Campi elettromagnetici

Transcript

1 Campi elettromagnetici Giovanni d Amore ARPA Piemonte

2 L onda elettromagnetica Rappresenta la variazione spazio-temporale dei campi elettrico e magnetico emessi da una sorgente e la conseguente trasmissione di energia elettromagnetica. Campi E ed H oscillanti alla frequenza f f = c/λ

3 Lo spettro elettromagnetico Hz ELF (Extremely Low Frequencies) 300 Hz khz LF (Low Frequencies) 300 khz GHz RF - MW (Radio Frequencies, Microwave) 100 nm 400 nm ultravioletto 400 nm 780 nm visibile 780 nm 10 6 nm infrarosso CEM Ottica Radiazioni Non Ionizzanti

4 Le grandezze fisiche L esposizione a Campi Elettromagnetici (CEM) è caratterizzata tramite le seguenti grandezze fisiche Ampiezza del campo elettrico: E (V/m) Ampiezza del campo magnetico: H (A/m) Densità di potenza: S (W/m 2 ) Per i CEM a radiofrequenza, a distanze sufficientemente grandi dalla sorgente, l energia elettromagnetica si propaga tramite onde piane Valgono le relazioni E H S = = 377Ω 2 E 377 = H 2 377

5 Le grandezze fisiche L accoppiamento dei CEM con il corpo umano è espresso dalle seguenti grandezze fisiche (parametri dosimetrici) in funzione della frequenza Parametro dosimetrico Densità di corrente indotta: J (A/m2) Campo elettrico indotto: Ei (V/m) Tasso di assorbimento specifico: SAR (W/kg) J σe i Frequenze 1 Hz 10 MHz 100 khz 10 GHz = Effetti di stimolazione del sistema nervoso SAR SAR = = σei 2ρ c T t Effetti termici

6 Le sorgenti di campo elettromagnetico Campi elettrici e magnetici a bassa frequenza (ELF) Elettrodotti Linee elettriche aeree e interrate Cabine di trasformazione Utilizzatori di corrente Elettrodomestici Campi elettromagnetici a radiofrequenza (RF) Sistemi per telecomunicazione (radio, televisioni, Stazioni RadioBase per telefonia cellulare, radar, sistemi satellitari, ecc.) Telefonia mobile (cellulari, cordless)

7 Le sorgenti di campi ELF: Elettrodotti Linee ad alta e altissima tensione (V > 35 kv): Esempi 132 kv, 220 kv, 380 kv) Linee a media tensione (Es. 15 kv) e bassa tensione (Es. 380 V) Cabine di trasformazione MT/BT (trasformazione da media a bassa tensione)

8 Le sorgenti di campi ELF: Elettrodotti Tipico andamento dei livelli di campo magnetico sotto una linea ad alta tensione aerea B r r µ dl 0 I 4π Γ r = 3 V = 380 kv ; I = 1000 A

9 Le sorgenti di campi ELF: Elettrodotti Linee ad alta tensione a doppia terna Le fasi dei conduttori delle due terne si possono accoppiare secondo diverse disposizioni Livelli di campo magnetico in funzione della disposizione delle fasi

10 Le sorgenti di campi ELF: Elettrodotti PARAMETRI DELLA LINEA ELETRICA CHE INFLUENZANO IL VALORE DEL CAMPO MAGNETICO Corrente efficace Parametro della catenaria (rapporto tra peso e tiro)/altezza del franco minimo Posizione dei conduttori sui tralicci (schema dei tralicci) Disposizione delle fasi dei conduttori nel caso di linea a doppia terna

11 Le sorgenti di campi ELF: Elettrodotti Livelli di campo elettrico sotto una linea ad alta tensione

12 Le sorgenti di campi ELF: Elettrodotti PARAMETRI DELLA LINEA ELETTRICA CHE INFLUENZANO IL VALORE DEL CAMPO ELETTRICO Tensione efficace tra ogni conduttore e terra Raggio equivalente dei conduttori Dati geometrici uguali a quelli riportati per il calcolo di B La distribuzione del campo elettrico non è semplicemente determinabile perché influenzata dalla presenza di materiali conduttivi (necessario utilizzo di modelli numerici). All interno delle abitazioni il campo elettrico è fortemente schermato

13 Le sorgenti di campi ELF: Elettrodotti LINEA ELETTRICA IN CAVO INTERRATO Confronto tra livelli di campo magnetico per diverse disposizioni di conduttori e corrispondenti linee aeree ad altezze di 10 m, 15 m e 20 m dal suolo

14 Le sorgenti di campi ELF: Metodi mitigazione elettrodotti 2) Su linee singola e doppia terna: utilizzo di sostegni tubolari a mensole isolanti o sostegni compatti autostrallati 1) Su linee doppia terna: trasposizione delle fasi 3) Su linee singola terna: ammazzettamento in doppia terna

