Campi Elettromagnetici (NIR)

Fisica, sorgenti, effetti biologici, normativa, strumenti di misura,

procedure di misura, report

Anno Accademico 2007/08

Carlo G. SomedaDipartimento di Ingegneria dell’Informazione

Università degli Studi di Padova

Appunti a cura di

Stefano SelleriDipartimento di Ingegneria

dell’InformazioneUniversità degli Studi di Parma

Come si presenta un campo elettrico?

Il campo elettrico è la grandezza fisica attraverso la quale descriviamo una regione di spazio le cui proprietà sono perturbate dalla

presenza di una distribuzione di carica elettrica.

E = F/q

Grazie alla forza che esercita sulle cariche, il campo elettrico è in grado di provocare

correnti elettriche nei materiali conduttori.

Campo magnetico

... con campo magneticodescriviamo la perturbazione delle proprietà dello spazio

determinata dalla presenza di una distribuzione di corrente

elettricaH = B/μ

(B: induzione magnetica e μ: permeabilità magnetica del mezzo)

... Per induzione magnetica si intende la grandezza

vettoriale che, in ogni punto di una data regione di spazio, determina una forza F su una

carica q in moto con la velocità vF = q (Bxv)

Intensità di campo elettrico: EUnità : V/m

Intensità di campo magnetico: HUnità : A/m

Induzione magnetica: BUnità: T (Tesla e sottomultipli)

Campo elettrico e campo magnetico

Campi EM causati da sorgenti naturali

• Campo magnetico statico terrestre• Campo elettrico statico• Campo EM prodotto dai fulmini• Irradiazione solare

Campo magnetico statico terrestre

Variabile dall’equatore (minimo) ai poli (massimo)

Campi naturali

Campo elettrico statico

Campi EM prodotti dai fulmini

Il campo elettricostatico prodotto innatura sotto lenubi tempolareschepuò raggiungerevalori fino a30 kV/m

Irradiazione solare

Le onde elettromagnetiche costituiscono una delle modalità più comuni ed importanti di

propagazione del campo elettromagnetico.

Esse sono caratterizzate dalla intensità(legata all'ampiezza dell'onda),

dalla frequenza (numero di cicli d'onda completi che si susseguono nell'unità di tempo)

e dalla lunghezza d'onda (distanza nello spazio tra due successive creste d'onda).

ONDE ELETTROMAGNETICHE

Frequenza e lunghezza d’onda

Velocità luce = frequenza x lunghezza d’onda

Frequenza (Hz) =n° di oscillazioni

complete al secondo

Lunghezza d’onda (λ) =corrisponde alla distanza (m) di due massimi o di due minimi

Frequenze tipicheFrequenza (f) Lungh.d’onda

(λ)50 / 60 Hz Distrib. energia 6000 / 5000 km50 kHz Saldatura 6 km27 MHz CB radio, diatermia 11.1 m100 MHz FM radio 3 m433 MHz Applicazioni industriali 0.7 m900 MHz Telefonia mobile 0.33 m1800 MHz Telefonia mobile 0.16 m2.45 GHz Microonde, industria 0.12 m6 GHz Radio digitale 0.05 m20 GHz Trasmissioni satellitari 0.015 m

Campovicino

Campolontano

Frequenze estremamente basse (ELF):3 - 300 Hz

Radio frequenze (RF)basse 300 Hz - 300 KHzmedie 300 KHz - 3 MHzalte 3MHz - 300 MHz

Microonde (MW)300 MHz - 300 GHz

Spettro elettromagnetico

Spettro elettromagnetico

Campi EM artificiali

L’esposizione dell’uomo ai campi EM artificiali in ambiente urbano

può avvenire all’aperto o in ambiente confinato

(domestico o lavorativo)

Campi EM artificiali

All’aperto (outdoor) a bassa frequenza

Campi a frequenza industriale (50 Hz):linee elettriche aeree e cabine di trasformazione

Campi EM artificialiAll’aperto (outdoor) ad alta frequenza

Campi a radiofrequenza (1 MHz - 2GHz):stazioni ripetritrici per radio e tv;

stazioni radio base per la telefonia cellulare mobile;applicazioni mediche;radar civili e militari;

antenne per radio amatori;

