Un dosimetro di rumore (termine americano) o esposimetro (termine talvolta usato in francese) è un fonometro di un tipo particolare appositamente progettato per misurare l'esposizione al rumore di un dipendente che lavora in un ambiente rumoroso e fornire di conseguenza una misurazione integrata su un un certo periodo di tempo, generalmente per conformarsi alle normative in materia di salute e sicurezza come la direttiva 2003/10 / CE , o il suo equivalente negli Stati Uniti, lo standard OSHA ( Occupational Safety and Health Administration ).
I primi dosimetri furono progettati intorno al 1969 su richiesta dell'American Walsh-Healey Act (50-204.10). Le normative derivanti da questa normativa stabiliscono limiti legali per la "quantità" di rumore accettabile per i lavoratori esposti. Questa legge è stata seguita dall'OSHA Occupational Safety and Health Act del 1970, che è stato approvato dal Congresso degli Stati Uniti ed è entrato in vigore nelAprile 1971. Il testo completo di questa legge si trova nel Code of Federal Regulations , Titolo 29, Capitolo XVII, Parte 1910.
È stato riconosciuto che l'effetto cumulativo dell'esposizione al rumore è una delle principali cause di danni all'udito per i lavoratori dell'industria. Se era noto che la perdita dell'udito era proporzionale sia al livello di pressione sonora che al tempo di esposizione, l'esatta relazione tra il livello di rumore, ponderato in base al tempo di esposizione, e la perdita dell'udito rimaneva fraintesa.
I limiti di esposizione al rumore dell'OSHA, col senno di poi, sono ora ampiamente screditati al di fuori degli Stati Uniti, ma all'epoca erano i migliori disponibili e costituivano un primo passo essenziale nella protezione contro il rischio di sordità dovuto a traumi sonori. Era un regolamento rivoluzionario che rifletteva il livello di conoscenza dell'acustica dell'epoca.
La legge del 1970 e le normative della Occupational Safety and Health Administration (OSHA) che la seguirono, fissarono le dosi di rumore autorizzate in base al tempo di esposizione secondo le cifre in Tabella 1.
| Tempo di esposizione al giorno - in ore | Livello sonoro ponderato A - dB (A) |
|---|---|
| 8 | 90 |
| 6 | 92 |
| 4 | 95 |
| 3 | 97 |
| 2 | 100 |
| 1.5 | 102 |
| 1 | 105 |
| 1/2 | 110 |
| 1/4 o meno | 115 |
Tabella 1, Livelli di esposizione al rumore autorizzati dall'OSHA
Quando questo regolamento è stato approvato, la misurazione del livello di rumore era scarsamente compresa e solo una manciata di produttori ha fornito l'attrezzatura appropriata per l'uso in tutto il mondo. La legge ha portato a un enorme aumento del numero di fornitori di fonometri e dosimetri, sono apparsi circa 30 marchi diversi, principalmente negli Stati Uniti, oltre a pochi nel Regno Unito. Oggi, la maggior parte di queste aziende ha cessato l'attività, lasciando ancora una volta il mercato globale nelle mani di una manciata di produttori di dosimetri di rumore.
Uno degli strumenti rappresentativi dei primi anni '70, i dosimetri Dupont sono menzionati nella figura 1. Questo dispositivo memorizzava i dati su una cella chimica.
In molte situazioni di esposizione al rumore industriale, un fonometro convenzionale è un dispositivo ideale per verificare la conformità di una struttura alle normative UE o OSHA. Se utilizziamo un fonometro di classe 2, o quello che abbiamo chiamato un dispositivo di “tipo 2”, e tenendo conto dell'incertezza di misura, non troviamo un singolo livello sonoro superiore alla soglia di 80 dB (A) S, (80 decibel con ponderazione di frequenza A e ponderazione temporale S in), in nessuna parte dei locali presi isolatamente, è chiaro che ogni lavoratore sarà al di sotto di un limite di esposizione giornaliera fissato a 85 dB (A) e non è necessario utilizzarne di più sofisticati dispositivi di misurazione. Tuttavia, se viene misurato un livello sonoro superiore a 85 dB (A) o se si sospetta che questo livello possa essere talvolta raggiunto, un dosimetro è stato tradizionalmente lo strumento di scelta, almeno negli Stati Uniti e negli Stati Uniti. la sua sfera di influenza.
