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Rischi da ultrasuoni e infrasuoni
Il suono è un'onda elastica longitudinale che si propaga in un mezzo (aria, acqua, solidi).
La distinzione tra udibile, infrasuoni e ultrasuoni dipende esclusivamente dalla frequenza (f), misurata in Hertz (Hz).
L'orecchio umano giovane e sano percepisce frequenze comprese tra 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz). Sotto i 20 Hz parliamo di infrasuoni; sopra i 20 kHz di ultrasuoni.
Gli infrasuoni sono caratterizzati da grandi lunghezze d'onda (lambda). Questo permette loro di aggirare ostacoli e viaggiare per lunghe distanze con pochissima perdita di energia. Sono difficili da schermare poiché attraversano facilmente le pareti comuni
Gli ultrasuoni hanno lunghezze d'onda molto corte. Si propagano in modo quasi rettilineo (similmente alla luce) e vengono facilmente riflessi o assorbiti da barriere solide o anche solo dall'aria su lunghe distanze.
| Parametro | Infrasuoni | Ultrasuoni |
| Frequenza (f) | Inferiore a 20 Hz | Superiore a 20.000 Hz (20 kHz) |
| Lunghezza d'onda (lambda) | Molto grande: da 17 metri (a 20 Hz) fino a oltre 170 metri. | Molto piccola: da 17 millimetri (a 20 kHz) a pochi micrometri. |
| Attenuazione nell'aria | Minima: possono viaggiare per chilometri senza perdere energia significativa. | Elevata: l'aria assorbe rapidamente l'energia; l'intensità cala drasticamente con la distanza. |
| Capacità di schermatura | Difficile: attraversano pareti, vetri e barriere comuni per diffrazione e trasmissione ossea. | Facile: barriere sottili (plexiglass, lamiere, coperchi) sono sufficienti a bloccare l'onda. |
| Interazione con gli ostacoli | Diffrazione: "aggirano" gli ostacoli di dimensioni medie e grandi. | Riflessione: si comportano come raggi luminosi, rimbalzando sulle superfici solide. |
| Percezione umana | Percepiti come vibrazioni dal corpo (torace, addome) o senso di pressione. | Non udibili, ma possono causare calore o fastidio/fischio riflesso (sub-armoniche). |
Ma quali potrebbero essere le sorgenti di emissione?
Gli infrasuoni sono spesso prodotti da macchine di grandi dimensioni (motori navali, turbine, grandi ventilatori), mentre gli ultrasuoni sono legati a tecnologie specifiche come vasche di lavaggio, saldatrici per plastica e strumenti di diagnostica non distruttiva.
Sorgenti tipiche di infrasuoni nell'industria:
- Grandi motori diesel, compressori a pistoni;
- Ventilatori di grandi dimensioni, turbine eoliche;
- Sorgenti naturali (vento, tuoni).
Sorgenti tipiche di ultrasuoni nell'industria:
- Vasche di lavaggio a ultrasuoni;
- Saldatrici per materie plastiche o metalli;
- Sistemi di taglio e nebulizzazione.
Effetti sulla salute delle persone
L'interazione di queste onde con il corpo umano non avviene solo attraverso l'orecchio, ma può coinvolgere l'intero organismo.
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Meccanismi di danno: le onde possono causare danni per via meccanica (vibrazioni dei tessuti), termica (riscaldamento dovuto all'assorbimento di energia) o per risonanza;
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Patologie da infrasuoni: l'effetto principale è la risonanza degli organi interni. Frequenze tra 4 e 8 Hz possono entrare in risonanza con il torace e l'addome, causando senso di oppressione, nausea, disturbi dell'equilibrio e alterazioni del ritmo respiratorio. A livello psicologico, causano forte irritabilità e perdita di concentrazione;
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Patologie da ultrasuoni: sebbene non udibili, ad alti livelli possono danneggiare l'apparato uditivo (tinnito, ipoacusia). L'effetto termico è rilevante soprattutto in caso di contatto diretto (es. immersione delle mani in vasche a ultrasuoni), potendo causare danni cellulari e ossei. Sintomi comuni sono cefalea, vertigini e affaticamento.
