Università degli Studi di Perugia Facoltà di Ingegneria

1. Università degli Studi di PerugiaFacoltà di Ingegneria Corso di Impatto Ambientale Modulo A: Pianificazione Energetica Ing. Giorgio Baldinelli a.a. 2011-12 Inquinamento da campi elettromagnetici

2. Lo spettro elettromagnetico

3. Possibili sorgenti

4. Spettri di frequenze • DC Sistemi di trasporto su rotaie in Italia • 16 Hz Treni/metro europei • 50 Hz Impianti civili • 3-30 kHz Trasmissioni marittime • 30-300 kHz Trasmissioni navali Loran • 300-3000 kHz Trasm. AM, Forni, saldatrici a fusione • 3-30 MHz Radioamatori, saldatrici, diatermia, essiccatori, sterilizzatori • 30-300 MHz FM, VHF, cordless, radiomobili, CB • 300 MHz-3 GHz UHF, cellulari, diatermia, radar, telemetria,TV • 3 - 30 GHz ponti radio, satellitari, radar, altimetri • 30-300 GHz satelliti, astronomia, spettroscopia

5. Sorgenti naturali • Il Sole: l’energia solare incidente quotidianamente sulla terra è costituita da onde elettromagnetiche in un ampio spettro di frequenze • La Terra: il campo magnetico terrestre prodotto da correnti elettriche circolanti negli strati profondi della crosta terrestre • I tessuti biologici sono attraversati continuamente da correnti biochimiche che accompagnano le funzioni fisiologiche

6. Sorgenti artificiali • Impianti di generazione, trasporto e distribuzione dell’energia elettrica • Impianti per le telecomunicazioni (radio, televisione, telefonia cellulare) • Tutti i dispositivi elettrici ed elettronici

7. Campi elettromagnetici: le normative L. Q. N° 36/2001: Legge Quadro sulla protezione dalle esposizioni a campi elettrici, magnetici e elettromagnetici

8. LEGGE QUADRO N° 36/2001

9. LEGGE QUADRO N° 36/2001

10. LEGGE QUADRO N° 36/2001

11. LEGGE QUADRO N° 36/2001

12. DPCM 8 luglio 2003: fissazione dei limiti di esposizione, dei valori di attenzione e degli obiettivi di qualità per la protezione della popolazione dalle esposizioni a campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici generati a frequenze comprese tra 100 kHz e 300 GHz

13. DPCM 8 luglio 2003

14. DPCM 8 luglio 2003

15. DPCM 8 luglio 2003

17. CEM da produzione dell’energia elettrica • L’elettricità viene prodotta trasformando, in apposite centrali, il potenziale energetico contenuto nelle fonti esistenti in natura • Centrali idroelettriche • Centrali termoelettriche • Centrali nucleari • Centrali geotermiche • Centrali eoliche • Centrali fotovoltaiche

18. Trasmissione e distribuzione Schema italiano di generazione, trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica E’ adottata la corrente alternata con sistema di distribuzione trifase La frequenza adottata è di 50Hz in Europa e 60Hz in America

19. Struttura del sistema elettrico Rete di trasmissione dell’energia elettrica • Stazioni primarie • Rete di distribuzione primaria • Cabine primarie • Linee di distribuzione a media tensione • Cabine secondarie • Rete di distribuzione a bassa tensione

20. Tipologie di installazione: esempi Cabina primaria AT/MT Elettrodotto AT

21. Tipologie di installazione: esempi Linea elettrica in media tensione Trasformatore MT/BT a palo Cabina secondaria MT/BT

22. Elettrodotti - Campo elettrico • Il campo elettrico generato dagli elettrodotti dipende principalmente dalla tensione della linea • Dipende dalla distanza dalla linea e dall’altezza dei conduttori da terra • In prossimità delle linee elettriche si misurano i seguenti valori tipici: • linee AAT a 380kV  4500 - 8000 V/m • linee AT a 132kV - 150kV  2000 - 3000 V/m • linee MT a 10kV - 30kV  200 V/m • E’ schermato dagli edifici

23. Elettrodotti - Campo magnetico • Dipende principalmente dall’entità delle correnti che circolano nei conduttori • Dipende dalla distanza dalla linea, dall’altezza dei conduttori da terra e dall’ordine delle fasi • In prossimità delle linee elettriche si misurano i seguenti valori tipici: • linee AAT a 380kV  15 - 20 mT • linee AT a 132kV - 150kV  10 mT • linee MT a 10kV - 30kV  5 mT • Non è schermato dagli edifici

24. Elettrodotti - Campo magnetico

25. Elettrodotti - Campo magnetico • La figura precedente mostra il “profilo laterale” del campo magnetico a 50 Hz prodotto al suolo da un elettrodotto 380 KV doppia terna da 2000 MW (1500 A), a partire dall’asse della linea fino a 100 metri di distanza, con altezza minima dei conduttori dal suolo pari a 11,34 metri (Legislazione italiana DMLP 16 gennaio 1991).

