Appunti a cura di. Stefano Selleri Dipartimento di Ingegneria dell Informazione Università degli Studi di Parma

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1 Anno Accademico 2007/08 Campi Elettromagnetici (NIR) Fisica, sorgenti, effetti biologici, normativa, strumenti di misura, procedure di misura, report Carlo G. Someda Dipartimento di Ingegneria dell Informazione Università degli Studi di Padova

2 Appunti a cura di Stefano Selleri Dipartimento di Ingegneria dell Informazione Università degli Studi di Parma

3 Come si presenta un campo elettrico?

4 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.

5 Campo magnetico

6 ... con campo magnetico descriviamo la perturbazione delle proprietà dello spazio determinata dalla presenza di una distribuzione di corrente elettrica H = B/μ (B: induzione magnetica e μ: permeabilità magnetica del mezzo)

7 ... 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 v F = q (Bxv)

8 Campo elettrico e campo magnetico Intensità di campo elettrico: E Unità : V/m Intensità di campo magnetico: H Unità : A/m Induzione magnetica: B Unità: T (Tesla e sottomultipli)

9 Campi EM causati da sorgenti naturali Campo magnetico statico terrestre Campo elettrico statico Campo EM prodotto dai fulmini Irradiazione solare

10 Campo magnetico statico terrestre Variabile dall equatore (minimo) ai poli (massimo)

11 Campi naturali

12 Campo elettrico statico

13 Campi EM prodotti dai fulmini Il campo elettrico statico prodotto in natura sotto le nubi tempolaresche può raggiungere valori fino a 30 kv/m

14 Irradiazione solare

15 ONDE ELETTROMAGNETICHE 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).

16 Frequenza e 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 Velocità luce = frequenza x lunghezza d onda

17 Frequenze tipiche Frequenza (f) Lungh.d onda (λ) 50 / 60 Hz Distrib. energia 6000 / 5000 km 50 khz Saldatura 6 km 27 MHz CB radio, diatermia 11.1 m 100 MHz FM radio 3 m 433 MHz Applicazioni industriali 0.7 m 900 MHz Telefonia mobile 0.33 m 1800 MHz Telefonia mobile 0.16 m 2.45 GHz Microonde, industria 0.12 m 6 GHz Radio digitale 0.05 m 20 GHz Trasmissioni satellitari m

18 Campo vicino

19 Campo lontano

20 Spettro elettromagnetico Frequenze estremamente basse (ELF): Hz Radio frequenze (RF) basse 300 Hz KHz medie 300 KHz - 3 MHz alte 3MHz MHz Microonde (MW) 300 MHz GHz

21 Spettro elettromagnetico

22 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)

23 Campi EM artificiali All aperto (outdoor) a bassa frequenza Campi a frequenza industriale (50 Hz): linee elettriche aeree e cabine di trasformazione

24 Campi EM artificiali All 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;

25 Campi EM artificiali In ambiente confinato (indoor) Campi a bassa frequenza (50 Hz) all interno di tutti gli ambienti

26 Elettrodomestici 50 Hz Campo magnetico (microt) a 3 cm 30 cm 100 cm Robot da cucina ,6-10 0,02-0,25 Rasoio elettrico ,08-7 <0,01-0,3

27 Elettrodomestici 50 Hz Trapano Campo magnetico (microt) a 3 cm 30 cm 100 cm ,5 0,08-0,2 Forno a Micronde (alimentazione) ,25-0,6

28 Elettrodomestici 50 Hz Campo magnetico (microt) a 3 cm 30 cm 100 cm <0,01-1 <0,01-0,3 Asciugacapelli Aspirapolvere ,13-2

29 Effetto biologico dei campi elettromagnetici

30 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.

31 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.