Campi EM artificiali

In ambiente confinato (indoor)

Campi a bassa frequenza (50 Hz)all’interno di tutti gli ambienti

Elettrodomestici 50 Hz

Robot dacucina

Rasoioelettrico

Campo magnetico (microT) a3 cm 30 cm 100 cm

60-700 0,6-10 0,02-0,25

15-1500 0,08-7 <0,01-0,3

Elettrodomestici 50 Hz

Trapano

Forno aMicronde(alimentazione)

Campo magnetico (microT) a3 cm 30 cm 100 cm

400-800 2-3,5 0,08-0,2

75-200 4-8 0,25-0,6

Elettrodomestici 50 Hz

Asciuga-capelli

Aspira-polvere

Campo magnetico (microT) a3 cm 30 cm 100 cm

6-2000 <0,01-1 <0,01-0,3

200-800 2-20 0,13-2

“Effetto biologico dei campi elettromagnetici”

Il corpo umano è costituito

da circa il 65% da acqua.

L’acqua ha un’alta densità di cariche

elettriche libere.

L’onda elettromagnetica penetra

all’interno di un tessuto

interagisce con esso.

Le Radiazioni Non Ionizzanti interagiscono

con i sistemi biologici.

L’ interazione è quindi dovuta all’intensità del campo

e all’energia trasmessa da ogni fotone.

Le NIR (Radiazioni Non Ionizzanti), anche ad elevata potenza,

non possono provocare la ionizzazione della materia.

Provocano però altri effetti biologici:

riscaldamento dei tessutialterano reazioni chimiche

inducono correnti elettriche nei tessuti e nelle cellule

(ipotesi trasduttiva e della melatonina)

L’ effetto biologico si verifica quando l’esposizione alle onde

elettromagnetiche provoca una variazione fisiologica

rilevabilein un sistema biologico

L’effetto sanitario o “danno”

per la salute è

rappresentato quando il

sistema biologico

non può più compensare tale azione

e il danno può essere irreversibile

Le radiazioni non ionizzanti ad alta frequenza

provocano soprattutto un fenomeno di riscaldamento dei tessuti

(dovuto all’agitazione dei dipoli elettrici e magnetici)

Alta frequenza

(Leitgeb 1991; NRPB 1992; WHO 1993; Garn 1996

10 mW/cm2

L’azione indotta dal campo elettricosul corpo umano è quasi nulla.

Solo ad intensità molto elevata si ha una vibrazione

dei peli cutanei

Bassa Frequenza (ELF)

L’induzione magnetica penetra facilmente il corpo umano

Fino a che punto altera l’equilibrio di omeostasi

cellulare?

Bassa Frequenza (ELF)

In mancanza di una univocità di pareri

della comunità scientifica,

in assenza di certezze statistiche,

appare doveroso e coscienzioso

attenersi a dei criteri

che minimizzano il fattore di rischio:

“Iter Normativo”

Terzo millennio:l’OMS dichiara

l’inquinamento elettromagneticoquarta emergenza mondiale

Negli ultimi 30 anni in Letteratura Internazionale

vengono pubblicati 12000 studi

In EuropaIn Europa

1974 gruppo di lavoro IRPA1974 gruppo di lavoro IRPAInternationalInternational RadiationRadiation ProtectionProtection AssociationAssociation

1977 si forma l1977 si forma l’’ INIRCINIRCInternationalInternational NonNon--ionizingionizing RadiationRadiation CommitteeCommittee

1992 si fonda l1992 si fonda l’’ ICNIRPICNIRPInternationalInternational CommissionCommission NonNon--ionizingionizing

RadiationRadiation ProtectionProtection1999 Consiglio Unione Europea1999 Consiglio Unione Europea

Raccomandazione 8550/99Raccomandazione 8550/99

D.P.C.M. 23 Aprile 1992D.P.C.M. 23 Aprile 1992

Limiti massimi di esposizioneLimiti massimi di esposizioneai campi elettromagnetici generatiai campi elettromagnetici generatida frequenza industriale (50Hz) da frequenza industriale (50Hz)

negli ambienti abitativinegli ambienti abitativie nelle nell’’ambiente esternoambiente esterno

