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

Università degli Studi di PerugiaFacoltà di Ingegneria

Inquinamento da campi elettromagnetici

Corso di Impatto AmbientaleModulo A: Pianificazione Energetica

Ing. Giorgio Baldinelli

a.a. 2012-13

Lo spettro elettromagnetico

Possibili sorgenti

• DC Sistemi di trasporto su rotaie in Italia• 16 Hz Treni/metro europei• 50 Hz Impianti civili• 3-30 kHz Trasmissioni marittime• 30-300 kHzTrasmissioni 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

Spettri di frequenze

• 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

Sorgenti naturali

• Impianti di generazione, trasporto e distribuzione dell’energia elettrica

• Impianti per le telecomunicazioni (radio, televisione, telefonia cellulare)

• Tutti i dispositivi elettrici ed elettronici

Sorgenti artificiali

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

LEGGE QUADRO N° 36/2001




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

DPCM 8 luglio 2003

DPCM 8 luglio 2003

DPCM 8 luglio 2003

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

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

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

Tipologie di installazione: esempi

Cabina primaria AT/MT Elettrodotto AT

Tipologie di installazione: esempi

Linea elettrica in media tensione

Trasformatore MT/BT a palo

Cabina secondaria MT/BT

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

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


• 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).


Elettrodotti - Campo magnetico: confronti

- 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

ElettrodottiCampo magnetico: osservazioni

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

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

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 [mT] misurato a 3 e 30 cmdagli apparecchi elettrici

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

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


• 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



• 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



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


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


• 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

CEM ad alta frequenza

Banda Limiti di frequenza Principali sorgenti

MF da 300kHz a 3MHz Radio AM; riscaldatori ad induzionemagnetica

HF da 3MHz a 30MHz Radiocomunicazioni internazionali;riscaldatori a perdite dielettriche;marconiterapia

VHF da 30MHz a 300MHz Radio FM; televisione

UHF da 300MHz a 3GHz Televisione; telefonia cellulare; fornia microonde; radar per il controllodel traffico aereo; radarterapia

SHF da 3GHz a 30GHz Sistemi di controllo a microonde;radar, collegamenti da satellite

EHF da 30GHz a 300GHz Radar; applicazioni scientifiche

CEM ad alta frequenza: principali sorgenti

• 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

CEM ad alta frequenza: macchine industriali

• 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

CEM ad alta frequenzaRiscaldatori a perdite dielettriche

• 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

CEM ad alta frequenzaRiscaldatori a induzione magnetica

• 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

CEM ad alta frequenzaRiscaldatori a microonde

• 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 frequenzaApparati per telecomunicazioni

• 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

CEM ad alta frequenzaSistemi radiomobili

• 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 frequenzaDispositivi elettronici

• 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

CEM ad alta frequenzaAltre applicazioni

• Il campo elettromagnetico emesso da un’antenna non è uniforme in tutte le direzioni

CEM ad alta frequenzaValutazione del campo elettromagnetico

Lobo orizzontale Lobo verticale

CEM ad alta frequenza Tipologie di installazione: esempi

Stazione radio base Antenna per radioamatore

Stazione radio base Ponte radio

CEM ad alta frequenza Tipologie di installazione: esempi

Antenne per telecomunicazioni

CEM ad alta frequenzaTipologie di installazione: esempi

CEM ad alta frequenzaContenimento dell’impatto ambientale

Stazioni radio base camuffate da pino

CEM ad alta frequenzaStrumenti 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

CEM ad alta frequenzaTipologie 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 mezz’onda– antenne biconiche– antenne logaritmiche

CEM ad alta frequenzaEffetti biologici

• L’esposizione a campi elettromagnetici comporta l’innalzamento 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

CEM ad alta frequenzaEffetti sulla salute umana

• Effetti acuti– effetto termico, particolarmente accentuato alle alte frequenze

a causa dell’acqua 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)

Campi elettromagnetici ela 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) dall’altro a quello, non meno importante ma fino ad ora

solo in parte esplorato, dei meccanismi attraverso i quali i

rischi vengono comunicati e percepiti

Fattori che influenzanola 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

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 dell’Unione 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

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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