32 Le NIR (Radiazioni Non Ionizzanti), anche ad elevata potenza, non possono provocare la ionizzazione della materia.

33 Provocano però altri effetti biologici: riscaldamento dei tessuti alterano reazioni chimiche inducono correnti elettriche nei tessuti e nelle cellule (ipotesi trasduttiva e della melatonina)

34 L effetto biologico si verifica quando l esposizione alle onde elettromagnetiche provoca una variazione fisiologica rilevabile in un sistema biologico

35 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

36 Alta frequenza Le radiazioni non ionizzanti ad alta frequenza provocano soprattutto un fenomeno di riscaldamento dei tessuti (dovuto all agitazione dei dipoli elettrici e magnetici)

37 10 mw/cm2 (Leitgeb 1991; NRPB 1992; WHO 1993; Garn 1996

38 Bassa Frequenza (ELF) L azione indotta dal campo elettrico sul corpo umano è quasi nulla. Solo ad intensità molto elevata si ha una vibrazione dei peli cutanei

39 Bassa Frequenza (ELF) L induzione magnetica penetra facilmente il corpo umano Fino a che punto altera l equilibrio di omeostasi cellulare?

40

41 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:

42 Iter Normativo

43 Terzo millennio: l OMS dichiara l inquinamento elettromagnetico quarta emergenza mondiale Negli ultimi 30 anni in Letteratura Internazionale vengono pubblicati studi

44 In Europa 1974 gruppo di lavoro IRPA International Radiation Protection Association 1977 si forma l l INIRC International Non-ionizing Radiation Committee 1992 si fonda l l ICNIRP International Commission Non-ionizing Radiation Protection 1999 Consiglio Unione Europea Raccomandazione 8550/99

45 D.P.C.M. 23 Aprile 1992 Limiti massimi di esposizione ai campi elettromagnetici generati da frequenza industriale (50Hz) negli ambienti abitativi e nell ambiente esterno

46 DM 2 Ottobre2000 linee guida d uso d dei videoterminali

47 12 Novembre 1996 Attuazione della direttiva CEE 89/336 in materia di compatibilità elettromagnetica

48 D.Lgs.. 19 Settembre 1994 n. 626 Miglioramento della sicurezza e della salute dei lavoratori durante il lavoro

49 D.M. 10 Settembre 1998 Regolamento recante norme per la determinazione dei tetti di radiofrequenza compatibili con la salute umana

50 Legge Quadro nr. 36/01 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

51 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)

52 ... ma: Sezione I, sentenza 14 marzo-14 giugno 2002 n 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 è necessario 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).

53 Strumenti di Riferimento

54 Strumentazione di misura

55 Scegliere quindi il tipo di strumento da utilizzare: - strumento a banda larga V/m - strumento a banda stretta Palmare Analizzatore di spettro

56 Requisiti generali: Sonda Dedicata per un solo parametro (campo elettrico o campo magnetico) Dimensioni ridotte da non perturbare il campo Comportamento noto alle variabili ambientali Incertezza associata alla misura nota Deve misurare tutte le componenti

57 Requisiti generali: Cavi Non devono influenzare la misura Possono essere interni o esterni Fibra ottica optimum

58 Indicazioni Intensità di campo elettrico espresso in V/m Intensità di campo magnetico espresso in A/m Densità di potenza espressa in mw/cm 2 Funzioni Memorizzazione del valore massimo Presentazione delle grandezze misurate Funzione di allarme proporzionale all intensità di campo Funzione di mediazione dei dati

59 Rilevazione in banda larga Vantaggi + Operazioni semplici + Sonda isotropica + Alimentazione autonoma + facile trasportabilità Svantaggi - Nessuna indicazione di frequenza - Sonda delicata V/m

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

61 possono misurare l intensità di campo elettrico (E) e di campo magnetico (H) sia all esterno che all interno di una qualsiasi struttura

62 sono gia predisposti per eseguire le misure secondo le regole imposte dalle normative... (limiti, unita di misura,tempi di rilevamento)

63 Rilevazione in banda stretta Vantaggi misure selettive alta sensitività Svantaggi trasporto costo nessun livello di intensità di campo sensore a singolo asse

64 Strumenti per il monitoraggio permanente PFM 626 PDAS

65 Procedure di misura

66 Si possono e si devono conoscere, le sorgenti che producono i CEM. Possiamo misurare la loro intensita,, il loro disturbo!