Il lavoro, in particolare nel Regno Unito e in Germania intorno al 1970, ha dimostrato che la regola del raddoppio di 5 dB mostrata nella tabella 1 sopra e utilizzata negli Stati Uniti non corrispondeva molto bene ai rischi di danni subiti dall'udito e dall'Organizzazione internazionale per la standardizzazione ( ISO) hanno raccomandato una "Regola della parità di energia", dove un aumento del livello sonoro di 3 dB dimezza il tempo di esposizione consentito; un aumento di 3 dB corrisponde a un raddoppio dell'energia sonora, ma un aumento di 6 dB corrisponde a un raddoppio della pressione sonora. Il documento ISO fa riferimento allo stesso limite di 90 dB (A) per 8 ore come parametro di riferimento, ma poi la corrispondenza tra tempo e livello sonoro segue le cifre in Tabella 2.
| Tempo di esposizione consentito | Livello sonoro in dB (A) |
|---|---|
| 8 h | 80 |
| 4 ore | 83 |
| 2 | 86 |
| 1 ora | 89 |
| 30 min | 92 |
| 15 min | 95 |
| 7,5 min | 98 |
| 56 s | 107 |
| 7 s | 116 |
Come si può vedere, negli Stati Uniti un lavoratore potrebbe essere esposto a 110 dB per 30 minuti, mentre in qualsiasi altro paese in cui sono in vigore le norme internazionali il tempo massimo di esposizione è di circa 3,8 minuti - una differenza molto grande a scapito del Lavoratore americano meno protetto.
C'era anche una differenza in alcuni paesi nel modo in cui venivano trattati i livelli sonori inferiori a 90 dB (A). Alcune autorità hanno ritenuto che dovesse esserci una soglia di 90 dB (A), in modo che un livello di 87 dB (A) fosse considerato zero e il tempo di esposizione a livelli di 90 dB (A) potesse essere infinito, altri hanno affermato che il raddoppio del il tempo di esposizione ad ogni variazione di 3 dB dovrebbe continuare al di sotto della soglia di pericolo, in modo che a 87 dB (A) l'esposizione dovrebbe essere limitata a 16 ore. Altri hanno persino suggerito una soglia che non fosse la stessa del livello critico di 90 dB (A), ma una soglia di 87 dB (A).
Poiché le prime normative - sia statunitensi che internazionali - fissavano un limite di 90 dB (A) per 8 ore, questo livello era considerato "100% della dose" e quindi molti dosimetri tra i dosimetri. I primi ad essere utilizzati sono stati calibrati, in termini di "percentuale di dose massima". Era facile da capire, ma in realtà molto fuorviante. Ovviamente la dose '100%' non era la stessa negli Stati Uniti e nel resto del mondo, tranne nel caso particolare di un livello a 90 dB (A), ma ci è voluto molto tempo prima che ci rendessimo conto che era impossibile convertire una dose percentuale misurata secondo le regole OSHA in una dose corrispondente alle regole ISO di uguale energia. Infatti, fino al 1974, la rivista americana dell'International Congress on Acoustics di Londra ha cercato di dimostrare che si poteva fare una conversione, ma la sua dimostrazione conteneva un grave errore di calcolo.
Un'ulteriore complicazione è venuta dal fatto che l'Aeronautica Militare statunitense, nel tentativo di migliorare la tutela della salute del proprio personale, ha utilizzato l'ennesima regola del raddoppio poiché consisteva nel dimezzare il tempo di esposizione ad ogni aumento di 4 dB, ma sempre partendo da 90 dB (A).
Le tabelle 1 e 2 mostrano i tempi di esposizione consentiti per i diversi livelli sonori, entrambi basati sulla ponderazione A , ma ci sono altre differenze più complesse. Le regole OSHA consigliano l'uso di un fonometro integrato con ponderazione del tempo S (originariamente chiamato tempo lento costante) come fornito dall'uscita cc di un fonometro convenzionale, mentre le altre organizzazioni hanno basato le loro regole su una pressione sonora media lineare per metro quadrato, ad esempio misurando l'esposizione al rumore in Pa 2 h. Questi due sistemi hanno uscite del rivelatore radicalmente diverse, la differenza è funzione della natura del rumore, ei due metodi sono incompatibili, sebbene la tolleranza dello strumento possa mascherare la differenza in alcuni casi.
Infine, gli standard americani ANSI richiedevano che il microfono fosse calibrato da un'onda di incidenza casuale - cioè, suono proveniente da tutte le direzioni, mentre gli standard internazionali richiedono un'onda piana unidirezionale, queste due concezioni sono quindi nuovamente incompatibili.
L'unica costante tra questi standard è che entrambi utilizzano la ponderazione di frequenza A, sebbene sia stata specificata, in modo leggermente diverso negli Stati Uniti.
Ciò significa che l'utente deve specificare in base a quale standard desidera utilizzare il suo dosimetro, poiché ogni paese potrebbe - e talvolta ha effettivamente la propria legislazione per eseguire tali misurazioni. In ogni regione, a volte limitata a piccole popolazioni in luoghi come l'Australia occidentale, di solito esiste un unico standard legalmente applicabile che può essere molto diverso da quello di un paese adiacente. Sebbene queste differenze siano state spiegate al momento della loro implementazione, gli utenti generalmente non sono sufficientemente informati su questi problemi e questo ha portato a molti errori di misurazione.
