Riduzione del rischio di esposizione al rumore e di infortuni sui luoghi di lavoro tramite interventi di bonifica acustica

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1 Riduzione del rischio di esposizione al rumore e di infortuni sui luoghi di lavoro tramite interventi di bonifica acustica C. Lamberini 1, R. Fabiani 1 L. Poderini 1, E. Crisostomi 1, S. Luzzi 2, 1 B-BEng - 2 Vie En.Ro.Se. Ingegneria Introduzione L elevata rumorosità dei luoghi di lavoro, oltre ad esporre il personale a danni uditivi ed extra-uditivi e, in modo diretto o indiretto, può essere causa di infortuni anche gravi per il personale addetto. Come previsto da D.Lgs. 81/2008 e s.m.i., le aziende devono intervenire per riportare i livelli di esposizione al rischio rumore al di sotto dei livelli corrispondenti ai limiti inferiori di azione attraverso azioni tecniche e organizzative che riguardano l ambiente, le postazioni e le attrezzature di lavoro. Possono altresì decidere, ove i suddetti interventi, comunque preferibili per la loro efficacia generale non siano attuabili, di dotare il proprio personale di Dispositivi di Protezione Individuale (DPI) antirumore, specificamente progettati e realizzati per funzionare in un determinato ambiente e in particolari condizioni. In questa memoria viene presentato un caso studio che mostra come oggi sia possibile ottimizzare le prestazioni di tali dpi con l ausilio di sale test realizzate con sistema BOXY. Come è noto però, i DPI non sono la soluzione più efficace in termini di prevenzione dei rischi derivanti dallo svolgere attività lavorative in ambienti rumorosi e, anche ove correttamente dimensionati e indossati, rimangono una soluzione al ricettore, ovvero un rimedio individuale legato all utilizzo del dispositivo da parte del singolo lavoratore. Sono dunque preferibili gli interventi di mitigazione del rumore in situ, che riguardano direttamente le sorgenti e le vie di propagazione del rumore all interno degli ambienti di lavoro. In questa memoria vengono quindi proposti alcuni strumenti modellistici innovativi che prevedono un analisi generale dell ambiente in cui si collocano le sorgenti rumorose, con definizione dei contributi più significativi, e conseguente progettazione e realizzazione degli interventi di mitigazione. Tali modelli consentono di poter progettare e realizzare interventi di bonifica acustica in ambito industriale secondo due diversi tipi di approccio: a) interventi finalizzati alla riduzione della pressione sonora in postazione operatore: attraverso l apposizione di opportuni sistemi di schermatura, comprendenti vere e proprie barriere acustiche o altri elementi schermanti, lungo i cammini sonori per ridurre la propagazione del suono per via aerea e strutturale; b) interventi diretti alla sorgente, comprendenti sistemi costituiti da cabine e tunnel insonorizzanti con accessi controllati alle aree di rischio ed eventuale sistema di trattamento aria. Nel secondo caso studio si vedrà l applicazione delle varie fasi della progettazione acustica degli interventi di bonifica, considerando lo specifico caso di una scuola. Nel terzo caso studio qui presentato si parlerà di una bonifica acustica realizzata nei reparti produttivi di una azienda multinazionale, dove la bonifica ha consentito: - l azzeramento del numero di infortuni sul luogo di lavoro; - la drastica riduzione del rischio di danno biologico dovuto all esposizione al rumore del personale; - un incremento della produttività di oltre il 10%; - un sensibile miglioramento della qualità produttiva. Analisi acustica e progettazione delle bonifiche acustiche negli ambienti di lavoro In generale, l analisi acustica e la progettazione degli interventi di mitigazione in ambienti di lavoro, con particolare riferimento agli ambienti chiusi o rappresentabili come tali secondo le definizioni e i parametri dell acustica architettonica, comprende una prima fase di raccolta dai mediante rilievi geometrici ed esami a vista dell ambiente, volti a considerare forma, dimensioni e caratteristiche acustiche degli elementi edilizi, degli impianti e degli arredo e acustici. Si studiano così le caratteristiche di emissione delle sorgenti (potenza sonora, direttività, etc.) eventualmente procedendo alla loro caratterizzazione a partire da misure di pressione sonora o di intensimetria. Il metodo più usato per la caratterizzazione delle sorgenti si basa sulle procedure di calcolo previste dalla Norma UNI EN