DM 2 Ottobre2000DM 2 Ottobre2000

linee guida dlinee guida d’’uso dei uso dei videoterminalivideoterminali

12 Novembre 199612 Novembre 1996

Attuazione della direttiva CEEAttuazione della direttiva CEE89/336 in materia di89/336 in materia di

compatibilitcompatibilitàà elettromagneticaelettromagnetica

D.LgsD.Lgs. 19 Settembre 1994. 19 Settembre 1994n. 626n. 626

Miglioramento della sicurezza Miglioramento della sicurezza e della salute dei lavoratorie della salute dei lavoratori

durante il lavorodurante il lavoro

D.M. 10 Settembre 1998 D.M. 10 Settembre 1998

Regolamento recante norme per la determinazione dei tetti di

radiofrequenza compatibili con la salute umana

Elementi significativi:E’ il primo testo di legge organico che disciplina una materia

prima trattata solo da due Decreti nazionali

Riguarda tutti gli impianti, i sistemi e le apparecchiature

per usi civili e militari che possano produrre l’esposizione della popolazione

e dei lavoratori ai campi elettromagnetici compresi

tra 0 Hz (Hertz) e 300 GHz (GigaHertz).

Introduce più livelli di riferimento per l’esposizione :

Limiti di esposizione Valori di attenzione Obiettivi di qualità

Legge Quadro nr. 36/01

Elementi significativi:

Assegna allo Stato la determinazione dei limiti di esposizione, dei valori di attenzione e dei valori di campo per gli obiettivi di qualità, la promozione delle attività di ricerca e di sperimentazione tecnico-scientifica nonché di ricerca epidemiologica, lo sviluppo di un catasto nazionale delle sorgenti (art. 4)

Assegna alle Regioni la determinazione delle modalità per il rilascio delle autorizzazioni all’installazione degli impianti, la realizzazione del catasto regionale delle sorgenti, l’individuazione di strumenti e azioni per il raggiungimento di obiettivi di qualità(art.8)

Legge Quadro nr. 36/01

· Sezione I, sentenza 14 marzo-14 giugno 2002 n. 23066 - Pres. Fazzioli; Rel. Campo; Pm (conf.) Galati; Ric. Rinaldi

Gettito pericoloso di cose - Elemento materiale - Apparecchiature di ripetizione radiotelevisiva - Emissione di onde elettromagnetiche - Reato

- Sussistenza - Condizioni. (Cp, articolo 674)

È possibile la realizzazione della condotta materiale del reato di cui all’articolo 674 del Cp mediante l’emissione di onde cagionate dai

campi magnetici generati da apparecchiature di ripetizione radiotelevisiva: tra le cose mobili di cui è menzione nell’articolo citato,

infatti, debbono farsi rientrare anche i campi elettromagnetici, il propagarsi delle cui onde è riconducibile nella nozione di «gettare» che costituisce una delle condotte previste nella suindicata norma. Inoltre, poiché il reato di cui all’articolo 674 del Cp è di mero pericolo, non ènecessario che l’emissione di energia derivante dalla propagazione delle onde elettromagnetiche provochi un effettivo nocumento alla

salute delle persone e il reato deve ritenersi sussistente, quindi, per il solo fatto che siano stati superati i limiti dalla specifica normativa

vigente in materia (legge 22 febbraio 2001 n. 36).

... ma:

“Strumenti di Riferimento”

Strumentazione di misura

Scegliere quindi il tipodi strumento da utilizzare:

- strumento a banda larga

- strumento a banda stretta

Analizzatoredi spettro

V/m

Palmare

Requisiti generali:

Sonda

Dedicata per un solo parametro(campo elettrico o campo magnetico)

Dimensioni ridotte da non perturbare il campoComportamento noto alle variabili ambientali

Incertezza associata alla misura notaDeve misurare tutte le componenti

Requisiti generali:

Cavi

Non devono influenzare la misuraPossono essere interni o esterni

Fibra ottica optimum

IndicazioniIntensità di campo elettrico espresso in V/mIntensità di campo magnetico espresso in A/mDensità di potenza espressa in mW/cm2