La trasmissione dell'energia sonora (infrasonica o ultrasonica) al corpo umano avviene attraverso diverse modalità, ognuna delle quali attiva meccanismi biologici differenti. Comprendere queste distinzioni è fondamentale per scegliere i Dispositivi di Protezione Individuale (DPI) corretti.
- Trasmissione per via aerea: in questo caso, l'onda si propaga nell'aria e colpisce il lavoratore. Il corpo umano reagisce in due modi principali, attraverso l'apparato uditivo e attraverso la superficie cutanea;
- Trasmissione per contatto (vibrazioni): questa è la modalità più pericolosa perché l'energia viene trasferita direttamente dalla sorgente solida o liquida ai tessuti corporei senza l'attenuazione dell'aria.
Effetti meccanici e termici
Quando l'energia sonora entra nei tessuti, si trasforma producendo effetti biologici che possono essere sfruttati in medicina (es. ecografie o litotrisia) ma che nei luoghi di lavoro sono rischi da gestire.
Effetti Meccanici (risonanza e cavitazione)
Il danno meccanico è dovuto allo spostamento fisico delle particelle di tessuto.
- Risonanza (infrasuoni): ogni organo ha una sua frequenza naturale. Se un infrasuono coincide con quella frequenza (es. 4-8 Hz per l'addome), l'organo inizia a oscillare violentemente. Questo causa nausea, vomito e, a livelli estremi, micro-lesioni interne;
- Cavitazione (ultrasuoni): all'interno dei fluidi corporei o cellulari, l'onda ultrasonica può creare minuscole bolle di vapore. Quando queste bolle implodono, rilasciano onde d'urto microscopiche che possono distruggere le membrane cellulari.
Effetti termici (riscaldamento)
L'energia meccanica dell'onda viene dissipata nel mezzo sotto forma di calore a causa dell'attrito molecolare.
- Meccanismo: più è alta la frequenza (tipico degli ultrasuoni), maggiore è l'assorbimento di energia da parte dei tessuti molli;
- Danno: un innalzamento della temperatura locale sopra i 43°C può causare la denaturazione delle proteine cellulari. Nel contesto lavorativo, il rischio termico è particolarmente critico per gli occhi (rischio cataratta) e per i testicoli (sensibilità al calore), oltre che per le zone di contatto diretto.
Particolare attenzione va posta alle donne in gravidanza (rischio di malformazioni o stress fetale in caso di esposizione prolungata ad alti livelli) e a lavoratori con preesistenti patologie.
Il Quadro normativo di riferimento
In Italia, la protezione dei lavoratori contro gli agenti fisici è regolata dal Titolo VIII del D.Lgs 81/08 dove, all'articolo 181 (Valutazione dei Rischi) è stabilito che il Datore di Lavoro deve valutare l'esposizione a tutti gli agenti fisici, inclusi infrasuoni e ultrasuoni. La valutazione deve essere aggiornata ogni 4 anni o in caso di mutamenti tecnologici.
A differenza del rumore udibile, il D.Lgs 81/08 non riporta tabelle specifiche con valori limite per Ultrasuoni e Infrasuoni tuttavia, rimanda alle norme tecniche (ISO, UNI) e alle linee guida internazionali (ACGIH).
La valutazione deve essere effettuata da personale qualificato (Tecnico competente in acustica) utilizzando strumentazione specifica. Si utilizzano fonometri di Classe 1 dotati di microfoni speciali in grado di campionare frequenze molto basse o molto alte (fino a 40-50 kHz per gli ultrasuoni) con microfoni specifici per alte e basse frequenze.
La ISO 7196 specifica la curva di *ponderazione "G" per valutare il disturbo da infrasuoni mentre la UNI 11048 fornisce i criteri per la misurazione degli ultrasuoni in ambiente di lavoro.