2 ISO 3744, che si basano su un reticolo di postazioni di misura. A queste si aggiungono misure e calcoli che portano a individuare la eventuale debolezza strutturale delle partizioni edilizie, con riferimento ai parametri definiti come requisiti acustici passivi dal D.P.C.M. 5/12/97 e dalla Norma UNI riguardante la classificazione acustica degli edifici. Proprio facendo riferimento alla normativa specifica per la valutazione e verifica in opera dei requisiti acustici passivi si ottengono informazioni importanti sulle caratteristiche di isolamento acustico (e quindi di possibile trasmissione del rumore) fra partizioni diverse dello stesso ambiente di lavoro. Particolare attenzione è poi data al rilievo fonometrico e al calcolo dei tempi di riverberazione, che definiscono la propagazione all interno dello spazio lavorativo chiuso, mediante le modalità di trasmissione diretta o riverberata da superfici che riflettono l onda sonora in base alle caratteristiche dei materiali che le compongono. Se ci si riferisce ad ambienti ove l ascolto e la percezione del parlato e di altri suoni sono fondamentali e a lavoratori per i quali la voce e l affaticamento vocale sono elementi di valutazione importanti (si pensi agli insegnanti e ai musicisti e, come ambienti, alle aule scolastiche e alle sale prove dei teatri), la misura dei tempi di riverberazione e degli altri parametri dell acustica architettonica (intelligibilità del parlato, chiarezza) portano un contributo decisivo alla corretta progettazione dell ottimizzazione acustica. L insieme di queste misure di emissione e di trasmissione del rumore, unito a quello delle misure dei livelli equivalenti in postazione operatore e nelle aree di rumorosità diffusa, destinate al calcolo dei livelli di esposizione LEX,8h previsti dalla legge, determina una prima mappatura acustica dell ambiente di lavoro e consente l individuazione e la delimitazione delle aree critiche. La fase successiva è quella che porta alla costruzione del modello tridimensionale dell area di interesse che può coincidere con l intero stabilimento con tutte le sue partizioni o solo con una porzione di esso, ove si sono identificate condizioni di rischio derivanti da rumorosità eccessiva. E conveniente fin da questa fase considerare e inserire nel modello le sub-aree di intervento corrispondenti agli scenari acusticamente critici che possono risultare tali dal confronto dei due citati insiemi di misure fonometriche. Nella definizione delle aree critiche si deve tener conto, includendole per quanto possibile nel modello, anche delle esigenze funzionali e degli eventuali vincoli conseguenti, che dipendono dal tipo di attività lavorativa. Si procede all inserimento delle sorgenti e della loro caratterizzazione in termini di potenza sonora emessa e di direttività, all interno del modello, che viene validato per confronto con misure di pressione sonora effettuate nelle aree di propagazione. Il modello di calcolo impiegato negli ambienti chiusi è normalmente di tipo pyramid tracing e consente di tenere conto di tutti quei fenomeni sonori quali la riflessione, la diffusione e la diffrazione, particolarmente importanti nella previsione dei livelli di rumore negli ambienti confinati. Per quanto riguarda la progettazione di dettaglio degli interventi, per gli interventi sull ambiente ci si riferisce in maniera efficace al modello di calcolo precedentemente descritto. Per la progettazione degli interventi diretti sulla sorgente tale modello permette di definire le caratteristiche acustiche intrinseche del sistema impiegato (schermo, cabinatura, ecc.) per l attenuazione del rumore della macchina stessa. A partire da tali dati si procederà alla progettazione esecutiva dell intervento sulla macchina. Le diverse ipotesi soluzioni progettuali per la mitigazione del rumore vengono quindi evidenziate e si procede alla pianificazione della bonifica secondo una scala di priorità basata sulla fattibilità tecnica e sulla sostenibilità economica. Successivamente alle realizzazione degli interventi, come stabiliti in fase di progettazione esecutiva delle soluzioni prescelte per la mitigazione del rumore, è possibile valutarne l efficacia mediante misure post operam. Progettazione di cabine silenti per la insonorizzazione di macchinari industriali con il sistema BOXY La progettazione esecutiva di una cabina silente per bonifiche acustiche industriali richiede l integrazione di numerosi e differenti elementi, di natura anche molto diversa da quella acustica. Rinchiudere un macchinario in una cabina silente può essere visto a priori come un intralcio alle ordinarie operazioni di controllo e gestione della produzione, oltre che ai fondamentali servizi di manutenzione dei macchinari; in realtà, se ben ideate e progettate, le cabine silenti possono essere realizzate con il sistema BOXY per adattarsi a pressoché qualsiasi tipo di realtà industriale, come faremo vedere più avanti con la presentazione di alcuni casi studio. Ma cosa vuol dire realizzare una cabina silente con sistema BOXY? BOXY è un sistema costruttivo per la realizzazione di cabine silenti modulari con prestazioni acustiche in opera certificate, in termini di potere fonoisolante e tempo di riverberazione interna, dall Ente Notificato Europeo RINA. L azienda B-BEng ha sviluppato un software per la progettazione di cabine silenti realizzate con sistema BOXY ; in altri termini, un software per la progettazione di cabine silenti con prestazione acustica certificata dal RINA.