FunzioniMemorizzazione del valore massimoPresentazione delle grandezze misurateFunzione di allarme proporzionale all’intensità di campoFunzione di mediazione dei dati

Rilevazione in banda larga

Vantaggi+ Operazioni semplici

+ Sonda isotropica

+ Alimentazioneautonoma

+ faciletrasportabilità

Svantaggi- Nessuna

indicazione di frequenza

- Sonda delicata

V/m

Gli strumenti :• palmari • autocalibranti• a batterie ricaricabili• con sonde di rilevamentoisotropiche intercambiabili…(5Hz-30KHz,100KHz-60GHz)

… possono misurare l’intensità di campo elettrico (E)

e di campo magnetico (H)sia all’esternoche all’interno

di una qualsiasi struttura

…sono gia’ predispostiper eseguire le misure secondo

le regole imposte dalle normative...(limiti, unita’ di misura,tempi di rilevamento)

Rilevazione in banda stretta

Vantaggi• misure selettive

• alta sensitività

Svantaggi• trasporto

• costo

• nessun livello di intensità di campo

• sensore a singolo asse

Strumenti per il monitoraggio permanente

PFM 626 PDAS

“Procedure di misura”

Si possono e si devono conoscere, le sorgenti che producono i CEM.

Possiamo misurare Possiamo misurare la loro la loro intensitaintensita’’, il loro disturbo!, il loro disturbo!

Quali procedure applicare Quali procedure applicare per una corretta misura?per una corretta misura?

CEI ENV 50166-1CEI ENV 50166-2Linee guida ICNRP

CEI 211 - 6CEI 211 - 7

Alleg. C 381/98

Cercare il più possibile digarantire la ripetibilità

della misura

ElettrosmogFenomeno dinamico e variabile

V/m

Gli strumenti li conosciamoGli strumenti li conosciamo

Importante:Importante:valutare tutti i rischivalutare tutti i rischi

per il personale addetto alle misure!per il personale addetto alle misure!

…… ee’’ imporatanteimporatanteed utile attrezzarsi di alcunied utile attrezzarsi di alcuni

accessori primari:accessori primari:•• TreppiediTreppiedi non non metallicometallico•• CavoCavo di di connessioneconnessione a a fibrefibre otticheottiche•• PC PC portatileportatile•• DistanziometroDistanziometro laserlaser•• GPS GPS •• BussolaBussola

•• CentralinaCentralina barometricabarometrica (T(T°°, , umiditumiditàà))•• BinocoloBinocolo•• ClinometroClinometro•• MacchinaMacchina fotograficafotografica•• Markers Markers varivari ((gessettigessetti, , puntellipuntelli, etc.), etc.)

… e’ importanteed utile attrezzarsi dialcuni accessori secondari:alcuni accessori secondari:

Informazioni sulla sorgente da esaminareInformazioni sulla sorgente da esaminarebassa frequenzabassa frequenza

-- luogoluogo-- accesso alla sorgenteaccesso alla sorgente-- geometria della costruzionegeometria della costruzione

-- correnti medie nei conduttoricorrenti medie nei conduttori(variabile)(variabile)

-- tensione nominaletensione nominale(costante)(costante)

Bassa FrequenzaBassa Frequenza

Caratterizzazione dellCaratterizzazione dell’’ambiente ambiente da esaminareda esaminaremisure “spot”

Usare strumenti Usare strumenti triassialitriassialiincertezza inferiore del 10%

Punti di misura distribuiti Punti di misura distribuiti uniformementeuniformemente

altezza variabile da 110cm a 190 cm

Acquisizioni continuative nel tempoAcquisizioni continuative nel tempoogni 30 sec. per almeno 24 ore

Bassa FrequenzaBassa Frequenza

Bassa FrequenzaBassa Frequenza

Registrazione dei datiRegistrazione dei datiquante più possibili informazioni statistiche

Verifica delle condizioni climaticheVerifica delle condizioni climatichesignificative variazioni in ambiente umido

Evitare la vicinanza con Evitare la vicinanza con strutture a puntastrutture a punta

recinzioni, spigoli, arbusti, etc.

