1- LA FISICA DEI CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI

ALMA MATER STUDIORUM
UNIVERSITÀ DI BOLOGNA
FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E
NATURALI
Corso di laurea in SCIENZE AMBIENTALI
Indirizzo TERRESTRE
Stima dei livelli di campo elettromagnetico
prodotti da sorgenti a bassa e alta
frequenza a supporto del processo di
pianificazione del territorio della
Provincia di Rimini.
Tesi di laurea in Principi di Valutazione di Impatto Ambientale
Relatore
Chiar.mo prof. Luigi Bruzzi
Presentata da
Massimiliano Pari
Correlatore
Dott. Stefano R. De Donato
I sessione
Anno Accademico 2006-07
1
«Questo è un piccolo passo per l’umanità,
ma un grande balzo per un uomo»
(Neil Armstrong) −1
2
Ringraziamenti.
Vorrei ringraziare in primis il Prof. Luigi Bruzzi, che mi ha permesso di
svolgere questo lavoro, per avermi seguito con attenzione ed aiutato
nell’ottenere un tirocinio formativo presso l’ARPA di Rimini.
Un ringraziamento particolare va al Dr. Stefano R. De Donato, Responsabile
del Servizio Sistemi Ambientali dell’ARPA di Rimini, per la competenza e la
disponibilità riscontrata, per avermi seguito sempre con interesse e per aver
creduto nella realizzazione di questo progetto.
Ringrazio tutto il personale Arpa che, durante tutto il periodo del tirocinio, mi
ha supportato, consigliato e, soprattutto, mi ha fatto sempre sentire ‘di casa’.
In particolare ringrazio: la Dr.ssa Roberta Monti, che spesso ha avuto l’onere
di seguirmi all’interno dell’ARPA di Rimini, per la competenza, gentilezza e
la pazienza riscontrata nei miei confronti. La Dr.ssa Maria Teresa Bagli,
fondamentale per il conseguimento dei risultati riguardanti Cattolica, per la
competenza e disponibilità. Ringrazio ancora il Dr. Paolo Bevitori, il Dr.
Flavio Rovere e la Dr.ssa Federica Bernardi, per la loro competenza ed
assistenza.
Ringrazio la Dr.ssa Simona Verità, del Dipartimento di Fisica dell’Università
di Bologna, per la cortese collaborazione.
Un ringraziamento particolare alla mia famiglia, ai miei genitori Toni ed
Elvira ed alla mia sorellina Giada, che mi hanno sempre appoggiato,
ascoltato, aiutato e compreso durante tutto il mio iter universitario. Ringrazio
anche la nonna Maria e lo zio Firmo importanti sostegni morali, sempre
partecipi di ogni mio risultato scolastico.
Ringrazio Nausica sempre infinitamente paziente e dolce.
Ringrazio tutti gli amici, universitari e non, che con me hanno condiviso
questa splendida esperienza, in particolare come non ricordare Andrea, Fabio
e Marco (scusate se non vi cito ragazzi, ma siete troppi e non vorrei
dimenticare qualcuno!). Ringrazio anche coloro che non ci credevano, perché
mi hanno dato un motivo in più d’impegno.
3
Alma mater studiorum università di Bologna.
1
Introduzione.
6
1-LA FISICA DEI CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI.
9
1.1.Il campo elettrico.
11
1.2.Il campo magnetico.
13
1.3.Le onde elettromagnetiche.
16
1.4.Caratteristiche delle onde elettromagnetiche e spettro d’onda.
18
2-CAMPI ELETTROMAGNETICI A BASSA FREQUENZA.
20
2.1. Descrizione dei programmi EFC-400 e MappeELF utilizzati per campi
a bassa frequenza e dell’ algoritmo che ne sta alla base.
20
2.2. EFC-400 e MappeELF metodologie d’uso e confronto dei risultati in
casi di prova.
24
2.2.1. Calcolo di campo in situazione con due tralicci e una campata
tra essi.
28
2.2.2.- Situazione che prevede la presenza di un incrocio fra linee
elettriche aeree.
30
2.2.3.- Cavo elicordato.
31
2.2.4.- Cavo elicordato obliquo inclinato e non inclinato.
32
2.2.5.- Cavo elicordato sistemato ad angolo.
35
2.2.6.- Cabina.
37
2.2.7.- Incrocio di linee elettriche aeree, in rapporto alla morfologia
del terreno.
40
4
3-CAMPI ELETTROMAGNETICI AD ALTA FREQUENZA.