(Nota *: la curva di ponderazione "G" è un filtro elettronico normalizzato utilizzato dai fonometri per misurare specificamente gli infrasuoni.)
Fondamentali sono anche le linee guida ACGIH che orniscono i TLV (Threshold Limit Values), ovvero i valori limite di soglia raccomandati per evitare danni alla salute. Ad esempio, per gli ultrasuoni a 20 kHz, il limite raccomandato è spesso fissato a 75-110 dB a seconda della durata e del tipo di esposizione.
Le linee guida della ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) sono il principale punto di riferimento internazionale (e tecnico-scientifico in Italia) per la gestione dei rischi da agenti fisici quando la legislazione nazionale (come il D.Lgs 81/08) non fornisce valori limite specifici. I TLV non sono "leggi", ma raccomandazioni basate sulla salute. Rappresentano i livelli di esposizione ai quali si ritiene che quasi tutti i lavoratori possano essere esposti ripetutamente, giorno dopo giorno, senza effetti negativi per la salute. In Italia, l'Art. 181 del D.Lgs 81/08 impone di valutare i rischi usando "appropriate norme tecniche e buone prassi", rendendo i TLV della ACGIH lo standard de facto.
Vediamo nel dettaglio:
Infrasuoni (da 1 Hz a 80 Hz)
Per le basse frequenze, l'ACGIH si concentra sulla prevenzione di effetti diretti sul corpo e sul sistema uditivo.
- Valore limite (Ceiling): il livello di pressione sonora non ponderato non deve superare i 145 dB nell'intervallo di frequenza tra 1 e 80 Hz;
- Picco: il valore di picco globale (non pesato) non deve superare i 150 dB;
- Obiettivo: evitare risonanze degli organi interni, senso di malessere fisico e potenziali danni strutturali all'orecchio medio;
Se la valutazione evidenzia un rischio per la salute, i lavoratori devono essere sottoposti a sorveglianza sanitaria da parte del Medico Competente.
Ultrasuoni (da 10 kHz a 100 kHz)
Per gli ultrasuoni, i limiti sono più complessi perché devono prevenire due tipi di danni: la perdita dell'udito (causata dalle componenti udibili o dalle sub-armoniche) e gli effetti soggettivi (nausea, cefalea).
| Frequenza (kHz) | TLV Ceiling (Livello di picco in dB) | Note |
| 10 - 20 kHz | 105 dB | Frequenze "limite" (ancora parzialmente udibili). |
| 25 - 100 kHz | 110 - 115 dB | Se esiste possibilità di contatto/accoppiamento con il corpo (es. acqua o solidi). |
| 25 - 100 kHz | 140 - 145 dB | Se l'esposizione è solo per via aerea (senza contatto diretto). |
Le linee guida ACGIH richiedono:
- Nessun contatto diretto: non si devono mai toccare le sorgenti (es. trasduttori o liquidi in vibrazione) poiché i limiti sopra citati valgono per la propagazione in aria. Il contatto diretto trasferisce molta più energia ai tessuti;
- Protezione dei sensibili: i limiti sono pensati per la popolazione lavorativa media; per lavoratori ipersensibili o donne in gravidanza, è prudente mantenere livelli significativamente inferiori ai TLV;
- Strumentazione: come detto poco fa la misura deve essere effettuata con fonometri in grado di analizzare lo spettro in terzi di ottava per identificare esattamente in quale frequenza ricade l'emissione.
Esistono altre linee guida come la ISO, l'ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) e l'INRS (Institut National de Recherche et de Sécurité).
Il confronto tra le linee guida ACGIH e ICNIRP (e altre organizzazioni come l'INRS francese o la ISO) è fondamentale perché, non essendoci limiti di legge stringenti nel D.Lgs 81/08, il tecnico deve scegliere lo standard più cautelativo o più aderente al contesto lavorativo.