Evitare spostamenti repentini Evitare spostamenti repentini della sondadella sonda

misura a campo imperturbato

Bassa FrequenzaBassa Frequenza

Bassa FrequenzaBassa Frequenzaallall’’internointerno

Misurare il fondo ambientale“step di x minuti”

Verificare prima tutto la macchina“spazzolata”

Verificare la singola postazione Verificare la singola postazione di lavorodi lavoro

“step” di x minuti o “spazzolata”

Informazioni sulla sorgente Informazioni sulla sorgente da esaminareda esaminare alta frequenzaalta frequenza-- luogoluogo-- accesso alla sorgenteaccesso alla sorgente-- geometria della costruzionegeometria della costruzione-- frequenza (singola o multipla)frequenza (singola o multipla)-- tipo di segnale (FM/AM)tipo di segnale (FM/AM)-- potenza di emissionepotenza di emissione-- stato di funzionamentostato di funzionamento

Alta FrequenzaAlta Frequenza

Stabilire i punti della misuraStabilire i punti della misura

Stabilire la distanza dalla sorgenteStabilire la distanza dalla sorgente

Stabilire il tipo di campo che Stabilire il tipo di campo che Valutiamo campo reattivo Valutiamo campo reattivo

o o radiativoradiativo

Alta FrequenzaAlta Frequenza

Stimare il calcolo dei valori attesiStimare il calcolo dei valori attesicalcolo matematico (sw)

Stimare la media spazialeStimare la media spazialeprevista dallo strumento

Strumento in manoStrumento in manoMisura spazialeMisura spaziale

Alta FrequenzaAlta Frequenza

Identificato il punto di monitoraggio,si istalla lo strumento sul

cavalletto• si connette lo strumento con il cavo a FO (eliminare l’influenza dell’operatore)• si misura lo stesso puntoper più tempo

Alta FrequenzaAlta Frequenza

Alta FrequenzaAlta FrequenzaPunti di misura distribuiti Punti di misura distribuiti

uniformementeuniformementealtezza variabile tra 110cm,

150cm e 190 cm

Acquisizione nel tempoAcquisizione nel tempoogni 8 sec. per 6 minuti

•• Tenere lo strumento lontanoTenere lo strumento lontanoda elementi metallicida elementi metallici

per evitare effetti di riflessioneper evitare effetti di riflessione( almeno 50 cm.)( almeno 50 cm.)

•• Evitare che ci siano operatoriEvitare che ci siano operatoriin movimentoin movimento

durante la misuradurante la misura

Alta FrequenzaAlta Frequenza

I dati rilevati vengono inviati I dati rilevati vengono inviati ad un PC ad un PC

che elabora i risultati,che elabora i risultati,configurando una mappa configurando una mappa

delldell’’areaareache abbiamo misuratoche abbiamo misurato

Bassa ed Alta Frequenza

Bassa ed Alta FrequenzaTutti i dati vengono Tutti i dati vengono

stampati in un stampati in un REPORTREPORTche racchiude tutti i risultati che racchiude tutti i risultati

della misura e le caratteristichedella misura e le caratteristichedel rilevamento il tuttodel rilevamento il tutto

corredato da fotografiecorredato da fotografie

“Report di Misura”

Tutti i dati vengonostampati in un REPORT

che racchiude tutti i risultatidella misura e le caratteristiche

del rilevamento il tuttocorredato da fotografie

luogo e data della misura

condizioni atmosferiche

identificazione della sorgente

eventuale condizione della sorgente

identificazione dello strumento

identificazione del costruttore

specifiche dello strumento

tipo di sonda

data ultima taratura

Cartografia del sito di misura

disegni con i punti di misura

altezze, angoli e distanze dei punti

caratteristiche dell’impianto

Valori misurati

valori calcolati

unità di misura specifiche

tipo di campo rilevato

modalità di campionamento

Specifica del luogo di misura

fotografie correlate alla sorgente

fotografie correlate alla misura

eventuali grafici di monitoraggio

conclusioni sui risultati

riferimento ai limiti popolazione o lavoratori

soluzioni di sicurezza o di bonifica