42
3.1. descrizione dei programmi Nfa2k e CalcoloSRB utilizzati nel progetto
di tesi e dell’algoritmo che ne sta alla base.
42
3.2. CalcoloSRB e Nfa2k: applicazione pratica dei due software e
comparazione dei risultati.
47
3.2.1. Analisi con una singola antenna radio.
50
3.2.2. Studio di situazione con emissioni da parte di una singola
antenna srb potenziata a 2000 W.
53
3.2.3. Osservazione di una situazione che prevede la presenza di un
impianto srb emittente.
54
3.2.4. Due impianti srb irradianti la zona in analisi.
56
3.2.5. Impianti srb irradianti considerati in relazione all’altimetria del
territorio.
58
3.3. Esiti e considerazioni delle prove effettuate.
59
4. DESCRIZIONE DEL PROGRAMMA ARCVIEW.
62
5. LEGISLATURA VIGENTE IN MATERIA DI ELETTROSMOG.
64
6. STUDIO DELLE BASSE FREQUENZE SUL TERRITORIO DEL
COMUNE DI CORIANO.
74
7. STUDIO DELLE ALTE FREQUENZE SUL TERRITORIO DEL
COMUNE DI CATTOLICA.
83
Conclusioni.
95
Bibliografia.
98
5
INTRODUZIONE.
Quando si parla di elettrosmog, si deve tenere ben presente che si è di fronte
ad un problema piuttosto recente. All’inizio del ventesimo secolo, l’esposizione
ai campi elettrici e magnetici era limitata esclusivamente ai campi di origine
naturale, solo negli ultimi decenni si è potuto assistere ad un rapido incremento
delle sorgenti inquinanti. Ciò è dovuto soprattutto alla crescita industriale di
molti Paesi che ha determinato una sempre maggior domanda di strutture per la
comunicazione e per la generazione, distribuzione, utilizzo dell’energia
elettrica. Sebbene queste strutture abbiano contribuito a un miglioramento delle
condizioni di vita dell’uomo, non bisogna tuttavia sottovalutare l’inevitabile
aggravarsi dello stato dell’inquinamento da campi elettromagnetici che hanno
comportato. In questo contesto si inserisce il lavoro proposto, volto a
sottolineare i problemi, a livello sanitario e ambientale, derivati dall’esposizione
a radiazioni elettromagnetiche e l’importanza che, in questo ambito, possono
ricoprire alcuni programmi previsionali. Si sono esaminate in particolare sia le
sorgenti a bassa frequenza, rappresentate nello specifico dai cosiddetti campi
ELF (Extremely Low Frequency), sia quelle ad alta frequenza generate da
Stazioni Radio Base (SRB) e da emittenti Radio e Tv. In entrambi i casi si sono
presi in considerazione software previsionali che permettono di valutare l’entità
di campi elettromagnetici in base a parametri tecnici e geometrici degli impianti
considerati. Si è proceduto dapprima constatandone la reale efficacia in
situazioni standard simulate, poi considerandone le potenzialità applicative e la
loro importanza sia in fase di valutazione preliminare del rischio, sia in quella
eventuale di risanamento. Al fine di comprendere maggiormente i benefici che
possono derivare dall’applicazione dei suddetti modelli, si è operato applicando
gli stessi sul territorio della Provincia di Rimini, fotografando una situazione
reale. Per le alte frequenze si è analizzato il Comune di Coriano, attraversato da
diversi elettrodotti anche di considerevole portata. Si è visto come il programma
MappeELF porti all’evidenza eventuali situazioni a rischio e come possa essere
6
sfruttato, in fase di pianificazione territoriale, nel calcolo di aree di rispetto
all’interno delle quali la destinazione d’uso è per legge fortemente limitata. Il
Comune di Cattolica invece, ha rappresentato la zona di analisi per le sorgenti
ad alta frequenza. Tramite il software CalcoloSRB si è sviluppata una stima
dell’inquinamento del territorio e si è potuto così nuovamente constatare
l’effettiva efficacia del modello sia nell’individuazione di situazioni limite, in
rapporto alle indicazioni di legge, sia per ciò che concerne la fase di
pianificazione del territorio, individuando immediatamente e con precisione le
zone maggiormente sfruttate e simulando l’introduzione di nuove sorgenti
irradianti.
La seguente tesi è articolata in sette capitoli:
Nel primo viene fornita una presentazione delle principali nozioni fisiche in
materia di campi elettrici e magnetici, per meglio comprendere le basi che
supportano il lavoro svolto.
