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Università degli Studi di Perugia Facoltà di Ingegneria Inquinamento da campi elettromagnetici Corso di Impatto Ambientale Modulo A: Pianificazione Energetica.

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1 Università degli Studi di Perugia Facoltà di Ingegneria Inquinamento da campi elettromagnetici Corso di Impatto Ambientale Modulo A: Pianificazione Energetica Ing. Giorgio Baldinelli a.a

2 Lo spettro elettromagnetico

3 Possibili sorgenti

4 DCSistemi di trasporto su rotaie in Italia 16 HzTreni/metro europei 50 HzImpianti civili 3-30 kHzTrasmissioni marittime kHzTrasmissioni navali Loran kHzTrasm. AM, Forni, saldatrici a fusione 3-30 MHzRadioamatori, saldatrici, diatermia, essiccatori, sterilizzatori MHzFM, VHF, cordless, radiomobili, CB 300 MHz-3 GHz UHF, cellulari, diatermia, radar, telemetria,TV GHzponti radio, satellitari, radar, altimetri GHzsatelliti, astronomia, spettroscopia Spettri di frequenze

5 Il Sole: lenergia 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 Sorgenti naturali

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

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

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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

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17 CEM da produzione dellenergia elettrica Lelettricità 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 dellenergia 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 dellenergia 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/MTElettrodotto 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 dallaltezza dei conduttori da terra In prossimità delle linee elettriche si misurano i seguenti valori tipici: –linee AAT a 380kV V/m –linee AT a 132kV - 150kV V/m –linee MT a 10kV - 30kV 200 V/m E schermato dagli edifici

23 Elettrodotti - Campo magnetico Dipende principalmente dallentità delle correnti che circolano nei conduttori Dipende dalla distanza dalla linea, dallaltezza dei conduttori da terra e dallordine delle fasi In prossimità delle linee elettriche si misurano i seguenti valori tipici: –linee AAT a 380kV 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 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 dallasse 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). Elettrodotti - Campo magnetico

26 Elettrodotti - Campo magnetico: confronti

27 -La presenza di edifici nellimmediata prossimità degli elettrodotti attenua il campo elettrico (che allinterno 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 allinterno delle abitazioni. -Il campo magnetico in prossimità di un elettrodotto, essendo legato al valore dellintensità 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 Elettrodotti Campo magnetico: osservazioni

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 lapparecchio 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 lapparecchio viene messo in funzione si genera un campo magnetico che dipende esclusivamente dallintensità di corrente e che può assumere valori piuttosto elevati

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

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 Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (1) Le correnti indotte da campi elettrici nei tessuti umani o le vibrazioni molecolari trasformano lenergia elettromagnetica in calore Negli animali omeotermi e nelluomo 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 Lenergia trasferita dai CEMBF è di piccola entità, per cui il calore provocato può essere facilmente controllato dai meccanismi di termoregolazione CEM a bassa frequenza: effetti biologici

33 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 Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (2) CEM a bassa frequenza: effetti biologici

34 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 sullargomento evidenzia che i campi elettromagnetici producono effetti biologici Tuttavia molti di questi effetti sono di piccola entità e difficili da registrare Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (3) CEM a bassa frequenza: effetti biologici

35 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 dellattività cerebrale –induzione di neoplasie maligne CEM a bassa frequenza: effetti biologici

36 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 CEM a bassa frequenza: effetti biologici

37 I campi elettromagnetici non ionizzanti (sorgenti NIR) hanno una banda compresa tra 300 kHz e 300 GHz Lagente inquinante (campo elettrico e/o magnetico) decresce rapidamente allontanandosi dalla sorgente Lazione inquinante si esercita nellambiente 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 CEM ad alta frequenza

38 CEM ad alta frequenza: principali sorgenti

39 Macchine per trattamenti termici –trasformano lenergia elettromagnetica in calore –sono utilizzate in processi che richiedono un riscaldamento rapido con cicli controllabili In base allazione 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 CEM ad alta frequenza: macchine industriali

40 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 Lapplicatore 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 CEM ad alta frequenza Riscaldatori a perdite dielettriche

41 Sono impiegati nellindustria siderurgica (tempera superficiale, ricottura e riscaldamento di metalli, saldatura di tubi), nellindustria elettronica (raffinamento di semiconduttori, produzione di fibre ottiche), nelloreficeria (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 CEM ad alta frequenza Riscaldatori a induzione magnetica