15 Le sorgenti di campi ELF: Metodi mitigazione elettrodotti 10 R T' Induzione magnetica a 1 m dal suolo - Beff - [µt] Magnetic flux density B rms [µt] S T H=6.29 m V=132 kv I1 = I2 =187.5 A S' R' H= 6.29 m V = 132 kv; I = 375 A R S T 2.75 H=6.29 m T' S' R' V=132 kv I1 = I2 =187.5 A Distanza dall'asse della linea [m] Distance from line centre [m] Passaggio da singola a doppia terna + trasposizione delle fasi + utilizzo di sostegni tubolari compatti = riduzione fino all 80% sul livello di campo magnetico

16 Le sorgenti di campi ELF: Metodi mitigazione elettrodotti Risanamento con interramento della linea Area parco giochi attraversata da tre linee aeree PRIMA Livello Max B 6.72 µt Dopo interramento Linea 220 kv DOPO Livello Max B 0.48 µt

17 Le sorgenti di campi ELF: Metodi mitigazione elettrodotti Risanamento con spostamento tracciato della linea Linea 220 kv - Attraversamento centro abitato Linea su asilo nido prima dello spostamento Tracciato linea prima dello spostamento Livello Max B 18 µt Tracciato linea dopo lo spostamento Livello Max B < 0.3 µt

18 Le sorgenti di campi ELF: Cabine di trasformazione La cabina di trasformazione è l impianto della rete elettrica di distribuzione destinato alla trasformazione da alta a media tensione (cabina primaria) o da media a bassa tensione (cabina secondaria) Le cabine secondarie, possono essere installate in prossimità di insediamenti residenziali e, pertanto, avere un impatto sull esposizione della popolazione

19 Le sorgenti di campi ELF: Cabine di trasformazione Elementi della cabina Trasformatore Quadri di bassa tensione Conduttori di collegamento all alimentazione in MT Conduttori di collegamento alle utenze in BT

20 Le sorgenti di campi ELF: Cabine di trasformazione Variabilità spaziale dell induzione magnetica Cabina lato trasformatore Cabina lato quadri bt 1,0 1,0 0,8 0,8 B (µt) 0,6 0,4 B (µt) 0,6 0,4 0,2 0,2 0,0 0,5 0,8 1,1 1,7 2,0 2,3 2,9 3,6 3,9 4,5 4,8 0,0 0,5 0,8 1,1 1,4 2,0 2,3 2,9 3,3 3,9 4,2 4,8 5,1 Distanza da parete in metri Distanza da parete in m etri Variabilità temporale dell induzione magnetica Magnetic Field (ut ) Magnetic Field (ut) Jul/14/ :28:41 AM 11:30 AM 11:35 AM 11:40 AM Time Jul/14/ :42:33 AM 0.4 Jul/14/ :00:29 PM 12:05 PM 12:10 PM 12:15 PM Time Jul/14/ :17:03 PM

21 Le sorgenti di campi ELF: Livelli di fondo in ambiente urbano Livelli tipici di induzione magnetica (B) in ambienti residenziali Valori di fondo dovuti alla rete di distribuzione dell energia elettrica Ambito urbano Ambito semirurale

22 Le sorgenti di campi ELF: Livelli di fondo in ambiente urbano MAPPATURA AREA URBANA (TORINO) CIRCA CAMPIONAMENTI IN OGNI QUARTIERE SU UN PERCORSO ESTERNO DI LUNGHEZZA L TRA 20 E 30 km G. d Amore, L. Anglesio, M. Tasso, A. Benedetto e S. Roletti, Outdoor Background ELF Magnetic Field in an Urban Environment, Radiation Protection Dosimetry, vol. 94, n 4, pp , 2001.

23 Le sorgenti di campi ELF: Elettrodomestici Livelli tipici di induzione magnetica Apparecchi portatili (tempo e distanza di utilizzo valutabili a priori) M.Addari, F.Bessi, O.Bottauscio, G.Crotti, G.d'Amore, I.Gallimberti, G.Molinari,M.Repetto,S.Tofani,U.Tromboni, "Household ELF environmental assessment", International Symposium on Electromagnetic Compatibility EMC 1994 ROMA, September 13-16, 1994.

24 Le sorgenti di campi ELF: Elettrodomestici Livelli tipici di induzione magnetica Apparecchi fissi (contributo al fondo ambientale) M.Addari, F.Bessi, O.Bottauscio, G.Crotti, G.d'Amore, I.Gallimberti, G.Molinari,M.Repetto,S.Tofani,U.Tromboni, "Household ELF environmental assessment", International Symposium on Electromagnetic Compatibility EMC 1994 ROMA, September 13-16, 1994.