Nel secondo capitolo si sono sviluppate le considerazioni riguardanti la
modellistica previsionale per le alte frequenze, descrivendo i programmi Nfa2k
e CalcoloSRB e l’algoritmo alla loro base. Si è proceduto poi a compararne i
risultati ai fini della verifica del loro buon funzionamento.
Il capitolo successivo è volto ad esaminare i programmi EFC-400 e
MappeELF in relazione ai campi generati dalle sorgenti a bassa frequenza.
Anche in questo caso si sono considerati gli algoritmi di costruzione dei modelli
e le metodogie di utilizzo. In ultimo si sono confrontati i valori restituiti in
situazioni standard di prova.
Nel quarto capitolo si sono indagate le normative vigenti in materia di
elettrosmog, in osservanza alle numerose leggi che sono state emanate ai fini
della tutela della salute.
Come largamente sottolineato nel lavoro qui proposto, ArcView si è rivelato
programma fondamentale per la rappresentazioni in carta dei risultati ottenuti.
Nel quinto capitolo quindi sono state avanzate valutazioni sulle sue potenzialità
e sulla metodologia di applicazione.
7
In ultimo, all’interno dei capitoli sesto e settimo, che contengono i risultati
più importanti ricavati da questo lavoro, si è esaminata l’applicazione diretta dei
software CalcoloSRB e MappeELF sul territori del comprensorio della
Provincia di Rimini.
In particolare il capitolo 6 si illustrano gli esiti dell’applicazione, nel
Comune di Coriano, di MappeELF, mentre nel successivo si sono valutate le
sorgenti ad alta frequenza ed il programma CalcoloSRB.
8
1-LA
FISICA
DEI
CAMPI
ELETTRICI
E
MAGNETICI.
Tutti i fenomeni elettrici e magnetici hanno origine da cariche elettriche.
Per comprendere a fondo la definizione di carica elettrica occorre risalire alla
struttura degli atomi. L’atomo più semplice che conosciamo è quello di
idrogeno, costituito da un protone ed un elettrone che vi gravita attorno. Questo
può succedere solo perché protone ed elettrone sono vicendevolmente attratti
fra loro da una proprietà denominata carica elettrica. Corpi contraddistinti da
cariche di segno concordante si respingono, mentre corpi con segno opposto si
attraggono, proprio come nell’esempio appena citato dove protone ed elettrone
hanno valore assoluto uguale 1 ma segno contrario. Normalmente in un atomo
si hanno elettroni e protoni in numero uguale e di conseguenza l’atomo stesso
risulta neutro. Quando un atomo acquista o perde elettroni diventa una
particella carica elettricamente chiamata ione, nel primo caso si parla di ione
negativo nel secondo di ione positivo.
1
Valore corrispondente a 1,6*10 esp-19 coulomb.
9
Figura 1.1- struttura di un atomo.
Oltre a tenere uniti gli atomi, le cariche elettriche sono responsabili anche
delle interazioni fra atomi e fra molecole nonché delle reazioni chimiche.
L’intensità della forza con cui due cariche si attraggono o si respingono
risulta direttamente proporzionale al prodotto delle cariche ed inversamente
proporzionale al quadrato della distanza fra le stesse cariche. La legge di
Coulomb esprime analiticamente quanto appena descritto:
F=
Q1Q2
4πε r 2
1
⋅
[1.1]
dove la forza F è espressa in Newton (N), Q1 e Q2 sono le cariche misurate
in Coulomb (C), r la distanza fra le cariche espressa in metri ed ε è una costante
che dipende dal mezzo in cui si trovano le cariche (nel caso di cariche poste in
aria si approssima ε a ε 0 costante dielettrica nel vuoto pari a 8,85·10¹² C²
/N·m²)
10
1.1-Il campo elettrico.
Errore. Il segnalibro non è definito.
Si definisce campo elettrico (E) una regione di spazio estesa intorno ad un
oggetto dotato di carica elettrica, detto sorgente di campo, nella quale si
manifestano -per effetto della distribuzione di cariche elettriche- delle forze di
natura elettrica che agiscono sui corpi elettrizzati posti all’interno del campo.
Analiticamente il campo elettrico generato dalla carica Q è definito come:
E=
F
q
[1.2]
Errore. Il segnalibro non è definito.dove q è una piccola carica di prova
positiva e F la forza di Coulomb.
