1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

60
1 Valutazione del campo magnetico emesso da Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali apparecchiature industriali E. Sieni

Transcript of 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Page 1: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

1

Valutazione del campo magnetico emesso da Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industrialiapparecchiature industriali

E. Sieni

Page 2: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

2

Esposizione ai campi elettromagneticiEsposizione ai campi elettromagnetici

FonderieTrattamenti termiciSaldaturaTrasformatori……

In ambiente industriale le sorgenti di campi elettromagnetici sono diffuse

Page 3: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

3

SorgentiSorgenti

• Campi elettrici: generati da tensioni elettriche

• Campi magnetici: generati da correnti elettriche

Se c’è corrente c’è campo magnetico

In un materiale conduttore un campo magnetico tempo variante produce correnti indotte

Page 4: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

4

Natura del mezzoNatura del mezzo

• Un campo magnetico tempo variante genera correnti indotte in un mezzo resistivo

I tessuti del corpo umano hanno

• resistività molto alta ma non infinita: 1 – 50 Ωm (nota: per un metallo è dell’ordine di 10-8 Ωm) – dipende dalla frequenza (i valori sono tabellati)

• Permeabilità magnetica unitaria

Tessuti = conduttoriTessuti = conduttori

Sorgente + conduttore = effetti sull’organismo umano

Correnti indotte

Tissue ρ[Ωm] Tissue ρ[Ωm] Tissue ρ[Ωm]

Gall 0.71 Pancreas 1.92 Spleen 11.67

Liver 27.26 Stomach 1.92 Marrow 36.5

Heart 12.09 CerebFluid 0.5 Lung 14.62

Muscle 4.29 BrainStem 13.29 Brain 18.77

Colon 18.34 Cerebel. 10.5 Kidney 11.21

Bone 49.85 Intestine 1.92 Fat 51.15

Page 5: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 20095

Caratteristiche elettriche dei tessutiCaratteristiche elettriche dei tessuti

Dipendenza dalla frequenzaDipendenza dalla frequenza

ε

σ

Page 6: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

6

Effetti dei campi magneticiEffetti dei campi magnetici

Elevati valori di campo magnetico possono avere effetti dannosi sull’organismo umano:

– Effetti acuti (accertati)• Stimolazione nervosa • Fibrillazione cardiaca• Contrazione muscolare• Fosfeni

E’ noto che campi magnetici sufficientemente intensi o gradienti di campo magnetico possono provocare

la stimolazione dei nervi periferici e dei tessuti muscolari.

Campi magnetici tempo variantiCampi magnetici tempo variantiCampi elettrici indotti

Circolazione di correnti elettriche

Correnti indotte

Page 7: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

7

Valutazione dell’esposizioneValutazione dell’esposizione

Dall’osservazione degli effetti acuti le norme suggeriscono dei valori limite per i campi magnetici generati da distribuzioni di corrente

restrizioni di base: sono direttamente correlate agli effetti biologici accertati (es.: riferiti alle densità di corrente indotta nei tessuti)

livelli di riferimento: fanno riferimento ad una quantità misurabile direttamente (es.: campo magnetico)

La quantità da valutare per determinare se ci sono effetti è la densità di corrente indotta

Non è possibile misurarla nei tessutiCerco quantità misurabili: induzione magnetica

Poichè i tessuti sono resistivi può

circolare corrente

Page 8: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

8

RegolamentazioneRegolamentazione

Insorgere di possibili effetti acuti

Necessità di regolamentare relativamente all’esposizione dei lavoratori al campo magnetico

• ICNIRP

• CE/40/2004

• Norme di prodotto

• Guide (strumentazione)

Page 9: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

9

ICNIRPICNIRP

• ICNIRP: Indicazioni per i campi – Sinusoidali

– Pulsati

– Multi-frequenziali

– Statici

Esempio: Saldatrici

Valutazioni di campo AC multifrequenziale ed eventualmente di campo statico a seconda della forma d’onda della corrente assorbita dall’apparecchiatura

JB

J ???B !!!