La differenza di approccio tra le due è importante:
ACGIH (approccio americano)
- Focus: prevenzione della perdita dell'udito e degli effetti termici;
- Flessibilità: distingue nettamente tra esposizione con contatto fisico e solo aerea;
- Limiti più alti: tende a permettere livelli di pressione sonora più elevati nelle frequenze molto alte (>25 kHz), ritenendo l'aria un cattivo conduttore.
ICNIRP (approccio internazionale/protezionistico)
- Focus: protezione della popolazione generale e dei lavoratori;
- Prudenza: i limiti sono generalmente più bassi, specialmente intorno ai 20 kHz, dove il rischio di sovrapposizione con le frequenze udibili è alto;
- Criterio: si basa molto sulla prevenzione degli "effetti fastidiosi" (cefalea e nausea) che possono verificarsi molto prima del danno uditivo reale.
Confronto limiti per infrasuoni (< 20 Hz)
Per gli infrasuoni, l'obiettivo primario è prevenire il malessere fisico (nausea, vibrazioni degli organi) e lo stress psicologico.
| Organizzazione | Valore Limite / Criterio | Note Principali |
| ACGIH | 145 dB (Ceiling) | Valore di picco per evitare danni diretti. |
| ICNIRP | 120 - 140 dB | Propone 120 dB per esposizioni lunghe e 140 dB per brevi periodi. |
| ISO 7196 | 85 - 100 dB(G) | Utilizza la ponderazione "G". Sopra i 100 dB(G) il disturbo è considerato inaccettabile. |
| Linee Guida nazionali (es. AUVA/INRS) | 125 dB a 10 Hz | Spesso più restrittive dell'ACGIH per l'esposizione prolungata (8h). |
Confronto limiti per ultrasuoni (> 20 kHz)
Negli ultrasuoni il rischio è doppio: uditivo (frequenze vicine ai 20 kHz) e termico/soggettivo (frequenze alte) - esposizione per via aerea (occupazionale - 8 ore)
| Frequenza (kHz) | ACGIH (dB) | ICNIRP (dB) | INRS / norme europee (dB) |
| 10 - 20 kHz | 75 - 105* | 75 | 75 - 80 |
| 20 kHz | 110 | 75 | 80 |
| 25 kHz | 110 | 110 | 100 |
| 31.5 - 40 kHz | 110 | 110 | 100 |
| > 40 kHz | 115 | 110 | 110 |
Da notare che il valore ACGIH di 105-110 dB è un "Ceiling" (tetto massimo), mentre i 75 dB sono spesso usati come livello di attenzione per prevenire fastidi soggettivi.
Una volta identificato il rischio, è necessario agire secondo una gerarchia di priorità:
- Misure tecniche ed organizzative: intervento alla sorgente ad esempio attraverso la manutenzione dei macchinari per eliminare vibrazioni meccaniche che generano infrasuoni. Per gli ultrasuoni, è efficace l'isolamento della sorgente;
- Schermature: poiché gli ultrasuoni sono direzionali, l'uso di coperchi acustici sulle vasche di lavaggio o cabine di plexiglass attorno alle saldatrici riduce drasticamente l'esposizione;
- Segnaletica e distanza: delimitare le aree a rischio. Poiché l'intensità del suono diminuisce con il quadrato della distanza, allontanare le postazioni fisse dalle macchine è una misura a costo zero molto efficace;
- Dispositivi di Protezione Individuale (DPI) come cuffie e inserti che devono essere scelti in base alla loro capacità di attenuazione nelle frequenze specifiche rilevate (non tutti i tappi auricolari filtrano gli ultrasuoni o gli infrasuoni in modo efficiente). Possono essere importanti anche i guanti poichè necessari per prevenire il contatto diretto con liquidi o solidi vibranti a frequenze ultrasoniche.
E' obbligo del datore di lavoro istruire i lavoratori sui rischi specifici, sull'uso corretto dei macchinari e sui DPI da adottare in presenza di rischio.