3 L applicativo BOXY CAD, che andremo di seguito a presentare, consente di progettare interventi complessi di mitigazione della rumorosità dei macchinari nel rispetto delle necessità operative e manutentive e delle imprescindibili condizioni di sicurezza. BOXY CAD è stato sviluppato dall azienda B-BEng su base AutoCAD di Autodesk; oltre a garantire la certificazione della prestazione acustica, BOXY CAD consente già in fase di progettazione di determinare esattamente i costi e le tempistiche di installazione. Le funzioni e i contenuti del BOXY CAD sono interattivi, in linea con l approccio BIM (Building Information Modeling); è pertanto possibile, per una qualsiasi figura professionale coinvolta, interrogare il progetto per avere informazioni su un qualsiasi suo componente per tutto il ciclo di vita dell opera. In ambito industriale, la progettazione tramite BOXY CAD parte dal layout 2D della zona da bonificare; tale disegno viene usualmente messo a disposizione dalla azienda, ma può essere preparato dal professionista incaricato a seguito di rilievi geometrici in situ. Dal layout 2D si passa alla elaborazione con AUTOCAD del modello tridimensionale, dopodiché si dovranno posizionare sulla parte perimetrale i vari accessi pedonali/carrabili necessari, siano essi porte manuali o cancelli motorizzati. A questo punto entra in scena il BOXY CAD, tramite il quale si vanno a posizionare i vari moduli BOXY, dimensionandoli in funzione degli spazi necessari: Figura 1 Esempio di inserimento piantina e modello serie BOXY -B Figura 2 Esempio di elaborato grafico BOXY CAD

4 L elaborato grafico non è l unico esito della progettazione tramite BOXY CAD: il progettista ottiene anche altre informazioni circa le tempistiche di posa in opera, il costo dell installazione, i volumi di trasporto ecc. Il dispositivo/cabina disegnato utilizzando BOXY CAD è infatti contrassegnato da un codice che, inserito nell apposita sezione del portale tecnico genera una scheda tecnico-economica interattiva che completa gli output della progettazione: Figura 3 Esempio di scheda tecnico-economica SHERPA Casi Studio Il primo caso studio riguarda la progettazione di una cabina acustica per i collaudi dei nuovi DPI ANTIRUMORE prodotti da una azienda leader mondiale nel proprio settore. Le esigenze erano quelle di poter riprodurre, in ambiente protetto, lo scenario acustico presente in orario lavorativo all interno di un qualsiasi stabilimento industriale, per poi andare a testare l efficacia della cuffia: tramite un sistema di microfoni collegati ad un sistema di acquisizione ed elaborazione dati facendola indossare al personale addetto ai test, che molte volte è costituito da collaudatori dell azienda acquirente La cabina doveva presentare, secondo le richieste della Committenza, le seguenti caratteristiche: - Isolamento acustico idoneo a proteggere gli ambienti circostanti in presenza di una pressione sonora in cabina sino a 110 db - Ricambio aria silenziato, per garantire il comfort dei collaudatori presenti all interno della cabina per tutta la durata dei test - Superfici ampiamente vetrate per ragioni di vivibilità della cabina e, non ultimo, di estetica La soluzione è stata individuata in una cabina BOXY con prestazione acustica passiva parametrica certificata dal RINA, visto che tale soluzione dà ampie garanzie in termini di potere fonoisolante in opera già in fase di definizione del progetto.