Page 10: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

10

Limiti (caso sinusoidale)Limiti (caso sinusoidale)

• ICNIRP fornisce limiti per l’induzione magnetica e per le correnti indotte per ogni frequenza

frequency J [mA/m2] H [A/m] B [μT]

Until 1 Hz 40 1,63 105 2 x 105

1-8 Hz 40/f 1,63 105/f2 2 x 105/f2

8-25 Hz 10 2 · 104/f 2,5 x 104/f

0,025-0,82 kHz 10 20/f 25/f

0.82 – 1 kHz 10 24.4 30.7

1-65 kHz f/100 24,4 30,7

0,065-1 MHz f/100 1,6/f 2,0/f

Per trovare un limite relativo a una frequenza uso le tabelle della guida dell’ICNIRP

Restrizioni di base e livelli di riferimento

Page 11: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

11

Note sui limitiNote sui limiti

• Nel caso di induzioni magnetiche elevate (> del limite) può capitare che le restrizioni di base (correnti indotte) non siano superate

• Dipendenza dalla direzione di incidenza del campo con il mezzo conduttore

– restrizioni di base: sono direttamente correlate agli effetti biologici accertati;

– livelli di riferimento: fanno riferimento ad una quantità misurabile direttamente (es.: campo magnetico)

B1 B

2 J1

J2

B1 > B2 J1 > J2

B1

Page 12: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

12

Segnali periodiciSegnali periodici

=

+

+

A1, f1

A2, f2

A3, f3Analisi spettrale (analisi di Fourier) = cerco ampiezza e

frequenza delle sinusoidi che compongono il segnale

Page 13: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

13

Valutazione dell’esposizione campi non sinusoidaliValutazione dell’esposizione campi non sinusoidaliPer i campi staticicampi statici occorre valutare l’intensità del campo magnetico

Per i campi non sinusoidali tempo varianticampi non sinusoidali tempo varianti l’analisi delle emissioni si valuta con– Sinusoide equivalente (impulso rettangolare)– Analisi spettrale della forma d’onda e analisi del campo generato

dalle singole frequenzePer ciascuna componente frequenziale si considerano i limiti suggeriti

per i campi sinusoidali

Se vale la (2) vale anche la (1), ma se non vale la (1) la (2) può comunque essere soddisfatta

110

1 ,

MHz

Hzi iL

it J

JJ1

1

10

,

sco

sco

f

Hzi

MHz

fi

i

iL

it b

B

B

BB (1) (2)

Esposizione

Page 14: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

14

Esempio normeEsempio norme

EN 50445: 2008, “Product family standard to demonstrate compliance of Basic standard for equipment for resistance welding, arc welding and allied processes with the basic restriction related to human exposure to electromagnetic fields (0 Hz - 300 GHz)”

EN 50444: 2008 “Basic standard for the evaluation of human exposure to electromagnetic fields from equipment for arc welding and allied processes”

EN 50505: 2008, “Basic standard for the evaluation of human exposure to electromagnetic fields from equipment for resistance welding and allied processes”

ICNIRP fornisce metodi e valori per la valutazione, le norme di prodotto indicazioni pratiche per la particolare tipologia di macchina (condizioni di valutazione, dove,…)

Page 15: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

15

Analisi delle emissioniAnalisi delle emissioni

MisureMisure– Definizioni delle caratteristiche della strumentazione utilizzata (compresa l’incertezza di

misura)

Calcolo analiticoCalcolo analitico– Simulazione delle distribuzioni di corrente (approssimazione a tratti di conduttore,

geometrie approssimate)

Calcolo ad elementi finiti Calcolo ad elementi finiti – Definizione delle dimensioni geometriche dei modelli utilizzati– Definizione delle procedure di calcolo

Elaborazione dei dati ottenuti Elaborazione dei dati ottenuti al fine di valutare il rispetto dei limiti di esposizione di un’apparecchiatura

Note: • posizionamento (ripetibilità della misura)• dimensioni macroscopiche della sonda• andamento del campo magnetico (decresce con distanza da sorgente)• dipendenza dalla corrente effettiva• analisi dello spettro (correnti non sinusoidali)

Nota: aiuto all’analisi – non un’alternativa – non tiene conto di tutti i fattori che possono influenzare il campo, ma può essere d’aiuto per capire dove è possibile agire per attuare delle misure di riduzione del campo emesso da un’ apparecchiatura

Page 16: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Valutare il campo magneticoValutare il campo magnetico

• Ha senso fare valutazioni di campo magnetico– Se ci sono linee elettriche che passano nei pressi dei punti che si desidera

valutare per il rischio “campo magnetico”

– Se ci sono sorgenti che possono creare campi magnetici intensi

• Quindi è conveniente effettuare le misure– Durante i cicli produttivi quando le macchine sono in funzione

– Quando gli utilizzatori di corrente elettrica sono accesi

Infatti

– Si vede che l’intensità di campo elettrico varia al variare dei carichi collegati alla rete elettrica