25 Le sorgenti di campi ELF: Elettrodomestici Livelli tipici di campo elettrico Condizioni d esposizione Campo elettrico (V/m) A 30 cm da una coperta elettrica 250 A 30 cm da un bollitore 130 A 30 cm da uno stereo 90 A 30 cm da un frigorifero 60 A 30 cm da un ferro da stiro 60 A 30 cm da un frullatore 50 A 30 cm da un tostapane 40 A 30 cm da un asciugacapelli 40 A 30 cm da un fonografo 40 A 30 cm da un televisore a colori 30 A 30 cm da un aspirapolvere 16 A 30 cm da un orologio elettrico 15 A 30 cm da un fornello elettrico 4 A 30 cm da una lampada ad incandescenza 2

26 I limiti di esposizione: Le Linee Guida ICNIRP ICNIRP (International Commission for Non Ionizing Radiation Protection) Raccomanda limiti di esposizione per popolazione e lavoratori secondo lo schema LIMITI DI BASE (BASIC RESTRICTIONS) definiti in termini di grandezze dosimetriche strettamente correlate agli effetti sanitari accertati (SAR, E i ). LIVELLI DI RIFERIMENTO (REFERENCE LEVELS) definiti in termini di grandezze misurabili, che caratterizzano l ambiente in cui avviene l esposizione in assenza del soggetto esposto (E, H, S). Raccomandazioni fatte proprie da Norme nazionali di diversi paesi (Es. Francia, Germania, Australia) Unione Europea (Raccomandazione 1999/519, Direttiva 2013/35/UE)

27 I limiti di esposizione: Le Linee Guida ICNIRP ICNIRP (International Commission for Non Ionizing Radiation Protection) I livelli di riferimento raccomandati per la popolazione sono più bassi di quelli indicati per i lavoratori di un fattore variabile da 2 a 5 Da 0 a 100 khz valori rivisti nel 2010

28 I limiti di esposizione: Normativa nazionale Protezione della popolazione Non sono stati adottati livelli di riferimento ICNIRP ma valori molto più bassi sulla base di un approccio cautelativo non basato su evidenze di effetti sanitari Protezione dei lavoratori Recepita Direttiva 2013/35/UE (Limiti coerenti con Linea Guida ICNIRP)

29 I limiti di esposizione: Normativa nazionale Protezione popolazione Campi Elettrici e Magnetici a 50 Hz emessi da Elettrodotti D.P.C.M. 8/07/2003 VALORI DI RIFERIMENTO E (V/m) B (µt) MODALITA' DI CALCOLO E CONDIZIONI DI ESPOSZIONE Limiti Valori Efficaci Valori di Attenzione - 10 Obiettivi di Qualità - 3 Mediana nell'arco delle 24 ore nelle normali condizioni di esercizio. Aree gioco per l'infanzia e luoghi a permanenza prolungata (> 4 ore) Mediana nell'arco delle 24 ore nelle normali condizioni di esercizio Progettazione di nuovi elettrodotti e nuovi insediamenti

30 I limiti di esposizione: Normativa nazionale Protezione popolazione Campi Elettrici e Magnetici a 50 Hz emessi da Elettrodotti D.P.C.M. 8/07/2003 Fascia di rispetto: è lo spazio circostante un elettrodotto, che comprende tutti i punti, al di sopra e al di sotto del livello del suolo, caratterizzati da un induzione magnetica di intensità maggiore o uguale all obiettivo di qualità (3 µt). Linea Singola terna aerea (380kV:750A): Fascia 3µT =18m Fascia di rispetto: isolinea a 3 µt Fabbricato Conduttori Linea Nuovi insediamenti abitativi devono essere edificati al di fuori della fascia di rispetto di linee elettriche preesistenti

31 I limiti di esposizione: Normativa nazionale Protezione popolazione Confronto con limiti ICNIRP Frequenza Sorgente Campo DPCM 8/07/2003 ICNIRP 50 Hz Elettrodotti B 100 µt 200 µt MHz 900 MHz 1800 MHz Trasmettitori radiofonici SRB Telefonia SRB Telefonia E 20 V/m 28 V/m E 20 V/m 41.2 V/m E 20 V/m 58.3 V/m Con la definizione di valori di attenzione e obiettivi di qualità la normativa nazionale limita ulteriormente l esposizione della popolazione a valori molto più bassi di quelli raccomandati da ICNIRP

32 I limiti di esposizione: Normativa nazionale Protezione lavoratori D.Lgs. N.159 1/08/2016 Recepimento Direttiva 2013/35/UE del 26/06/2013 Limiti di base (ICNIRP) Livelli di riferimento (ICNIRP) VLE (Valori Limite di Esposizione) VA (Valori di Azione) VLE relativi agli effetti sanitari VLE relativi agli effetti sensoriali (disturbi transitori delle percezioni sensoriali) VA inferiori VA superiori Possibile superamento temporaneo Per i campi magnetici VA inferiori VA superiori VLE relativi agli effetti sensoriali VLE relativi agli effetti sanitari

33 I limiti di esposizione: Normativa nazionale Protezione lavoratori D.Lgs. N.159 1/08/2016 Recepimento Direttiva 2013/35/UE del 26/06/2013 VA INFERIORI f<400 Hz VLE EFFETTI SENSORIALI VA SUPERIORI VLE EFFETTI SANITARI VA ESPOSIZIONE LOCAL. Minore accoppiamento con gli arti 50 Hz VA inferiore pari a 1000 µt VA superiore pari a 3000 µt

34 A cura di: Giovanni d Amore * per il gruppo collaborativo EpiAmbNet *ARPA Piemonte