5 L equipaggiamento di acustica attiva della cabina è schematizzato nella figura seguente: Figura 4 Sistema di acustica attiva per cabina test DPI antirumore Il cuore del sistema è costituito da un PC al quale vengono demandate 2 funzioni principali: 1. Inviare ai diffusori amplificati in cabina, un segnale sonoro selezionabile da un set di suoni campionati 2. Acquisire i segnali del microfono di riferimento e di quello interno al manichino, eseguirne una FFT in bande d ottava e produrre un elaborato grafico come quello riportato in fig. 5 Figura 5 Grafico relativo alla attenuazione di pressione sonora propria della cuffia sotto test

6 Oltre a consentire i test qualitativi in una condizione assolutamente migliore rispetto a quanto veniva fatto in precedenza, la configurazione della stazione ha suggerito ulteriori sviluppi nell ottica di migliorare il sevizio al cliente; acquisendo, infatti, il rumore originale del sito oggetto di analisi, possiamo riprodurlo con buona fedeltà all interno della stazione BOXY e testare quale DPI sia il più adatto allo scopo. E possibile tracciare poi lo storico delle prove effettuate in cabina con registrazione anagrafe contatto della persona che ha utilizzato il sistema e possibilità, da parte dello stesso soggetto, di dare una valutazione soggettiva (1-5 stelle + commento) per la prova effettuata Figura 6 Interno dell area test BOXY per DPI uditivi Figura 7 Area test BOXY per DPI uditivi Il secondo caso studio riguarda la progettazione del miglioramento acustico di una serie di ambienti scolastici appartenenti al plesso scolastico del Comune di Rignano sull Arno in provincia di Firenze. L intervento è stato effettuato nell ambito del finanziamento che la Regione Toscana assegna ai comuni che hanno individuato all interno del proprio Piano Comunale di Risanamento Acustico, alcuni interventi, la cui priorità viene calcolata in modo univoco su base regionale e inserita in una opportuna graduatoria. Il progetto acustico, eseguito mediante la procedura descritta nel secondo paragrafo di questa memoria ha portato all individuazione di una serie di interventi che si inquadrano nell ottica di miglioramento dei requisiti acustici passivi dell edificio scolastico, in particolare dell isolamento acustico di facciata, a protezione dei rumori (stradale e ferroviario) provenienti dall esterno, e dell isolamento acustico fra aule adiacenti. A questi si uniscono altri interventi, aventi caratteristiche di miglioramento del comfort acustico interno e di riduzione dello sforzo vocale degli insegnanti. Nella figura 5 8 sono rappresentati gli interventi eseguiti, con le rispettive localizzazioni e caratteristiche acustiche. In particolare (a) i serramenti antirumore volti al miglioramento dell isolamento di facciata, (b) i serramenti interni, individuati come elemento debole nella trasmissione del rumore dal corridoio e, attraverso questo, tra aule adiacenti e (c) gli interventi di correzione acustica per il miglioramento della qualità dell ascolto del parlato e la riduzione dell affaticamento vocale, consistenti nell apposizione di controsoffitti e baffles

7 opportunamente dimensionati. Figura 8 Interventi di risanamento di aule scolastiche