16

Page 17: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Valutare il campo magneticoValutare il campo magnetico

• Per fare una valutazione dell’intensità di campo magnetico occorre valutare quali sono i luoghi in cui ha senso cercare il campo luoghi in cui ha senso cercare il campo magnetico. magnetico. In prossimità di:– Macchine elettriche

– Linee elettriche

– Quadri elettrici

– Trasformatori

Per sapere se è necessario valutare il campo magnetico necessario valutare il campo magnetico occorre sapere:

– la potenza assorbita o erogata dalle possibili sorgenti di campo magnetico,

– quando le sorgenti sono attive

– la possibilità che l’operatore passi o stazioni per lungo tempo in prossimità delle sorgenti di campo

17

Page 18: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200918

Esempi di sorgenti di campo magnetico - Esempi di sorgenti di campo magnetico - RiscaldoRiscaldo

Page 19: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200919

Esempi di sorgenti di campo magnetico - Esempi di sorgenti di campo magnetico - FusioneFusione

Potenze: 100-10000 kW

Frequenze: 50-20000 Hz (metalli ferrosi fino a 250 Hz,

leghe preziose, piccole quantità, fino a 20 kHz)

Correnti nell’induttore: 500-3000 A

Tempi del processo: 0.5 – 3 ore

Forni fusori:

• a canale

• a crogiolo con nuclei magnetici, per incanalare il flusso magnetico in zone molto vicine al forno

• a crogiolo“coreless”, privi di nuclei.

Emissioni CEM possono raggiungere valori anche importanti in funzione della potenza

Page 20: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200920

Esempi di sorgenti di campo magnetico - Esempi di sorgenti di campo magnetico - Saldatura / saldobrasatura ad Saldatura / saldobrasatura ad induzioneinduzione

Potenze: 1- 40 kW

Frequenze: 100 - 400 kHz

Tempi del processo: 7-80 s

Page 21: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200921

Esempi di sorgenti di campo magnetico - Esempi di sorgenti di campo magnetico - Saldatura Saldatura

Frequenze: 50 Hz – decine di kHz

Corrente: 150 - 12000 A

Tempi del processo: centinaia di ms o in

continua

Page 22: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Perchè valutare il campo magnetico? Perchè valutare il campo magnetico?

• Costruttori possono fornire i dati di emissione di campi magnetici delle apparecchiature che costruiscono in modo che l’utilizzatore sia in grado di valutare l’impatto “elettromagnetico” che si avrà nell’ambiente in cui inserirà la macchina (conoscendo quale e’ il livello di inquinamento elettromagnetico dello stabilimento prima dell’inserimento della nuova macchina)

• E’ quindi possibile valutare il possibile effetto che si potrebbe avere in termini di inquinamento elettromagnetico inserendo una nuova sorgente

Come e perché effettuare le valutazioni mediante il calcolo?

• Non sempre è possibile effettuare misure di campo (condizioni ambientali, limiti degli strumenti)

• I limiti possono essere superati ma le restrizioni di base possono rispettare il limite

• Si possono effettuare valutazioni mediante tecniche di calcolo22

Page 23: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200923

Metodi numericiMetodi numerici

• Il corpo umano è composto da diversi tessuti con caratteristiche elettriche diverse.

• Utilizzando tecniche di calcolo numeriche si può suddividere il corpo umano in volumetti più piccoli, ciascuno dei quali è descritto mediante opportune caratteristiche elettriche

Si può ricavare la densità di corrente Si può ricavare la densità di corrente indotta nei diversi tessutiindotta nei diversi tessuti

Utilizzo di metodi numerici

• FEM (Finite Element Method)

• FDTD (Finite Difference Time Domain)

• Metodo dei momenti

• Metodo delle impedenze

Page 24: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

24

Tecniche di calcoloTecniche di calcolo

• Per valutare le correnti indotte nei tessuti del corpo umano è possibile usare tecniche di calcolo a elementi finiti per la soluzione delle equazioni di Maxwell

• Si ricava il valore del campo elettrico e magnetico in un mezzo da cui è possibile valutare la corrente indotta (prodotta dal campo)

Procedimento:

1. Suddividere il mezzo in volumetti con caratteristiche elettriche (resistività e permeabilità magnetica) omogenea

2. Definire opportune condizioni al contorno

Page 25: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

25

Metodo di analisiMetodo di analisi

1. Valutazione dell’induzione magnetica prodotta da1. componente DC

2. fondamentale

3. Armoniche

La corrente prodotta dall’apparecchiatura ha un andamento temporale caratterizzato dalla presenza di armoniche e di una componente DC

IDC= 230 AIDC= 0 A

FFT FFT

Dalla forma d’onda della corrente ricavo l’ampiezza delle componenti mediante FFT.