Posso ora ricavare il valore di campo generato dalla carica Q in ogni punto
al suo intorno, partendo dalla formula appena scritta e dalla legge di Coulomb:
E=
1
4πε 0
⋅
Q
r2
[1.3]
La direzione del campo elettrico è la stessa della forza di Coulomb, per cui,
avendo posto la carica di prova positiva, il campo risulterà attrattivo per Q
negativa, repulsivo per Q positiva. L’andamento del campo elettrico nello
spazio è generalmente rappresentato mediante linee di campo. Tale
rappresentazione consente di esprimere la distribuzione nello spazio del
modulo, della direzione e del verso del campo vettoriale. Le convenzioni
adottate nella rappresentazione di E tramite linee di forza sono le seguenti:
11
•
la tangente a una linea di forza, in ogni punto, da la direzione di E
nel punto;
•
il numero delle linee che attraversano una superficie normale alle
linee stesse, è direttamente proporzionale all’intensità del campo in
quell’area. Dove le linee si addensano il campo elettrico è più
intenso.
Figura 1.2 – Linee di forza del campo elettrico generate da:
a) una carica q+ puntiforme;
b) un dipolo (cariche uguali ma di segno opposto q+ q-).
Il campo elettrico non ha un valore costante nello spazio, esso decresce
mano a mano che ci si allontana della carica Q. Questo risulta evidente anche
solo osservando le linee di forza che si diradano allontanandosi dalla carica. E’
possibile descrivere il campo elettrico anche tramite una grandezza scalare: il
potenziale elettrico V. Ipotizzando di spostare una carica di prova q 0 da un
punto A a un punto B dello spazio, si compirebbe un lavoro W AB . La differenza
di potenziale elettrico, spesso indicata con la sigla d.d.p., è definita come:
V A − VB =
W AB
q0
[1.4]
12
L’unità di misura maggiormente usata per la d.d.p. è il volt (V). Per
approssimazione, ponendo il punto A ad una distanza infinita da tutte le
cariche, si può attribuire arbitrariamente a V A valore 0. Si può così definire il
potenziale elettrico in un punto P come:
V =
W
q0
[1.5]
Il potenziale elettrico vicino ad una carica positiva isolata risulta dunque
positivo, infatti deve essere compiuto un lavoro positivo da un agente esterno
per spingervi una carica elettrica positiva da un punto infinitamente lontano.
1.2-Il campo magnetico.
Il campo magnetico H è, come il campo elettrico, una grandezza vettoriale.
La sua unità di misura è l’ampere/ metro (A/m) nel sistema MKS oppure
l’Oersted (Or) nel sistema CGS. Il campo magnetico è generato da cariche
elettriche in movimento, ossia in presenza di correnti. Quando un elettrone si
muove attraverso un materiale conduttore, ad esempio attraverso un oggetto
metallico, una certa quantità di carica viene trasportata da un’estremità
all’altra. E’ definita intensità di corrente la quantità di carica che attraversa la
sezione del conduttore nell’unità di tempo:
I=
Q
t
[1.6]
Se si considerano due fili rettilinei attraversati da correnti I 1 e I 2 e separati
da una distanza r molto piccola rispetto alla loro lunghezza, si osserva che sui
13
conduttori agisce una forza attrattiva se le due correnti hanno lo stesso verso,
repulsiva qualora il verso sia opposto. L’intensità della forza agente su un tratto
l del filo 2 è:
F=
μ I1 I 2 l
⋅
2π
r
[1.7]
Dove μ è una costante detta permeabilità magnetica che dipende dal mezzo
materiale interposto. Nel caso il mezzo sia il vuoto, μ assume il valore
μ 0 = 4π ⋅ 10 −7 N A 2 , valore che si può utilizzare, approssimando, anche per
l’aria. F nella formula precedente è identificabile come forza magnetica.
Analogamente a quanto detto per il campo elettrico, si può pensare ad un
campo magnetico generato da una corrente che modifica lo spazio circostante.
Nel caso sovracitato di due fili, la corrente I1 genera un campo capace di
interagire con spazio circostante e quindi con il filo 2.
Per descrivere la componente magnetica è possibile far riferimento
all’intensità del campo magnetico (H) ma anche all’induzione magnetica (B).
Le due grandezze sono direttamente proporzionali e sono legate fra loro dalla
relazione:
B = μH
[1.8]
μ nota come permeabilità magnetica, dipende dalla proprietà del mezzo in
cui si effettuano le misure.