8 Gli interventi eseguiti secondo la sopra descritta metodologia di progettazione hanno prodotto risultati notevoli in tutte le situazioni, riportando i valori di isolamento acustico a livelli tali da garantire il pieno rispetto dei limiti previsti dalla normativa, a cui si è aggiunto il beneficio energetico derivante dall incremento dell isolamento termico. Nella figura 6 sono riportate le curve che rappresentano il calcolo dell indice dell isolamento acustico di facciata nelle configurazioni ante operam e post operam. Si nota che l intervento ha determinato un miglioramento di circa + 17 db nell indice isolamento acustico standardizzato (normalizzato) di facciate D2m,nT,w, come definito dalla norma EN ISO 140-5, che con la sostituzione dei serramenti è passato da un valore D2m,nT,w = 26 (-1; -2) db a un valore D2m,nT,w = 43 (-3; -4) db Figura 9 Confronto fra la curve dell isolamento di facciata e fra i tempi di riverberazione ante e post operam L intervento ha prodotto un netto miglioramento della qualità acustica delle aule. La bontà dell ascolto e la riduzione della fatica e dello sforzo vocale sono state evidenziate dalle insegnanti e confermate dal RSPP. Sempre nella figura 6 9 è rappresentato, in forma comparata, il miglioramento del tempo di riverberazione TR che è passato da un valore di TR medio pari a 2.79 secondi nelle condizioni ante operam a un valore di TR medio pari a 0.79, livello ottimale che soddisfa il limite posto dal DM sull edilizia scolastica.

9 Il terzo caso studio riguarda la bonifica dello stabilimento produttivo di una azienda leader mondiale per la produzione di materiali per l edilizia a secco. L elevato livello di pressione sonora in ambiente provocata dalle linee produttive, che si manteneva costantemente intorno ai 75dB(A) nella postazione operatore per la durata dell intero turno lavorativo, obbligava il personale addetto ad indossare i DPI antirumore, in un contesto caratterizzato, fra l altro, dal continuo traffico di mezzi di movimentazione interna; tale situazione favoriva il verificarsi di infortuni sul posto di lavoro, alcuni dei quali anche gravi. Dopo una accurata analisi della situazione, la Committenza ha optato per procedere ad una bonifica acustica mediante un intervento di cabinatura complessiva delle sorgenti emissive di rumore. Nella definizione delle varie proposte da sottoporre alla Committente, si è dovuto tenere in debito conto anche esigenze non direttamente correlate all acustica, in particolare: necessità di poter agevolmente monitorare la linea con continuità e in condizioni di sicurezza da parte degli operatori necessità di poter consentire, al personale addetto e ai mezzi di movimentazione interna, un agevole accesso ai macchinari per le ordinarie e straordinarie opere di manutenzione necessità di poter accedere alla linea per le operazioni di carico dei coils di lamiera e per lo scarico del prodotto tagliato in condizioni di sicurezza Dopo la fase relativa alle misurazioni acustiche, si è proceduto alla definizione della soluzione tecnicocommerciale con la Committenza, per poi passare alla fase di progettazione esecutiva che si è articolata nelle seguenti fasi: - acquisizione layout in formato dwg della linea dalla Committenza - rilievi geometrici in situ della zona occupata dalle sorgenti emissive, per verificare l attendibilità del layout acquisito dalla Commitenza - definizione perimetrale e volumetrica della cabinatura - elaborato 3D realizzato con AUTOCAD - posizionamento delle sorgenti di rumore all interno dell elaborato grafico; - posizionamento delle postazioni di lavoro all interno dell elaborato grafico; - posizionamento degli accessi laterali e superiori necessari per il personale, i mezzi di movimentazione interna e il carroponte - posizionamento di ampie visive laddove necessario - posizionamento degli elementi laterali e superiori della cabina con BOXY CAD Figura 10 Progettazione esecutiva del dispositivo/cabina Nelle foto seguenti si può vedere un raffronto tra la situazione esistente sulla linea prima dell intervento e quella successiva al completamento della bonifica acustica:

10 Figura 11 Situazione d insieme iniziale Figura 12 Situazione d insieme finale Figura 13 Postazione operatore, situazione iniziale Figura 14 Postazione operatore, situazione finale Figura 15 Scarico tagliato, situazione iniziale Figura 16 Scarico tagliato, situazione finale

