove in questo Enciclopedia, le persone con disabilità uditive sono spesso considerate anziane, mentalmente lente e generalmente incompetenti, e coloro che rischiano di incorrere in menomazioni sono riluttanti a riconoscere le loro menomazioni o il rischio per paura di essere stigmatizzati. Questa è una situazione spiacevole perché le perdite uditive indotte dal rumore diventano permanenti e, se aggiunte alla perdita uditiva che si verifica naturalmente con l'invecchiamento, possono portare alla depressione e all'isolamento nella mezza età e nella vecchiaia. Il momento di adottare misure preventive è prima che inizino le perdite uditive.

La portata dell'esposizione al rumore

Come accennato in precedenza, il rumore è particolarmente diffuso nelle industrie manifatturiere. Il Dipartimento del lavoro degli Stati Uniti ha stimato che il 19.3% dei lavoratori nel settore manifatturiero e dei servizi pubblici è esposto a livelli di rumore medi giornalieri di 90 dBA e superiori, il 34.4% è esposto a livelli superiori a 85 dBA e il 53.1% a livelli superiori a 80 dBA. Queste stime dovrebbero essere abbastanza tipiche della percentuale di lavoratori esposti a livelli pericolosi di rumore in altre nazioni. È probabile che i livelli siano un po' più alti nelle nazioni meno sviluppate, dove i controlli tecnici non sono usati così ampiamente, e un po' più bassi nelle nazioni con programmi di controllo del rumore più forti, come i paesi scandinavi e la Germania.

Molti lavoratori in tutto il mondo subiscono esposizioni molto pericolose, ben al di sopra di 85 o 90 dBA. Ad esempio, il Dipartimento del lavoro degli Stati Uniti ha stimato che quasi mezzo milione di lavoratori sono esposti a livelli di rumore medi giornalieri di 100 dBA e superiori, e più di 800,000 a livelli compresi tra 95 e 100 dBA nelle sole industrie manifatturiere.

La figura 1 classifica le industrie manifatturiere più rumorose negli Stati Uniti in ordine decrescente in base alla percentuale di lavoratori esposti sopra i 90 dBA e fornisce stime dei lavoratori esposti al rumore per settore industriale.

Figura 1. Esposizione professionale al rumore: l'esperienza negli Stati Uniti

Esigenze di ricerca

Nei successivi articoli di questo capitolo dovrebbe risultare chiaro al lettore che gli effetti sull'udito della maggior parte dei tipi di rumore sono ben noti. I criteri per gli effetti del rumore continuo, variabile e intermittente sono stati sviluppati circa 30 anni fa e rimangono sostanzialmente gli stessi oggi. Questo non è vero, tuttavia, per il rumore impulsivo. A livelli relativamente bassi, il rumore impulsivo sembra non essere più dannoso e forse meno del rumore continuo, a parità di energia sonora. Ma ad alti livelli sonori, il rumore impulsivo sembra essere più dannoso, soprattutto quando viene superato un livello critico (o, più correttamente, un'esposizione critica). Sono necessarie ulteriori ricerche per definire più esattamente la forma della curva danno/rischio.

Un'altra area che deve essere chiarita è l'effetto negativo del rumore, sia sull'udito che sulla salute generale, in combinazione con altri agenti. Sebbene gli effetti combinati del rumore e delle droghe ototossiche siano abbastanza noti, la combinazione di rumore e sostanze chimiche industriali è motivo di crescente preoccupazione. I solventi e alcuni altri agenti sembrano essere sempre più neurotossici se sperimentati insieme ad alti livelli di rumore.

In tutto il mondo, i lavoratori esposti al rumore nelle industrie manifatturiere e nell'esercito ricevono la maggior parte dell'attenzione. Vi sono, tuttavia, molti lavoratori nel settore minerario, edile, agricolo e dei trasporti che sono anche esposti a livelli pericolosi di rumore, come evidenziato nella figura 1. È necessario valutare le esigenze uniche associate a queste occupazioni e il controllo del rumore e altri aspetti dei programmi di conservazione dell'udito devono essere estesi a questi lavoratori. Sfortunatamente, la fornitura di programmi di conservazione dell'udito ai lavoratori esposti al rumore non garantisce che la perdita dell'udito e gli altri effetti negativi del rumore saranno prevenuti. Esistono metodi standard per valutare l'efficacia dei programmi di conservazione dell'udito, ma possono essere ingombranti e non sono ampiamente utilizzati. È necessario sviluppare metodi di valutazione semplici che possano essere utilizzati da piccole e grandi aziende e da quelle con risorse minime.

