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
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