Page 26: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

26

Metodo di analisi - numericaMetodo di analisi - numerica

1. Valutazione dell’ampiezza della fondamentale, delle armoniche e della componente DC

2. Considero le componenti la cui ampiezza è maggiore del 3% della fondamentale

3. Calcolo dell’induzione magnetica prodotta da ciascuna delle armoniche, dalla fondamentale e dalla componente DC in modelli che simulano il corpo umano

4. Valutazione della densità della corrente indotta nei tessuti del corpo umano utilizzando modelli semplificati (disco, cilindro, ellisse – resistività equivalente - media) o un modello del corpo umano (semplificato) per ciascuna componente

5. Valuto il valore rms massimo nel volume che rappresenta il corpo umano per ciascuna componente

6. Composizione dei risultati per determinare il rispetto dei limiti

La corrente prodotta dall’apparecchiatura ha un andamento temporale caratterizzato dalla presenza di armoniche e da una componente DC

MHz

Hzi iL

it J

JJ

10

1 ,

sco

sco

f

Hzi

MHz

fi

i

iL

it b

B

B

BB

1

10

,

Valore del limite ad una data frequenza

Page 27: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200927

Modelli di calcoloModelli di calcolo

Nei modelli omogenei si considera una conducibiltà dei tessuti “media” Nei modelli omogenei si considera una conducibiltà dei tessuti “media”

12.0 Smm

R R

Valutazione di• Induzione magnetica• Densità di corrente indotta• SAR

Page 28: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200928

Modelli di calcoloModelli di calcolo

Calcolo delle correnti indotte mediante modelli che simulano il corpo umano– Dischi

– Cilindri

– Ellissoidi

– Sfere

Per il disco in campo uniforme e costante nello spazio con direzione normale al piano del disco si ricava

BRfJ Modulo induzione magnetica

Conducibilità del tessuto

R

Raggio

Frequenza

B

Page 29: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

29

Modelli semplificatiModelli semplificati

Sorgente rettilinea o disposta come indicato dalle norme

CilindroEllissoide

Disco

Page 30: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200930

Modelli umaniModelli umani

Esistono dei modelli umani studiati per il calcolo dei campi elettromagnetici

• Visible Human Project

(http://www.npac.syr.edu/projects/vishuman/)

• Utah project (http://library.med.utah.edu/WebPath/HISTHTML/ANATOMY/ANATOMY.html)

• Hugo

(in CST)

• NORMAN

(National Radiological Protection Board, UK)

Page 31: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

31

Modelli umaniModelli umani

Page 32: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

32

Modello umanoModello umano

Come preparare e risolvere un modello umano per i calcoli a elementi finiti per stimare le correnti indotte nei tessuti?

1. Acquisire le immagini2. Segmentare3. Ricostruire i volumi4. Preparare la mesh (volumetti)5. Importare il modello nel SW FEM6. Impostare il modello per il calcolo7. Risolvere il modello8. Analizzare i risultati

Page 33: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

33

Modello umano - 1. Acquisizione immagini Modello umano - 1. Acquisizione immagini

Acquisizione (DICOM)

Page 34: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

34

Modello umano – 2. Segmentazione Modello umano – 2. Segmentazione

Segmentazione

Page 35: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

35

Modello umano - 3. volumi e superficiModello umano - 3. volumi e superfici

Ricostruzione del modello umano 3D a partire da immagini mediche (Amira)

Page 36: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

36

Modello umano - 4. MeshModello umano - 4. Mesh

grasso

polmoni

Vasi sanguigni

Ricostruzione superfici e mesh

Page 37: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Modello umanoModello umano

37

Page 38: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Modello umanoModello umano

38

Page 39: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

39

Modello umano - 5. Importazione FEMModello umano - 5. Importazione FEM

1. Importazione nel SW di calcolo del modello

Page 40: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

40

Modello umano - 5. Importazione FEMModello umano - 5. Importazione FEM

1. Assegnazione delle caratteristiche dei tessuti a ciascun volume (organo)

2. Definizione delle sorgenti di campo magnetico

3. Risoluzione del modello numerico

cuore muscolo

I =6500A

cervello

intestino

Tissue ρ[Ωm] Tissue ρ[Ωm] Tissue ρ[Ωm]