La tecnologia esiste per ridurre la maggior parte dei problemi di rumore, come menzionato sopra, ma c'è un grande divario tra la tecnologia esistente e la sua applicazione. Devono essere sviluppati metodi attraverso i quali le informazioni su tutti i tipi di soluzioni per il controllo del rumore possano essere divulgate a coloro che ne hanno bisogno. Le informazioni sul controllo del rumore devono essere computerizzate e rese disponibili non solo agli utenti dei paesi in via di sviluppo, ma anche ai paesi industrializzati.

Tendenze future

In alcuni paesi vi è una crescente tendenza a porre maggiormente l'accento sull'esposizione al rumore non professionale e sul suo contributo all'onere della perdita dell'udito indotta dal rumore. Questi tipi di fonti e attività includono caccia, tiro al bersaglio, giocattoli rumorosi e musica ad alto volume. Questa focalizzazione è vantaggiosa in quanto mette in evidenza alcune fonti potenzialmente significative di problemi di udito, ma in realtà può essere dannosa se distoglie l'attenzione da gravi problemi di rumore professionale.

Una tendenza molto drammatica è evidente tra le nazioni appartenenti all'Unione Europea, dove la standardizzazione per il rumore avanza a un ritmo quasi senza fiato. Questo processo include standard per le emissioni di rumore del prodotto e per gli standard di esposizione al rumore.

Il processo di definizione degli standard non si sta muovendo rapidamente in Nord America, specialmente negli Stati Uniti, dove gli sforzi normativi sono a un punto morto e il movimento verso la deregolamentazione è una possibilità. Gli sforzi per regolamentare il rumore dei nuovi prodotti sono stati abbandonati nel 1982, quando il Noise Office dell'Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti è stato chiuso e gli standard sul rumore professionale potrebbero non sopravvivere al clima di deregolamentazione dell'attuale Congresso degli Stati Uniti.

Sembra che le nazioni in via di sviluppo siano in procinto di adottare e rivedere gli standard sul rumore. Questi standard tendono al conservatorismo, in quanto si stanno muovendo verso un limite di esposizione ammissibile di 85 dBA, e verso un tasso di cambio (rapporto di scambio tempo/intensità) di 3 dB. Quanto bene questi standard vengano applicati, specialmente nelle economie in espansione, è una questione aperta.

La tendenza in alcune delle nazioni in via di sviluppo è quella di concentrarsi sul controllo del rumore con metodi ingegneristici piuttosto che lottare con le complessità dei test audiometrici, dei dispositivi di protezione dell'udito, della formazione e della tenuta dei registri. Questo sembrerebbe essere un approccio molto sensato ove fattibile. A volte può essere necessaria l'integrazione con protezioni acustiche per ridurre l'esposizione a livelli di sicurezza.

Gli effetti del rumore

Alcuni dei materiali che seguono sono stati adattati da Suter, AH, “Rumore e conservazione dell'udito”, Capitolo 2 in Hearing Conservation Manual (3a ed.), Council for Accreditation in Occupational Hearing Conservation, Milwaukee, WI, USA (1993 ).

La perdita dell'udito è certamente l'effetto negativo più noto del rumore, e probabilmente il più grave, ma non è l'unico. Altri effetti dannosi includono l'acufene (fischi nelle orecchie), l'interferenza con la comunicazione vocale e con la percezione dei segnali di avvertimento, l'interruzione delle prestazioni lavorative, il fastidio e gli effetti extra-uditivi. Nella maggior parte dei casi, proteggere l'udito dei lavoratori dovrebbe proteggere dalla maggior parte degli altri effetti. Questa considerazione fornisce un ulteriore supporto alle aziende per implementare buoni programmi di controllo del rumore e di conservazione dell'udito.