Nel caso del filo rettilineo percorso da corrente I, l’intensità del vettore
induzione magnetica nel vuoto è:
B=
μ0 I
⋅
2π r
[1.9]
dove μ 0 è la permeabilità magnetica nel vuoto.
Per rappresentare il campo magnetico si usano, come nel caso del campo
elettrico, linee di campo.
14
Figura 1.3 – Campo di induzione magnetica prodotto da un conduttore
percorso da corrente I.
Nel caso di un conduttore rettilineo le linee di campo sono raffigurabili con
circonferenze concentriche attorno al filo.
Per definizione il campo magnetico in un punto è diretto come la tangente
alla linea di campo in quel punto. A differenza del campo elettrico, la forza
magnetica non ha direzione concorde al campo. Come si nota nella figura 1.3 la
forza magnetica fra i due conduttori è perpendicolare alle direzioni del campo e
delle correnti. Una situazione particolare si ha quando si considera il campo
generato da una corrente circolare. In questo caso le linee di campo
conseguenti risultano del tutto simili a quelle ben note generate da un magnete.
15
Figura 1.4 – Linee di forza del campo magnetico generate dalla
corrente circolare I.
Un magnete è costituito da un polo Nord, da cui fuoriescono le linee di
campo, e da un polo Sud in cui le linee entrano 2 . Si potrebbe pensare ad un’
analogia con le cariche elettriche positive e negative, tuttavia nel caso di un
magnete i due poli risultano essere non isolabili. Procedendo infatti a
successive suddivisioni del magnete originario, si ripresentano sempre
comunque un polo nord e uno sud nella forma di dipolo magnetico.
Ciò nonostante, l’analogia fra campo magnetico di una spira e quello di una
calamita, ha portato Ampére all’ipotesi, poi confermata, che i campi magnetici
siano sempre dovuti a correnti elettriche.
1.3-Le onde elettromagnetiche.
Sino ad ora si sono trattate situazioni che contemplano cariche elettriche
ferme o correnti costanti. Se si considerano campi elettrici e magnetici variabili
2
Questo per convenzione.
16
nel tempo, si nota che una variazione di campo elettrico da origine ad un
campo magnetico e che, viceversa, ad una variazione di quest’ultimo
corrisponde la comparsa di un campo elettrico. Considerate queste proprietà,
Maxwell fu in grado di predire l’esistenza di onde elettromagnetiche. Esse sono
costituite da una catena di campi elettrici e magnetici capaci di generarsi
reciprocamente e di propagarsi nello spazio, indipendentemente dalle cariche e
correnti che le hanno generate.
Le oscillazioni dei campi elettrici e magnetici che costituiscono un’onda
elettromagnetica sono, ad elevate distanze dalla sorgente (ovvero in campo
lontano), sinusoidali, in fase fra loro e ortogonali alla direzione di propagazione
e costituiscono quella che è chiamata onda piana.
Figura 1.5 – Rappresentazione del campo elettromagnetico.
Si definisce intensità o densità di potenza (I), l’energia trasportata da
un’onda elettromagnetica nell’unità di tempo e di superficie perpendicolare alla
direzione di propagazione. Analiticamente si definisce I con l’equazione:
I=
ε
μ
E 2 eff
[1.10]
17
dove E eff è il valore efficace dell’intensità del campo elettrico E, che per
un’onda sinusoidale è:
E eff =
E max
[1.11]
2
Così se si esprime I in W/ m², E in V/m e H in A/m, si ha che nel vuoto 3
I = E 2 eff 377 .
1.4-Caratteristiche delle onde elettromagnetiche e spettro
d’onda.
Gli elementi distintivi delle onde elettromagnetiche sono la lunghezza
d’onda (λ), la frequenza (ν) e la velocità di propagazione (c) collegate fra loro
dalla relazione:
c = λ ⋅ν
[1.12]
Si definisce lunghezza d’onda la distanza fra due massimi (o minimi) della
curva; si dice periodo (T) il tempo necessario per compiere un’oscillazione
completa. Ne consegue la relazione c = λ T considerando che la velocità per
definizione è data da spazio/tempo. Comparando quest’ultima relazione alla
[1.12] si comprende facilmente che la frequenza è pari all’inverso del periodo.
Sapendo che la velocità di propagazione è una costante universale, pari nel
vuoto a circa 300.000 Km/s, le onde si differenziano sostanzialmente per
lunghezza d’onda ovvero per la frequenza.