26. Elettrodotti - Campo magnetico: confronti

27. ElettrodottiCampo magnetico: osservazioni • La presenza di edifici nell’immediata prossimità degli elettrodotti attenua il campo elettrico (che all’interno degli edifici è praticamente nullo). • Il campo magnetico, al contrario di quello elettrico, non può essere schermato da oggetti vicini alla linea (alberi o muri degli edifici) né si riduce sensibilmente all’interno delle abitazioni. • Il campo magnetico in prossimità di un elettrodotto, essendo legato al valore dell’intensità di corrente che circola nei conduttori, varia durante le ore della giornata in funzione dei carichi che sono allacciati alla linea sotto esame. - Distanze minime: linee a 132 kV >= 10 m linee a 220 kV >= 18 m linee a 380 kV >= 28 m

28. Campo Elettromagnetico Indoor • Qualunque apparecchio che funziona ad energia elettrica genera un campo elettrico e magnetico a bassissima frequenza ogni volta che è in funzione • Quando l’apparecchio è spento si può rilevare solo il campo elettrico generato dai conduttori di alimentazione • Il livello di campo elettrico riscontrabile è di pochi V/m. Quando l’apparecchio viene messo in funzione si genera un campo magnetico che dipende esclusivamente dall’intensità di corrente e che può assumere valori piuttosto elevati

29. Valori tipici di campo elettrico Campo elettrico [V/m] misurato a 30 cm dagli apparecchi elettrici * alla distanza di 1 cm

30. Valori tipici di campo magnetico Campo magnetico [mT] misurato a 3 e 30 cm dagli apparecchi elettrici

31. CEM a bassa frequenza: effetti biologici • Negli ultimi 20 anni è emerso un crescente interesse scientifico per gli effetti biologici dei campi elettromagnetici a bassa frequenza (CEMBF) • A livello cellulare gli effetti delle interazioni delle radiazioni elettromagnetiche con le componenti strutturali della cellula possono essere classificate in • reazioni di tipo termico • reazioni di tipo biologico

32. CEM a bassa frequenza: effetti biologici Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (1) • Le correnti indotte da campi elettrici nei tessuti umani o le vibrazioni molecolari trasformano l’energia elettromagnetica in calore • Negli animali omeotermi e nell’uomo il sistema di termoregolazione permette di mantenere la temperatura corporea costante • Un riscaldamento eccessivo dei tessuti provocherebbe un danno irreversibile alle strutture proteiche e lipidiche • L’energia trasferita dai CEMBF è di piccola entità, per cui il calore provocato può essere facilmente controllato dai meccanismi di termoregolazione

33. CEM a bassa frequenza: effetti biologici Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (2) • I CEMBF possono provocare • alterazioni stereochimiche delle molecole • orientamento paramagnetico molecolare • azioni sugli elettroliti • rottura di legami secondari • causando così • modificazioni a livello della membrana cellulare • modificazioni a livello del nucleo e del DNA

34. CEM a bassa frequenza: effetti biologici Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (3) • Sono stati segnalati effetti che provocano • alterazioni del sistema immunitario • alterazioni dei ritmi biologici circadiani • alterazione nella produzione di melatonina • effetti sul sistema nervoso ed endocrino • La letteratura sull’argomento evidenzia che i campi elettromagnetici producono effetti biologici • Tuttavia molti di questi effetti sono di piccola entità e difficili da registrare

35. CEM a bassa frequenza: effetti biologici Effetti sulla salute • Gli effetti sulla salute provocati da esposizioni prolungate a CEMBF devono ancora essere ben studiati • Si distingue in • Effetti acuti • Effetti cronici • Effetti osservati • alterazioni comportamentali • alterazione dell’attività cerebrale • induzione di neoplasie maligne

36. CEM a bassa frequenza: effetti biologici Strumenti di rilevazione A banda larga Misura semplice ed immediata per valutare se siamo sopra i limiti A banda stretta Analizzatore di spettro con indicazione della frequenza. Misura complessa ed estesa