Problema uditivo

L'ipoacusia indotta dal rumore è molto comune, ma è spesso sottovalutata perché non ci sono effetti visibili e, nella maggior parte dei casi, nessun dolore. C'è solo una graduale e progressiva perdita di comunicazione con la famiglia e gli amici, e una perdita di sensibilità ai suoni dell'ambiente, come il canto degli uccelli e la musica. Sfortunatamente, il buon udito è generalmente dato per scontato fino a quando non viene perso.

Queste perdite possono essere così graduali che gli individui non si rendono conto di ciò che è accaduto finché la menomazione non diventa invalidante. Il primo segno di solito è che le altre persone non sembrano parlare chiaramente come prima. La persona con problemi di udito dovrà chiedere agli altri di ripetersi e spesso si infastidisce per la loro apparente mancanza di considerazione. Alla famiglia e agli amici viene spesso detto: “Non urlare contro di me. Posso sentirti, ma non riesco proprio a capire quello che stai dicendo.

Man mano che la perdita dell'udito peggiora, l'individuo inizierà a ritirarsi dalle situazioni sociali. La chiesa, le assemblee civiche, le occasioni sociali e il teatro iniziano a perdere la loro attrattiva e l'individuo sceglierà di restare a casa. Il volume della televisione diventa motivo di contesa all'interno della famiglia, e altri membri della famiglia a volte vengono cacciati dalla stanza perché la persona con problemi di udito lo vuole così alto.

La presbiacusia, la perdita dell'udito che accompagna naturalmente il processo di invecchiamento, si aggiunge all'handicap uditivo quando la persona con perdita dell'udito causata dal rumore invecchia. Alla fine, la perdita può progredire fino a uno stadio così grave che l'individuo non può più comunicare con la famiglia o gli amici senza grandi difficoltà, e allora lui o lei è davvero isolato. Un apparecchio acustico può aiutare in alcuni casi, ma la chiarezza dell'udito naturale non sarà mai ripristinata, come la chiarezza della visione è con gli occhiali.

Compromissione dell'udito professionale

L'ipoacusia indotta dal rumore è solitamente considerata una malattia o una malattia professionale, piuttosto che un infortunio, perché la sua progressione è graduale. In rare occasioni, un dipendente può subire una perdita dell'udito immediata e permanente a causa di un evento molto rumoroso come un'esplosione o un processo molto rumoroso, come la rivettatura sull'acciaio. In queste circostanze la perdita dell'udito viene talvolta indicata come una lesione e viene chiamata "trauma acustico". La circostanza usuale, tuttavia, è una lenta diminuzione della capacità uditiva nel corso di molti anni. L'entità del danno dipenderà dal livello del rumore, dalla durata dell'esposizione e dalla suscettibilità del singolo lavoratore. Sfortunatamente, non esiste alcun trattamento medico per l'ipoacusia professionale; esiste solo la prevenzione.

Gli effetti uditivi del rumore sono ben documentati e c'è poca controversia sulla quantità di rumore continuo che causa vari gradi di perdita dell'udito (ISO 1990). Anche il fatto che il rumore intermittente causi la perdita dell'udito è incontestato. Ma i periodi di rumore interrotti da periodi di quiete possono offrire all'orecchio interno un'opportunità per riprendersi da una temporanea perdita dell'udito e possono quindi essere in qualche modo meno pericolosi del rumore continuo. Questo è vero principalmente per le occupazioni all'aperto, ma non per ambienti interni come le fabbriche, dove i necessari intervalli di quiete sono rari (Suter 1993).

Anche il rumore impulsivo, come il rumore degli spari e dello stampaggio del metallo, danneggia l'udito. Ci sono alcune prove che il pericolo del rumore impulsivo è più grave di quello di altri tipi di rumore (Dunn et al. 1991; Thiery e Meyer-Bisch 1988), ma non è sempre così. L'entità del danno dipenderà principalmente dal livello e dalla durata dell'impulso e potrebbe essere peggiore in presenza di rumore continuo in sottofondo. Ci sono anche prove che le fonti di rumore impulsivo ad alta frequenza sono più dannose di quelle composte da frequenze più basse (Hamernik, Ahroon e Hsueh 1991; Price 1983).