Gall 0.71 Pancreas 1.92 Spleen 11.67

Liver 27.26 Stomach 1.92 Marrow 36.5

Heart 12.09 CerebFluid 0.5 Lung 14.62

Muscle 4.29 BrainStem 13.29 Brain 18.77

Colon 18.34 Cerebel. 10.5 Kidney 11.21

Bone 49.85 Intestine 1.92 Fat 51.15

Page 41: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

41

Risultati delle simulazioniRisultati delle simulazioni

Valutazione: - della distribuzione dell’induzione magnetica e della densità di corrente indotta- del massimo dell’induzione magnetica- del massimo della corrente indotta

Nota: E’ possibile scrivere delle macro per l’analisi dei risultati

Page 42: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

42

Esempio - inputEsempio - input

500A pulse

0

100

200

300

400

500

600

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00

tempo [ms]

I 2 [

A]

FFT

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0.00 2.00 4.00

Frequenza [KHz]I2 [A

]

Componenti frequenziali Limiti

A(f) >3% fondamentale

I limiti per i valori di campo e di densità di corrente indotta dipendono dalla frequenza

Valuto ampiezza componenti di corrente

Una simulazione per ogni componente di corrente

Page 43: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

43

Esempio - Risultati delle simulazioniEsempio - Risultati delle simulazioni

1tB

f [Hz] B [uT] BL [uT] B/B_L J [mA/m^2]JL [mA/m^2]J/J_LDC 642.7 2.00E+05 3.21E-03 -- -- --

220.0 82.93 113.64 0.73 1.45 10.00 0.15430.0 59.06 58.14 1.02 2.02 10.00 0.20650.0 42.01 38.46 1.09 2.17 10.00 0.22870.0 22.63 30.70 0.74 1.57 10.00 0.16

1090.0 8.68 30.70 0.28 0.75 10.90 0.071740.0 2.79 30.70 0.09 0.39 17.40 0.021960.0 2.79 30.70 0.09 0.44 19.60 0.022170.0 2.79 30.70 0.09 0.48 21.70 0.02

B_s[B] 4.13B_s[J] 0.86

Induzione magntica e densità di corrente indotta calcololate

Indice di valutazione

MHz

Hzi iL

it J

JJ

10

1 ,

sco

sco

f

Hzi

MHz

fi

i

iL

it b

B

B

BB

1

10

,

FFT

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0.00 2.00 4.00

Frequenza [KHz]

I2 [A

]

Se ma l’apparecchiatura è conforme per le emissioni di campo magnetico

1tJ

∑ ∑*B e J: valore rms massimo nel volume considerato

*

Page 44: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

44

Esempio - Risultati delle simulazioniEsempio - Risultati delle simulazioni

0

20

40

60

80

100

120

140

220 430 650 820 870 1090 1740 1960 2170

f [Hz]

B [

uT

]

Bmax_disco

Bmax_disco_semp

Bmax_cilindro

Bmax_ellissoide

BL

limite

frequenza fondamentale

Induzione magnetica

Page 45: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

45

Esempio - Risultati delle simulazioniEsempio - Risultati delle simulazioni

0

5

10

15

20

25

220 430 650 870 1000 1090 1740 1960 2170

f [Hz]

J [m

A/m

^2]

Jmax_disco

Jmax_disco_semp

Jmax_cilindro

Jmax_ellissoide

JL

limite

frequenza fondamentale

Densità di corrente indotta

Page 46: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

46

Induzione magnetica - BInduzione magnetica - B

B bassa = < 0.4 mT

B elevata = 7 mT

Livelli espressi con una scala colorata

È possibile estrarrre il valore massimo in un

volume

I = 6938.4 A , f = 50 Hz

BL = 500 µT,0.5 mT

Valori di picco

Page 47: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

47

Corrente indotta - JCorrente indotta - J

J bassa = < 1 mA/m2

J elevata = 18 mA/m2

Livelli espressi con una scala colorata

È possibile estrarrre il valore massimo in un

volume

I = 6938.4 A , f = 50 Hz

JL = 10 mA/m2

Valori di picco

Page 48: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

48

Corrente indotta - JCorrente indotta - J

J bassa = < 1 mA/m2

J elevata = 18 mA/m2

Livelli espressi con una scala colorata

È possibile estrarrre il valore massimo in un

volume

I = 6938.4 A , f = 50 Hz

JL = 10 mA/m2

Valori di picco

Page 49: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Cilindro

27 mA/m2 1 mA/m2

d = 30 cmd = 3 cm

I = 6938.4 A , f = 50 Hz

JL = 10 mA/m2

Valori di picco

Page 50: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Posizione del conduttore