42 Si dividono in due classi: –per usi domestici –per usi industriali Gli apparati industriali sono progettati per la precottura, il riscaldamento, lessiccamento e la sterilizzazione di grosse quantità di materiale Gli apparati industriali impiagano potenze di alcune decine di kW CEM ad alta frequenza Riscaldatori a microonde

43 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) CEM ad alta frequenza Apparati per telecomunicazioni

44 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 dallantenna CEM ad alta frequenza Sistemi radiomobili

45 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 CEM ad alta frequenza Dispositivi elettronici

46 Radar –a impulsi (elevata potenza di picco - fino a 2MW) –doppler (potenze dellordine 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 CEM ad alta frequenza Altre applicazioni

47 Il campo elettromagnetico emesso da unantenna non è uniforme in tutte le direzioni CEM ad alta frequenza Valutazione del campo elettromagnetico Lobo orizzontaleLobo verticale

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

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

50 Antenne per telecomunicazioni CEM ad alta frequenza Tipologie di installazione: esempi

51 CEM ad alta frequenza Contenimento dellimpatto ambientale Stazioni radio base camuffate da pino

52 CEM ad alta frequenza Strumenti di misura Struttura degli apparati di misura –a rivelazione diretta –ad accoppiamento a radiofrequenza Ogni apparato di misura è formato da 3 sottosistemi: –sensore –linea di collegamento –apparato di misura e visualizzazione Sono possibili due strategie di misura: –a banda larga –a banda stretta

53 CEM ad alta frequenza Tipologie di sensori Sensori per campo elettrico –sensori a condensatore –sensori a dipolo o monopolo corto Sensori per campo magnetico –sensori ad accoppiamento induttivo Antenne –dipolo a mezzonda –antenne biconiche –antenne logaritmiche

54 CEM ad alta frequenza Effetti biologici Lesposizione a campi elettromagnetici comporta linnalzamento della temperatura dei tessuti biologici (effetto termico) Gli effetti non termici dei campi elettromagnetici ad alta frequenza non sono ancora ben conosciuti Effetti non termici osservati: –alterazione degli enzimi della membrana cellulare –alterazione della crescita cellulare –alterazione del DNA e dei meccanismi di riparazione –induzione di neoplasie

55 CEM ad alta frequenza Effetti sulla salute umana Effetti acuti –effetto termico, particolarmente accentuato alle alte frequenze a causa dellacqua presente nei tessuti –effetti cardiaci su persone con disturbi cardiaci e pacemaker Effetti cronici o di lungo periodo –effetto sul sistema nervoso (condizione di stress) –effetti sul comportamento (comportamenti motori insoliti, irrequietezza) –aumento delle frequenza cardiaca e della pressione ematica –elettrosensibilità (alterazioni cutanee, segnalate in particolare per operatori a videoterminale)

56 Campi elettromagnetici e la percezione del rischio Il problema cruciale della valutazione dei rischi si lega: A) da un lato a quello di una corretta analisi dei dati scientifici B) dallaltro a quello, non meno importante ma fino ad ora solo in parte esplorato, dei meccanismi attraverso i quali i rischi vengono comunicati e percepiti

57 Fattori che influenzano la percezione del rischio Potenziale catastrofico Familiarita con la sorgente di rischio Comprensione dei meccanismi Incertezza nelle conoscenze Controllabilita del rischio Effetti sui bambini Effetti sulle generazioni future Gravita degli effetti Fiducia nelle istituzioni Attenzione dei mezzi di informazione Incidenti accertati Equita di rischi e benefici Evidenza dei benefici Evidenza scientifica Coinvolgimento personale

58 Politiche cautelative Scelte politiche indipendenti dalle valutazioni scientifiche possono portare alla adozione di misure cautelative che, se adeguatamente giustificate e condivise, corrispondono anche ad un orientamento che va sempre piu affermandosi verso un principio di precauzione Una recente comunicazione dellUnione Europea (CE 2001) sul principio di precauzione richiede, prima di mettere in atto delle politiche cautelative: A) una accurata definizione del rischio B) una analisi costi/benefici

59 Scienza, comunicazione e politica sanitaria Esistono differenze nella valutazione del rischio dovuto ai CEM tra comunita scientifica e la popolazione: questo e dovuto a una carenza di comunicazione nella diffusione delle conoscenze e della loro comprensione. Un efficace sistema di informazione sui temi sanitari tra scienziati, governo, industria e pubblico e necessario per aumentare il livello di conoscenza generale delle tecnologie che generano CEM e quindi ridurre sfiducia e paura sia reale che percepibile.


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