Campi Elettromagnetici in Bassa Frequenza

1. Campi Elettromagnetici inBassa Frequenza Sorgenti, Misure, Effetti, Normativa

2. 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 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

3. Produzione di energia elettrica Produzione di energia elettrica in Italia e dall’Enel per fonti primarie nel 1994 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

4. Consumo di energia elettrica (1) Consumi di energia elettrica per tipo di attività nel 1994 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

5. Consumo di energia elettrica (2) Potenza oraria richiesta sulla rete italiana e sulla rete Enel (Terzo mercoledì del mese di dicembre del 1994) Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

6. 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 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

7. 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 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

8. Tipologie di installazione: esempi Cabina primaria AT/MT Elettrodotto AT Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

9. Tipologie di installazione: esempi Linea elettrica in media tensione Trasformatore MT/BT a palo Cabina secondaria MT/BT Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

10. 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 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

11. 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 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

12. 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 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

13. Valori tipici di campo elettrico * alla distanza di 1 cm Campo elettrico [V/m] misurato a 30 cm dagli apparecchi elettrici Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

14. Valori tipici di campo magnetico Campo magnetico [mT] misurato a 3 e 30 cm dagli apparecchi elettrici Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

15. 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 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

16. 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 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

17. 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 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

18. 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 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

19. 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 Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

20. 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 e lunga Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

21. Strumenti di misura a banda larga • Le sonde devono • rispondere ad un solo parametro (E o H) • essere di piccole dimensioni, tali da non disturbare il campo • I cavi di collegamento devono essere tali da non comportarsi a loro volta come delle antenne • Gli strumenti sono costituiti da • Sensore di campo elettrico o magnetico • trasduttore del campo in segnale elettrico proporzionale a E (E²) o H (H²) • collegamento all’unità di misura (cavo ad alta impedenza, fibra ottica ecc.) • unità di misura e registrazione Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

22. Tipologia delle sonde • a diodo (le più diffuse) • bolometriche (uso di termistore per misurare l’innalzamento della temperatura). Poco usato in quanto sensibile alle variazioni della temperatura ambientale • a termocoppia (limitato a misure di piccoli campi). Ideale per applicazioni radar Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

23. Sonde a diodo • Non isotropici • Isotropici (i più diffusi) • sono costituiti da diodi multipli collegati a dipoli d’antenna ortogonali fra loro • si misura solo il campo totale Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

24. Considerazioni sui sensori a diodo • risposta quadratica per piccoli segnali • risposta lineare per segnali medi (nella gamma tipica di lavoro) • saturazione per segnali elevati • rottura delle giunzioni per segnali estremamente elevati (anche se il sensore non viene collegato) Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

25. Fonti di errori di misura • onda incidente non piana • modulazione elevata • sensibilità alla luce (vale per vecchi sensori) • presenza di elevati gradienti di temperatura • accoppiamento dei cavi • presenza di campi intensi fuori banda • presenza del corpo umano • presenza nelle vicinanze di strutture metalliche Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

26. Riferimenti legislativi • Decreto Ministeriale del 23 aprile 1992 • Limiti di esposizione: • 5 kV/m e 0.1 mT per la popolazione • 10 kV/m e 1 mT per i lavoratori • Distanze minime • linee a 132 kV >= 10 m • linee a 220 kV >= 18 m • linee a 380 kV >= 28 m Prof. Ing. Antonello Pasquarelli