I cinque parametri principali nei diversi standard sono:
Ce ne sono ovviamente altri, come il livello massimo misurato una volta, il livello di picco, ecc.
Al fine di ridurre le opzioni dello strumento da produrre, alcune società commerciali producono unità "universali" in cui tutte queste variazioni possono essere selezionate dall'utente. Quando la misurazione del rumore non è stata ben compresa, tale complessità è chiaramente in contrasto con risultati accurati e molti aneddoti riportano esempi degli enormi errori che ne derivano; pochissimi utenti non qualificati sono in grado di comprendere i complessi problemi che si presentano.
L'ente internazionale che specifica i requisiti tecnici di strumenti quali fonometri e dosimetri è la Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC), con sede a Ginevra, mentre il metodo di utilizzo è normalmente specificato da uno standard ISO. Tuttavia, in alcune regioni amministrative particolari, si applicano le leggi locali e sia gli standard IEC che ISO hanno solo lo status di "raccomandazioni", quindi i paesi potrebbero - e hanno - le proprie regole - molte delle quali sono tecnicamente imperfette e in alcuni casi scientificamente insostenibile. Ogni nuova formula normativa rendeva quindi più incomprensibile la nozione di percentuale di dose. La dose "100%" era diversa nei diversi paesi, ma molti utenti non riuscivano a capirlo e continuavano ad acquistare dosimetri economici realizzati negli Stati Uniti d'America, dove il "100%" non era rispettato. sottovalutato il livello di esposizione al rumore.
Durante gli anni '80 e '90 molti lavoratori - presi dalla Scandinavia - sostenevano che il limite di "90 dBA" per 8 ore era troppo alto e che anche un numero inaccettabile di lavoratori era a rischio di danni all'udito a questi livelli. Il livello di 85 dB (A) per 8 ore è stato riconosciuto come un criterio più affidabile. Successivamente, l'UE ha persino abbassato il limite a una soglia ancora più bassa di 80 dB (A) che esiste ancora oggi, come affermato nel "The Control of Noise at Work Regulations 2005" nel Regno Unito. Queste normative seguono da vicino la direttiva europea 2003/10 / CE, comunemente nota come direttiva sugli agenti fisici.
Un'ulteriore complicazione per i progettisti di fonometri è la consapevolezza che un singolo picco di rumore molto elevato può danneggiare l'udito istantaneamente, quindi un limite inizialmente fissato dalla Comunità Europea in modo che nessun lavoratore sia mai esposto a una pressione sonora di picco superiore a 200 Pa. - equivalente a 140 dB o 20 μ Pa - e che questo livello dovrebbe essere misurato senza utilizzare la ponderazione in frequenza. Sebbene questa fosse una buona idea, era palesemente una sciocchezza poiché una pressione sonora di 200 Pa poteva essere generata da un treno che attraversava un tunnel, chiudeva una porta, ecc. Infatti molte cose ogni giorno potrebbero causare una tale onda di pressione al di sotto delle frequenze udibili in grado di provocare danni all'udito. Pertanto, la ponderazione di frequenza C è stata specificata per misurare il livello di picco poiché ha uno spettro di frequenza piatto compreso tra 31 Hz e 8 kHz . Tuttavia, questa ponderazione consente il passaggio di una quantità significativa di energia e una nuova ponderazione di frequenza Z (zero) è stata specificata da IEC 61672: 2003 perché il suo spettro di risposta è piatto almeno tra 20 Hz e 10 kHz .
Per cercare di semplificare la situazione, nel 1980 il Gruppo di Lavoro N ° 4 del Comitato Tecnico N ° 1 dell'IEC, 0 iniziò a redigere un nuovo standard per i dosimetri, ma decise per molte ragioni, di richiedere che un nuovo, più lungo - ma più significativo: assegna un nome al Personal Sound Exposure Meter (PSEM) da utilizzare. Il gruppo di lavoro era composto principalmente da ingegneri responsabili della progettazione di strumenti di misura in aziende internazionali produttrici di fonometri in collaborazione con ricercatori di diversi laboratori nazionali di acustica e alcuni accademici. Il risultato dei loro sforzi è stato IEC 61252: 1993, l'attuale standard SEMC. Tollera le incertezze di misura corrispondenti a quelle di un fonometro di classe 2 - ex tipo 2 -, ma poiché è destinato ad essere indossato sul corpo, le sue caratteristiche direzionali sono state allentate.