11 I risultati conseguiti si sono confermati in linea con quanto atteso, se non addirittura migliori: - attenuazione di oltre 25 db(a) della pressione sonora nella postazione operatore - perfetta operatività della linea da parte del personale addetto, grazie al generoso impiego di grandi visive realizzate in vetro camera antiriflesso extra-chiaro, ad una adeguata illuminazione dell interno della cabinatura appositamente progettata per lo scopo, e ad un sistema di ricambio e trattamento aria per l evacuazione di vapori e condensa dall interno dell ambiente cabinato - perfetta manutenibilità dei macchinari grazie alla realizzazione di accessi (porte a singola e doppia anta, cancelli scorrevoli motorizzati) dotati di interblocchi di sicurezza; l insieme cabina/interblocchi di sicurezza è andato a sostituire le vecchie carterature di protezione, aumentando il livello di sicurezza dell intero reparto - operazioni di carico dei coils e di evacuazione del materiale tagliato in condizioni di sicurezza totale - azzeramento del numero annuo di infortuni sul lavoro e drastico miglioramento delle condizioni lavorative del personale addetto, che lavora adesso senza la necessità di indossare i dpi antirumore - aumento di circa il 10% della produttività, grazie alle migliori condizioni lavorative ambientali e agli aumentati livelli di sicurezza - miglioramento della qualità dei prodotti, per gli stessi motivi di cui al punto precedente Conclusioni Nella presente memoria sono state presentate alcune metodologie per l analisi e la progettazione di interventi di mitigazione acustica in ambienti chiusi e confinati, aventi caratteristiche ed esigenze funzionali diverse. Sia nel caso delle applicazioni in ambito industriale che in quello dell edilizia scolastica, il miglioramento e risanamento acustico delle strutture esistenti, così come la progettazione acustica di nuove strutture partono dalla considerazione di due piani di intervento distinti: il primo che prevede un analisi acustica generale dell ambiente che consideri sia come rilievi geometrici e materici che come campagne di misurazione fonometrica, tutti gli aspetti della propagazione del suono e del rumore e tutti gli elementi che la condizionano, il secondo che riguarda la progettazione acustica e civile degli interventi di dettaglio che riguardano le sorgenti e i cammini di propagazione. In entrambi i piani l approccio che comprende la modellazione della propagazione associata ai parametri dell acustica edilizia e architettonica (rispetto dei requisiti acustici passivi degli edifici, dei livelli di isolamento previsti per le diverse destinazioni d uso, dei tempi di riverberazione) è stato implementato attraverso l impiego di software specifici e di una applicazione innovativa che consente di progettare sistemi complessi con prestazione acustica certificata. BIBLIOGRAFIA 1. Decreto Legislativo n. 81 / 2008 Testo unico in materia di sicurezza sul lavoro. 2. D.M Norme tecniche aggiornate relative all'edilizia scolastica, ivi compresi gli indici di funzionalità didattica, edilizia ed urbanistica, da osservarsi nella esecuzione di opere di edilizia scolastica 3. Norma UNI Acustica in edilizia - Classificazione acustica delle unità immobiliari - Procedura di valutazione e verifica in opera. 4. Norma UNI EN ISO 3744:2010 Acustica - Determinazione dei livelli di potenza sonora e dei livelli di energia sonora delle sorgenti di rumore mediante misurazione della pressione sonora. 5. Norma UNI EN ISO 12001:2009 Acustica - Rumore emesso dalle macchine e dalle apparecchiature - Regole per la stesura e la presentazione di una procedura per prove di rumorosità. 6. S. Luzzi, L. Busa, F. Borchi, A room acoustics approach for reducing noise in complex industrial scenarios, 21st International Congress on Sound and Vibration, Beijing (2014). 7. S. Luzzi, L. Busa, A. Rogers, Acoustic design of public spaces, Rivista Italiana di Acustica, Italian Journal of Acoustics, Vol.37, no. 3-4, 35-42, (2013). 8. S. Luzzi, Vivere e Lavorare in Sicurezza, Ed. San Marco, Bergamo, Italy, , (2012). 9. C. Lamberini, L. Grassi, Area Test Desmoacustica per collaudo di microturbina pneumatica per trapano odontoiatrico, NI Days 2012 Forum tecnologico sulla progettazione grafica di sistemi 2012, 34-35, (2012).