18 mA/m2 27 mA/m2

I = 6938.4 A , f = 50 Hz

JL = 10 mA/m2

GA GB

Valori di picco

Page 51: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Posizione del conduttore – indice di esposizione  GA GB 

Tissue α(B) α(J)  α(B) α(J)

liver 27,26 0.78 0.03 0.26 0.02

Heart 12,09 0.64 0.06 0.66 0.03

intestine 1,92 5.3 1.22 0.2 0.09

Colon 18,34 3.37 0.13 0.26 0.02

Bone 49,85 2.68 0.05 33.38 0.18

pancreas 1,92 1.37 0.34 0.25 0.07

Kidney 11,21 2.2 0.1 0.24 0.03

Stomach 1,92 1.32 0.45 0.3 0.09

Lung 14,62 0.48 0.04 2.09 0.09

Muscle 4,29 7.29 0.73 27.75 1.8

Spleen 11,67 3.37 0.2 0.33 0.04

Marrow 36,50 0.87 0.03 1.11 0.03

CerebellarFluid 0,50 0.06 0.07 0.63 0.56

BrainStem 13,29 0.09 0.01 1.02 0.1

cerebellum 10,50 0.08 0.02 1.19 0.19

Brain 18,77 0.07 0.01 1.17 0.08

Fat 51,15 9.37 0.87 95.85 2.51

cylinder 5 49,3 1,97 47,4 1,5

Page 52: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

52

Valutazioni sul corpo umano- Effetto resistività dei tessuti Valutazioni sul corpo umano- Effetto resistività dei tessuti

• Simulazione I: resistività del corpo uguale alla resistività degli organi e posta pari a 5 Ωm;

• Simulazione II: resistività del corpo pari a 5 Ωm e resistività degli organi ricavate dal sito dell'IFAC-CNR

Page 53: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

53

Effetto delle resistività dei tessuti - 1Effetto delle resistività dei tessuti - 1

B

I = 53,71A Freq = 200Hz

BL = 125 µT

62 µT

Valori di picco

Page 54: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Effetto delle resistività dei tessuti - 2Effetto delle resistività dei tessuti - 2

Omogeneo Con resistività tessuti

Simulazione I: resistività del corpo uguale alla resistività degli organi e posta pari a 5 Ωm;

Simulazione II: resistività del corpo pari a 5 Ωm e resistività degli organi ricavate dal sito dell'IFAC-CNR

BL = 10 mA/m2

3 mA/m21 mA/m2

Valori di picco

Page 55: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Confronto

tissue M1 & M2 M1[mA/m2] M2[mA/m2] 

ρ [Ωm] B [µT]  RL J RL J RL

body 5 50 0.4 1.88 0.19 1.9 0.19

colon 5.3 44 0.4 0.95 0.10 0.91 0.09

liver 25.6 39 0.3 0.73 0.07 0.19 0.02

intestin 1.9 45 0.4 0.8 0.08 1.87 0.19

pancreas 1.9 37 0.3 0.36 0.04 0.92 0.09

kidney 9.3 35 0.3 0.58 0.06 0.35 0.03

stomach 1.9 42 0.3 0.71 0.07 1.46 0.15

Spleen 10.1 42 0.3 0.75 0.08 0.4 0.04

midolla 35.4 29 0.2 0.43 0.04 0.09 0.01

Cylinder 5 67 0.5 1.06 0.11

Page 56: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200956

Note sul modello umanoNote sul modello umano

• Il modello umano fornisce una descrizione più accurata del mezzo in cui vengono valutate le correnti indotte.

• Il modello omogeneo considera una resistività uniforme e pari a 5 Ωm

• E’ da notare che – le resistività relative ai tessuti del corpo umano variano tra

0.7 e 50 Ωm (muscolo 3 - 3.4 Ωm, intestino 1.9 Ωm)

– L’addensarsi delle correnti in alcune zone può dipendere dalla posizione della sorgente

Page 57: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200957

Dati di bibliografiaDati di bibliografia

Page 58: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200958

Dati di bibliografiaDati di bibliografia

Page 59: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200959

Dati di bibliografiaDati di bibliografia

5

1.3

1.4

2

Da:

Page 60: 1 Valutazione del campo magnetico emesso da apparecchiature industriali E. Sieni.

Data, 200960

Caratteristiche elettriche dei tessutiCaratteristiche elettriche dei tessuti

http://niremf.ifac.cnr.it/tissprop/