L’esposizione a radiazione ottica infrarossa generate da corpi caldi dipende essenzialmente dalle dimensioni della superficie, dal materiale di cui è composta e dalla temperatura.

In prima approssimazione si può utilizzare il modello di corpo nero per stimare l'emissione del corpo nelle differenti bande dell'infrarosso: IRA, IRB ed IRC. Questa informazione può essere utilizzata per dimensionare la graduazione dei DPI da utilizzare per un abbattimento efficace dell'esposizione degli occhi.

Il foglio di calcolo fornisce alcuni strumenti di ausilio a tali valutazioni, che partono sia da dimensione temperatura e distanza della sorgente, che da misure di irradianza totale emessa.

Viene stimato anche il livello di esposizione attenuato in base alla scelta della graduazione dei DPI per l'attenuazione della radiazione infrarossa, considerando i coefficienti di attenuazione previsti nella tabella 6 della norma ISO16321-1 del 2021 .

L’esposizione a radiazione ottica infrarossa generata da corpi caldi dipende principalmente da tre fattori:

1. Dimensioni della superficie del corpo emittente.

2. Materiale di cui è composto il corpo.

3. Temperatura della sorgente.

In prima approssimazione, si utilizza il modello di corpo nero per stimare l'emissione spettrale e la distribuzione dell'energia nelle diverse bande dell'infrarosso:

• IRA: da 0,7 a 1,4 μm.

• IRB: da 1,4 a 3,0 μm.

• IRC: oltre 3,0 μm.

Queste informazioni sono fondamentali per dimensionare la graduazione dei DPI necessari per proteggere gli occhi e ridurre efficacemente l’esposizione.

Modello di Corpo Nero

La radiazione emessa da un corpo nero è descritta dalla legge di Planck, che rappresenta l’energia irradiata a ogni lunghezza d’onda in funzione della temperatura. La formula stabilisce che l'emissione spettrale dipende direttamente dalla costante di Planck, dalla velocità della luce e dalla lunghezza d'onda. Tuttavia, l’emissione diminuisce rapidamente a lunghezze d'onda maggiori e aumenta con l'incremento della temperatura.

Nello specifico:

• L’energia irradiata (λ, T) è l'emissione spettrale a una lunghezza d'onda specifica (μm).

• La costante di Planck (“h”) rappresenta un valore fisico fondamentale che descrive l'interazione tra materia e radiazione.

• La velocità della luce (“c”) è un valore fisso che descrive la propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto.

• La costante di Boltzmann (“k_B”) lega l'energia cinetica media delle particelle alla temperatura.

• La lunghezza d'onda (λ) e la temperatura (“T”) influiscono direttamente sull'irradianza emessa.

Calcolo dell'Irradianza

Per stimare l’irradianza totale di un corpo nero, si sommano le energie irradiate nelle bande IRA, IRB e IRC. Questo viene fatto integrando matematicamente la funzione di Planck nei rispettivi intervalli di lunghezza d’onda. I limiti di queste bande sono:

• IRA: da 0,7 μm a 1,4 μm.

• IRB: da 1,4 μm a 3,0 μm.

• IRC: da 3,0 μm a 1000 μm.

Questa integrazione consente di ottenere l'energia irradiata per ciascun intervallo, rendendo possibile la valutazione dell’emissione totale.

Attenuazione della Radiazione con i DPI

Per ridurre l'esposizione oculare, si applicano dispositivi DPI (Dispositivi di Protezione Individuale) che attenuano la radiazione in base a un coefficiente di trasmissione (τ). Questo coefficiente indica la frazione di radiazione che attraversa il dispositivo protettivo. La radiazione residua, detta radiazione attenuata, si calcola moltiplicando l'irradianza totale per il coefficiente di trasmissione:

Radiazione attenuata = Irradianza totale × Coefficiente di trasmissione.

I valori dei coefficienti di trasmissione sono definiti dalla norma ISO 16321-1:2021 e variano per le bande IRA, IRB e IRC. Questo approccio garantisce che la protezione sia dimensionata in modo specifico per ogni tipo di radiazione.

Applicazione Pratica

Per semplificare il processo di calcolo, si possono utilizzare fogli di calcolo o software dedicati, che automatizzano i passaggi seguenti:

1. Input:

   • Temperatura del corpo emittente (espressa in Kelvin).

   • Distanza dalla sorgente (in metri).

   • Dimensioni della superficie del corpo caldo.

   • Coefficienti di trasmissione (τ) dei DPI.

2. Calcoli:

   • Emissione per ciascuna banda (IRA, IRB, IRC).

   • Somma dell'emissione totale.

   • Calcolo della radiazione attenuata per ogni banda.

Questo metodo consente di scegliere in modo oggettivo la protezione adeguata per gli occhi e di garantire la conformità alle normative sulla sicurezza sul lavoro.

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