67 Quali procedure applicare per una corretta misura?

68 CEI ENV CEI ENV Linee guida ICNRP CEI CEI Alleg. C 381/98

69 Cercare il più possibile di garantire la ripetibilità della misura Elettrosmog Fenomeno dinamico e variabile

70 Gli strumenti li conosciamo V/m

71 Importante: valutare tutti i rischi per il personale addetto alle misure!

72 e imporatante ed utile attrezzarsi di alcuni accessori primari: Treppiedi non metallico Cavo di connessione a fibre ottiche PC portatile Distanziometro laser GPS Bussola

73 e importante ed utile attrezzarsi di alcuni accessori secondari: Centralina barometrica (T, umidità) Binocolo Clinometro Macchina fotografica Markers vari (gessetti, puntelli,, etc.)

74 Informazioni sulla sorgente da esaminare bassa frequenza - luogo - accesso alla sorgente - geometria della costruzione - correnti medie nei conduttori (variabile) - tensione nominale (costante)

75 Bassa Frequenza Caratterizzazione dell ambiente da esaminare misure spot Usare strumenti triassiali incertezza inferiore del 10%

76 Bassa Frequenza Punti di misura distribuiti uniformemente altezza variabile da 110cm a 190 cm Acquisizioni continuative nel tempo ogni 30 sec. per almeno 24 ore

77 Bassa Frequenza Registrazione dei dati quante più possibili informazioni statistiche Verifica delle condizioni climatiche Verifica delle condizioni climatiche significative variazioni in ambiente umido

78 Bassa Frequenza Evitare la vicinanza con strutture a punta recinzioni, spigoli, arbusti, etc. Evitare spostamenti repentini della sonda misura a campo imperturbato

79 Bassa Frequenza all interno Misurare il fondo ambientale step di x minuti Verificare prima tutto la macchina spazzolata Verificare la singola postazione di lavoro step di x minuti o spazzolata

80 Informazioni sulla sorgente da esaminare alta frequenza - luogo - accesso alla sorgente - geometria della costruzione - frequenza (singola o multipla) - tipo di segnale (FM/AM) - potenza di emissione - stato di funzionamento

81 Alta Frequenza Stabilire i punti della misura Stabilire la distanza dalla sorgente Stabilire il tipo di campo che Valutiamo campo reattivo o radiativo

82 Alta Frequenza Stimare il calcolo dei valori attesi calcolo matematico (sw) Stimare la media spaziale Stimare la media spaziale prevista dallo strumento

83 Alta Frequenza Strumento in mano Misura spaziale

84 Alta 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 punto per più tempo

85 Alta Frequenza Punti di misura distribuiti uniformemente altezza variabile tra 110cm, 150cm e 190 cm Acquisizione nel tempo Acquisizione nel tempo ogni 8 sec. per 6 minuti

86 Alta Frequenza Tenere lo strumento lontano da elementi metallici per evitare effetti di riflessione ( almeno 50 cm.) Evitare che ci siano operatori in movimento durante la misura

87 Bassa ed Alta Frequenza I dati rilevati vengono inviati ad un PC che elabora i risultati, configurando una mappa dell area che abbiamo misurato

88 Bassa ed Alta Frequenza Tutti i dati vengono stampati in un REPORT che racchiude tutti i risultati della misura e le caratteristiche del rilevamento il tutto corredato da fotografie

89 Report di Misura

90 Tutti i dati vengono stampati in un REPORT che racchiude tutti i risultati della misura e le caratteristiche del rilevamento il tutto corredato da fotografie

91 luogo e data della misura condizioni atmosferiche identificazione della sorgente eventuale condizione della sorgente

92 identificazione dello strumento identificazione del costruttore specifiche dello strumento tipo di sonda data ultima taratura

93 Cartografia del sito di misura disegni con i punti di misura altezze, angoli e distanze dei punti caratteristiche dell impianto

94 Valori misurati valori calcolati unità di misura specifiche tipo di campo rilevato modalità di campionamento

95 Specifica del luogo di misura fotografie correlate alla sorgente fotografie correlate alla misura eventuali grafici di monitoraggio

96 conclusioni sui risultati riferimento ai limiti popolazione o lavoratori soluzioni di sicurezza o di bonifica