La perdita dell'udito dovuta al rumore è spesso temporanea all'inizio. Nel corso di una giornata rumorosa, l'orecchio si affatica e il lavoratore sperimenterà una riduzione dell'udito nota come spostamento temporaneo della soglia (STT). Tra la fine di un turno di lavoro e l'inizio del successivo l'orecchio di solito si riprende da gran parte del TTS, ma spesso una parte della perdita rimane. Dopo giorni, mesi e anni di esposizione, il TTS porta a effetti permanenti e nuove quantità di TTS iniziano ad accumularsi sulle perdite ormai permanenti. Un buon programma di test audiometrici cercherà di identificare queste perdite uditive temporanee e fornire misure preventive prima che le perdite diventino permanenti.

Prove sperimentali indicano che diversi agenti industriali sono tossici per il sistema nervoso e producono perdita dell'udito negli animali da laboratorio, specialmente quando si verificano in combinazione con il rumore (Fechter 1989). Questi agenti includono (1) pericoli di metalli pesanti, come composti di piombo e trimetilstagno, (2) solventi organici, come toluene, xilene e solfuro di carbonio, e (3) un asfissiante, il monossido di carbonio. Recenti ricerche sui lavoratori dell'industria (Morata 1989; Morata et al. 1991) suggeriscono che alcune di queste sostanze (solfuro di carbonio e toluene) possono aumentare il potenziale dannoso del rumore. Vi sono anche prove che alcuni farmaci già tossici per l'orecchio possono aumentare gli effetti dannosi del rumore (Boettcher et al. 1987). Gli esempi includono alcuni antibiotici e farmaci chemioterapici contro il cancro. I responsabili dei programmi di conservazione dell'udito devono essere consapevoli del fatto che i lavoratori esposti a queste sostanze chimiche o che usano questi farmaci possono essere più suscettibili alla perdita dell'udito, specialmente se esposti anche al rumore.

Compromissione dell'udito extraprofessionale

È importante comprendere che il rumore professionale non è l'unica causa di perdita dell'udito indotta dal rumore tra i lavoratori, ma la perdita dell'udito può anche essere causata da fonti al di fuori del posto di lavoro. Queste fonti di rumore producono ciò che a volte viene chiamato "sociocusia" e i loro effetti sull'udito sono impossibili da distinguere dall'ipoacusia professionale. Possono essere ipotizzati solo ponendo domande dettagliate sulle attività ricreative e su altre attività rumorose del lavoratore. Esempi di fonti sociocusiche potrebbero essere strumenti per la lavorazione del legno, motoseghe, motociclette non silenziate, musica ad alto volume e armi da fuoco. Il tiro frequente con pistole di grosso calibro (senza protezione dell'udito) può contribuire in modo significativo alla perdita dell'udito indotta dal rumore, mentre è più probabile che la caccia occasionale con armi di piccolo calibro sia innocua.

L'importanza dell'esposizione al rumore non professionale e la conseguente sociocusia è che questa perdita dell'udito si aggiunge all'esposizione che un individuo potrebbe ricevere da fonti professionali. Per il bene della salute generale dell'udito dei lavoratori, dovrebbe essere consigliato loro di indossare un'adeguata protezione dell'udito quando si impegnano in attività ricreative rumorose.

Acufene

L'acufene è una condizione che spesso accompagna l'ipoacusia sia temporanea che permanente dovuta al rumore, così come altri tipi di ipoacusia neurosensoriale. Spesso indicato come "fischio nelle orecchie", l'acufene può variare da lieve in alcuni casi a grave in altri. A volte le persone riferiscono di essere più infastidite dal loro acufene che dal loro deficit uditivo.

È probabile che le persone con acufene lo notino maggiormente in condizioni di quiete, ad esempio quando cercano di andare a dormire la notte o quando sono sedute in una cabina insonorizzata per sottoporsi a un test audiometrico. È un segno che le cellule sensoriali nell'orecchio interno sono state irritate. È spesso un precursore della perdita dell'udito indotta dal rumore e quindi un importante segnale di avvertimento.