La misura che molti scienziati prediligono è semplicemente il livello di esposizione sonora in pressione sonora al quadrato per unità di tempo, ad esempio Pa 2 h, che viene utilizzato nello standard SEMC e quindi ha portato alla rimozione di tutte le varie opzioni di misurazione. Tuttavia, per la legislazione sulla salute e sicurezza sul lavoro in Europa la misura scelta è quella del livello giornaliero di esposizione individuale al rumore, il LEP, d, che corrisponde al LEX, d per 8h così com'è. dalla norma internazionale ISO 1999: 1990 clausola 3.6 ed espressa in decibel (A) (ponderazione di frequenza A). In poche parole, è il livello di esposizione sonora normalizzato espresso in decibel.
I dosimetri erano originariamente progettati per essere indossati su una cintura con un microfono attaccato all'alloggiamento del dosimetro e attaccato alla spalla, il più vicino possibile all'orecchio. Questi dispositivi sono stati indossati per tutta la durata del turno di lavoro e alla fine della giornata davano un risultato espresso inizialmente come percentuale della dose autorizzata, oppure in altra unità di esposizione sonora. Questi strumenti sono stati il mezzo più comune per eseguire le misurazioni richieste per la conformità legale negli Stati Uniti, ma in Europa è stato a lungo preferito l'uso del fonometro convenzionale. C'erano molte ragioni per questa pratica, ma in generale, in Europa, i dosimetri erano diffidati per diversi motivi, tra i quali si possono enumerare i seguenti:
Negli Stati Uniti, dove veniva prodotta la maggior parte dei primi dispositivi, queste obiezioni non sembravano avere molta importanza.
Per superare la riluttanza europea, i dosimetri sono diventati più piccoli e hanno iniziato a essere in grado di memorizzare dati, che includevano la storia dell'esposizione al rumore, generalmente sotto forma di brevi Leq. Questi dati potrebbero essere trasferiti a un personal computer per tracciare la curva precisa di esposizione al rumore ogni minuto. Il metodo solitamente utilizzato permetteva di memorizzare i dati sotto forma di brevi Leq, un concetto francese che ha contribuito a introdurre l'informatica nel campo dell'acustica. Inoltre, i dosimetri iniziarono a incorporare un secondo canale di ponderazione della frequenza C che consentiva la visualizzazione del livello di picco reale. Al momento della pubblicazione dello standard SEMC, molti grandi produttori di fonometri, sia in Europa che negli Stati Uniti, avevano commercializzato un dosimetro nella loro area di influenza. Nella Figura 2 è mostrato un cosiddetto dosimetro di rumore tradizionale
La successiva svolta tecnologica è avvenuta nel corso degli anni '90, quando il Dipartimento del Commercio e dell'Industria del Regno Unito ha assegnato una sovvenzione SMART a Cirrus Research Plc per la ricerca sulla progettazione di un dosimetro ultra-miniaturizzato. Doveva essere così piccolo e leggero da non influenzare il comportamento del lavoratore e non avere un cavo per microfono. Il dispositivo (fig. 3) - il primo vero dosimetro a badge - è un dispositivo a doppio canale in grado di soddisfare tutti i requisiti della direttiva europea e anche le esigenze del mercato per la memorizzazione dei dati. Il dispositivo non ha un display integrato, né alcun controllo accessibile, quindi i lavoratori non sono tentati di visualizzare e "modificare" i dati. Si è preferito che i dati venissero trasmessi a distanza e il dispositivo fosse controllato da un collegamento a infrarossi.
Oggi, questi dispositivi sono disponibili da diversi produttori - con una versione base di una garanzia di sicurezza intrinseca per l'uso in atmosfere pericolose. Alcuni dispositivi più sofisticati dispongono di canali aggiuntivi per memorizzare le informazioni sullo stato della batteria, allarmi "fuori portata" e alcuni sono compatibili sia con gli standard OSHA negli Stati Uniti che con le norme dell'UE sull'uguaglianza energetica. Altri tengono presente la "Cronologia delle misurazioni", in cui il livello di esposizione viene memorizzato minuto per minuto per la durata del turno di lavoro, consentendo ai tecnici della salute e della sicurezza di determinare il momento esatto dell'esposizione. Qualsiasi rumore ad alta energia si verifica e può aiutarli determinarne l'origine.
L'ultima innovazione nel design del dosimetro di rumore consente un approccio multi-punto per valutare l'esposizione quotidiana al rumore dei lavoratori. Questo approccio si basa sull'installazione di una serie di dosimetri dotati di un collegamento wireless ( Bluetooth ), collegati a un dispositivo portatile ( PDA ) (fig. 4).
I principali produttori menzionati di seguito sono tra coloro che offrono le attuali tecnologie PSEM e dichiarano di essere conformi allo standard IEC 61252: 1993. E che sono stati coinvolti nello sviluppo dello standard PSEM, ed è in queste aziende - tra le altre - che sono stati nominati ingegneri per il gruppo di lavoro internazionale.
Un altro importante produttore produce strumenti che dichiarano di essere conformi ai requisiti dello standard, ma non sono stati coinvolti nella preparazione dello standard.