campi elettromagnetici in bassa frequenza sorgenti, misure, effetti, normativa

Campi Elettromagnetici inBassa Frequenza

Sorgenti, Misure, Effetti, Normativa

Istituto Tecnico Industriale "R.Reggio" - Isola del Liri (FR) Prof. Ing. Antonello Pasquarelli

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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


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Produzione di energia elettrica

0

50

100

150

200

250E

ne

rgia

ele

ttri

ca

(m

ilio

ni d

i kW

/h)

Italia Enel

Nucleare

Geotermica

Idroelettrica

Termoelettrica

Totale

Produzione di energia elettrica in Italia e dall’Enel per fonti primarie nel 1994


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Consumo di energia elettrica (1)

Agricoltura2%

Industria53%Usi domestici

21%

Terziario24%

Consumi di energia elettrica per tipo di attività nel 1994


5

Consumo di energia elettrica (2)

Potenza oraria richiesta sulla rete italiana e sulla rete Enel(Terzo mercoledì del mese di dicembre del 1994)


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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


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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


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Tipologie di installazione: esempi

Cabina primaria AT/MT Elettrodotto AT


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Tipologie di installazione: esempi

Linea elettrica in media tensione

Trasformatore MT/BT a palo

Cabina secondaria MT/BT


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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


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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 T– linee AT a 132kV - 150kV 10 T– linee MT a 10kV - 30kV 5 T

Non è schermato dagli edifici


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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


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Valori tipici di campo elettrico

Lampada ad incandescenza 2Aspirapolvere 16 ÷ 90Televisione 30 ÷ 90Asciugacapelli 40 ÷ 80Ferro da stiro 60 ÷ 120Frigorifero 60 ÷ 110Stereo 90 ÷ 180Coperta elettrica 250 ÷ 4500*

* alla distanza di 1 cm

Campo elettrico [V/m] misurato a 30 cm dagli apparecchi elettrici


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Valori tipici di campo magnetico

Distanza 3cm Distanza 30cm

Lampada ad incandescenza 400 4Aspirapolvere 200÷800 2÷20Televisione 25÷50 0.04÷2Asciugacapelli 60÷2000 0.01÷1Ferro da stiro 8÷30 0.2÷0.4Stereo 4 0.5Coperta elettrica 2÷3 0.1÷0.2

Campo magnetico [T] misurato a 3 e 30 cm dagli apparecchi elettrici


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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


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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


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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


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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


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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


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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


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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


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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


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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


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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)


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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


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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

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