Interferenza di comunicazione e sicurezza

Il fatto che il rumore possa interferire o "mascherare" la comunicazione vocale e i segnali di avvertimento è solo buon senso. Molti processi industriali possono essere eseguiti molto bene con un minimo di comunicazione tra i lavoratori. Altri lavori, tuttavia, come quelli svolti da piloti di aerei, ingegneri ferroviari, comandanti di carri armati e molti altri, fanno molto affidamento sulla comunicazione vocale. Alcuni di questi lavoratori utilizzano sistemi elettronici che sopprimono il rumore e amplificano il parlato. Al giorno d'oggi sono disponibili sofisticati sistemi di comunicazione, alcuni con dispositivi che annullano i segnali acustici indesiderati in modo che la comunicazione possa avvenire più facilmente.

In molti casi, i lavoratori devono solo arrangiarsi, sforzandosi di comprendere le comunicazioni al di sopra del rumore e gridando sopra di esso o segnalando. A volte le persone possono sviluppare raucedine o persino noduli vocali o altre anomalie sulle corde vocali a causa di uno sforzo eccessivo. Potrebbe essere necessario rivolgersi a queste persone per cure mediche.

Le persone hanno imparato per esperienza che a livelli di rumore superiori a circa 80 dBA devono parlare a voce molto alta, mentre a livelli superiori a 85 dBA devono gridare. A livelli molto superiori a 95 dBA devono avvicinarsi l'uno all'altro per comunicare. Specialisti acustici hanno sviluppato metodi per prevedere la quantità di comunicazione che può avvenire in situazioni industriali. Le previsioni risultanti dipendono dalle caratteristiche acustiche sia del rumore che del parlato (o altro segnale desiderato), nonché dalla distanza tra chi parla e chi ascolta.

È generalmente noto che il rumore può interferire con la sicurezza, ma solo pochi studi hanno documentato questo problema (ad esempio, Moll van Charante e Mulder 1990; Wilkins e Acton 1982). Ci sono state numerose segnalazioni, tuttavia, di lavoratori che hanno vestiti o mani intrappolati nelle macchine e sono rimasti gravemente feriti mentre i loro colleghi erano ignari delle loro grida di aiuto. Per evitare interruzioni della comunicazione in ambienti rumorosi, alcuni datori di lavoro hanno installato dispositivi di allarme visivo.

Un altro problema, riconosciuto più dagli stessi lavoratori esposti al rumore che dai professionisti della conservazione dell'udito e della salute sul lavoro, è che i dispositivi di protezione dell'udito possono talvolta interferire con la percezione del parlato e dei segnali di avvertimento. Questo sembra essere vero soprattutto quando i portatori hanno già perdite uditive ei livelli di rumore scendono al di sotto dei 90 dBA (Suter 1992). In questi casi, i lavoratori nutrono una preoccupazione molto legittima nell'indossare protezioni acustiche. È importante essere attenti alle loro preoccupazioni e implementare controlli tecnici del rumore o migliorare il tipo di protezione offerta, come protezioni integrate in un sistema di comunicazione elettronico. Inoltre, le protezioni acustiche sono ora disponibili con una risposta in frequenza più piatta e più "ad alta fedeltà", che può migliorare la capacità dei lavoratori di comprendere il parlato ei segnali di avvertimento.

Effetti sulle prestazioni lavorative

Gli effetti del rumore sulle prestazioni lavorative sono stati studiati sia in laboratorio che in condizioni di lavoro reali. I risultati hanno dimostrato che il rumore di solito ha scarso effetto sull'esecuzione di lavori ripetitivi e monotoni e, in alcuni casi, può effettivamente aumentare le prestazioni lavorative quando il livello del rumore è basso o moderato. Alti livelli di rumore possono degradare le prestazioni lavorative, soprattutto quando l'attività è complicata o comporta l'esecuzione di più di una cosa alla volta. Il rumore intermittente tende ad essere più dirompente del rumore continuo, in particolare quando i periodi di rumore sono imprevedibili e incontrollabili. Alcune ricerche indicano che le persone hanno meno probabilità di aiutarsi a vicenda e hanno maggiori probabilità di mostrare comportamenti antisociali in ambienti rumorosi piuttosto che in quelli silenziosi. (Per una rassegna dettagliata degli effetti del rumore sulle prestazioni lavorative si veda Suter 1992).