37. CEM ad alta frequenza • I campi elettromagnetici non ionizzanti (sorgenti NIR) hanno una banda compresa tra 300 kHz e 300 GHz • L’agente inquinante (campo elettrico e/o magnetico) decresce rapidamente allontanandosi dalla sorgente • L’azione inquinante si esercita nell’ambiente solo quando la sorgente è accesa. • Allo stato attuale si può affermare che non esiste un inquinamento su vasta scala territoriale, ma le zone inquinate sono limitate alle vicinanze della sorgente

38. CEM ad alta frequenza: principali sorgenti

39. CEM ad alta frequenza: macchine industriali • Macchine per trattamenti termici • trasformano l’energia elettromagnetica in calore • sono utilizzate in processi che richiedono un riscaldamento rapido con cicli controllabili • In base all’azione fisica predominante si classificano in tre categorie: • riscaldatori a perdite dielettriche • riscaldatori a induzione magnetica • riscaldatori a microonde • Sono progettate per erogare potenza in bande di frequenza assegnate da convenzioni internazionali

40. CEM ad alta frequenzaRiscaldatori a perdite dielettriche • Sono impiegati per il trattamento di materiali dielettrici (legno, materie plastiche, fibre vegetali, ecc.) • Sono progettati per creare forti campi elettrici (decine di kV/m). Sono costituiti da un generatore a radiofrequenza e da un applicatore a condensatore • L’applicatore è formato da due superfici metalliche affacciate (condensatore) al cui interno è sistemato il materiale da trattare termicamente • La potenza del generatore va dalle centinaia di W alle decine di kW

41. CEM ad alta frequenzaRiscaldatori a induzione magnetica • Sono impiegati nell’industria siderurgica (tempera superficiale, ricottura e riscaldamento di metalli, saldatura di tubi), nell’industria elettronica (raffinamento di semiconduttori, produzione di fibre ottiche), nell’oreficeria (fusione di metalli preziosi) • Sono progettati per creare forti campi magnetici. Sono costituiti da un generatore a radiofrequenza e da un applicatore a bobina • Le potenze impiegate vanno dalle centinaia di kW alle migliaia di kW

42. CEM ad alta frequenzaRiscaldatori a microonde • Si dividono in due classi: • per usi domestici • per usi industriali • Gli apparati industriali sono progettati per la precottura, il riscaldamento, l’essiccamento e la sterilizzazione di grosse quantità di materiale • Gli apparati industriali impiagano potenze di alcune decine di kW

43. CEM ad alta frequenzaApparati per telecomunicazioni • Sono progettati per irradiare nello spazio onde elettromagnetiche che trasferiscono informazione ai sistemi riceventi • Sono di due tipi: • direttivi (ponti radio, comunicazioni spaziali) • a diffusione (radio, televisione)

44. CEM ad alta frequenzaSistemi radiomobili • La potenza irradiata dalle stazioni radio base è al massimo di alcune centinaia di W • Valori confrontabili con gli standard di sicurezza si raggiungono a poche decine di metri dall’antenna

45. CEM ad alta frequenzaDispositivi elettronici • Esempi di dispositivi elettronici in grado di emettere campi elettromagnetici apprezzabili: • telefoni cellulari • telefoni cordless domestici e cittadini (DECT) • babyphone • walkie-talkie • apparecchi per radioamatori • forni a microonde • sistemi di controllo a microonde • videoterminali • varchi magnetici

46. CEM ad alta frequenzaAltre applicazioni • Radar • a impulsi (elevata potenza di picco - fino a 2MW) • doppler (potenze dell’ordine dei kW) • Radioaiuti alla navigazione • Applicazioni biomedicali • Risonanza magnetica nucleare (10 ÷ 70 MHz) • Termografia a microonde (0.5 ÷ 2.5 GHz) • Marconiterapia • Radarterapia • Terapia ipertermica

47. CEM ad alta frequenzaValutazione del campo elettromagnetico • Il campo elettromagnetico emesso da un’antenna non è uniforme in tutte le direzioni Lobo orizzontale Lobo verticale

48. CEM ad alta frequenza Tipologie di installazione: esempi Stazione radio base Antenna per radioamatore

49. CEM ad alta frequenza Tipologie di installazione: esempi Stazione radio base Ponte radio

50. CEM ad alta frequenzaTipologie di installazione: esempi Antenne per telecomunicazioni