Fastidio

Sebbene il termine "fastidio" sia più spesso connesso a problemi di rumore nella comunità, come aeroporti o piste automobilistiche, i lavoratori dell'industria possono anche sentirsi infastiditi o irritati dal rumore del loro posto di lavoro. Questo fastidio può essere correlato all'interferenza della comunicazione vocale e delle prestazioni lavorative sopra descritte, ma può anche essere dovuto al fatto che molte persone hanno un'avversione per il rumore. A volte l'avversione al rumore è così forte che un lavoratore cercherà lavoro altrove, ma questa opportunità non è spesso praticabile. Dopo un periodo di adattamento, la maggior parte non sembrerà molto infastidita, ma potrebbe ancora lamentarsi di affaticamento, irritabilità e insonnia. (La regolazione avrà più successo se i giovani lavoratori sono adeguatamente dotati di protezioni acustiche fin dall'inizio, prima che sviluppino qualsiasi perdita dell'udito.) È interessante notare che questo tipo di informazioni a volte affiora dopo un'azienda avvia un programma di controllo del rumore e di conservazione dell'udito perché i lavoratori si sarebbero resi conto del contrasto tra le condizioni precedenti e quelle migliorate successivamente.

Effetti extrauditivi

In quanto fattore di stress biologico, il rumore può influenzare l'intero sistema fisiologico. Il rumore agisce allo stesso modo di altri fattori di stress, inducendo il corpo a rispondere in modi che possono essere dannosi a lungo termine e portare a disturbi noti come "malattie da stress". Di fronte al pericolo in tempi primitivi, il corpo subirebbe una serie di cambiamenti biologici, preparandosi a combattere oa scappare (la classica risposta "lotta o fuga"). Ci sono prove che questi cambiamenti persistono ancora con l'esposizione a forti rumori, anche se una persona può sentirsi "adattata" al rumore.

La maggior parte di questi effetti sembra essere transitoria, ma con l'esposizione continua è stato dimostrato che alcuni effetti avversi sono cronici negli animali da laboratorio. Anche diversi studi sui lavoratori dell'industria puntano in questa direzione, mentre alcuni studi non mostrano effetti significativi (Rehm 1983; van Dijk 1990). L'evidenza è probabilmente più forte per gli effetti cardiovascolari come l'aumento della pressione sanguigna o i cambiamenti nella chimica del sangue. Una serie significativa di studi di laboratorio sugli animali ha mostrato livelli di pressione arteriosa elevati cronici derivanti dall'esposizione al rumore intorno a 85-90 dBA, che non sono tornati al basale dopo la cessazione dell'esposizione (Peterson et al. 1978, 1981 e 1983).

Gli studi sulla chimica del sangue mostrano un aumento dei livelli delle catecolamine epinefrina e norepinefrina a causa dell'esposizione al rumore (Rehm 1983), e una serie di esperimenti condotti da ricercatori tedeschi hanno trovato una connessione tra l'esposizione al rumore e il metabolismo del magnesio nell'uomo e negli animali (Ising e Kruppa 1993). Il pensiero corrente sostiene che gli effetti extra-uditivi del rumore sono molto probabilmente mediati psicologicamente, attraverso l'avversione al rumore, rendendo molto difficile ottenere relazioni dose-risposta. (Per una panoramica completa di questo problema, vedere Ising e Kruppa 1993.)

Poiché gli effetti extra-uditivi del rumore sono mediati dal sistema uditivo, il che significa che è necessario udire il rumore affinché si verifichino effetti avversi, una protezione dell'udito adeguatamente adattata dovrebbe ridurre la probabilità di questi effetti proprio come accade con la perdita dell'udito .

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