Una classificazione dello spettro elettromagnetico è riportata di seguito.
3
Per approssimazione anche nell’aria.
18
Figura 1.6 – Spettro d’onda elettromagnetica.
Una parte di queste frequenze risulta particolarmente importante nel lavoro
in corso, si tratta delle frequenze generate da conduttori della rete elettrica e da
sistemi di telecomunicazione, frequenze che vanno da quelle delle onde radio a
quelle denominate ELF.
19
2-CAMPI
ELETTROMAGNETICI
A
BASSA
FREQUENZA.
2.1. descrizione dei programmi EFC-400 e MappeELF
utilizzati per campi a bassa frequenza e dell’ algoritmo che ne
sta alla base.
Quando si parla di campi elettrici e magnetici a bassa frequenza, si intende
considerare le frequenze fra 0 e 3000 Hertz, più nello specifico si indicano con
la sigla ELF quelle intorno ai 50 Hertz, quelle cioè proprie delle reti elettriche.
Nella valutazione di campi elettrici e magnetici generati da sorgenti di
questo tipo, si prenderanno in considerazione il programma commerciale EFC400 e il corrispondente prodotto Arpa MappeELF. Il primo è stato sviluppato
in ambiente Windows da Wandel & Goltemann e distribuito dalla Narda Safety
Test Solutions. Ha un range d’azione piuttosto ampio che si spinge all’analisi
di quasi tutte le sorgenti ad alta e bassa frequenza (quali ad esempio linee
aeree, cavi interrati e cabine di trasformazione che rientrano nella casistica che
si considererà). Il software Arpa, creato con linguaggio visual basic, è
anch’esso un ottimo modello previsionale tridimensionale, utile per il calcolo
di induzione magnetica di un numero qualsiasi di conduttori, all’interno delle
casistiche sopraindicate. Per l’elaborazione grafica dei risultati ottenuti con
CalcoloELF utilizzerò i programmi Surfer ed ArcView.
La norma CEI 211-4 del 1996 ‘Guida ai metodi di calcolo dei campi
elettrici e magnetici generati da linee elettriche’ definisce l’algoritmo di
riferimento per conduttori rettilinei infinitamente lunghi. In questa ipotetica
20
situazione MappeELF e EFC-400 forniscono gli stessi risultati delle formule
CEI. Nelle condizioni semplificative previste dalla norma, si ha la seguente
schematizzazione bidimensionale della linea:
• tutti i conduttori (sia i conduttori di fase, sia le funi di guardia) sono
considerati rettilinei, orizzontali, di lunghezza infinita e paralleli fra loro;
• i conduttori sono considerati di forma cilindrica con diametro costante;
nel caso siano a fasce, si sostituisce al fascio di subconduttori un unico
conduttore con diametro opportunamente rapportato;
• le altezze dal terreno e, per esteso, ogni tipo di distanza è riferita al centro
del conduttore;
• il suolo è considerato perfettamente trasparente dal punto di vista
magnetico (in realtà la resistività tipica del terreno va da 10 a 1000 Ωm);
• le correnti di fase si assumono equilibrate e trascurabili le correnti indotte
nelle funi di guardia.
In verità tuttavia i conduttori di una linea assumono, fra due tralicci
consecutivi, la forma di una catenaria. Per poter considerare tali condizioni, i
software suddividono ogni conduttore della linea in un numero appropriato di
segmenti che potranno ritenersi rettilinei, mantenendo comunque il loro
orientamento spaziale.
21
Figura 2.1- Schematizzazione di una catenaria mediante segmenti fra
loro paralleli, di lunghezza infinita e disposti parallelamente al piano di
riferimento (MappeELF).
In particolare ricollocano il sistema di riferimento globale (tramite
traslazione e rotazione), in modo da ottenere un nuovo sistema, questa volta
locale, che ha origine in uno dei due apici del segmento da analizzare e asse x L
orientata allo stesso modo della corrente elettrica. Si approfitta così della
semplificazione che ne consegue 4 e si calcola l’induzione elettrica e magnetica.
4
Il campo non si propaga in direzione dell’asse x.
22
Figura 2.2- Sistema di riferimento locale riportato ad un segmento
parziale del conduttore.
Successivamente i valori calcolati per ogni segmento si vanno a sommare,
orientati nel sistema di riferimento globale.
Per completezza descrivo, dal punto di vista matematico, i passi appena
elencati. La densità del flusso magnetico di una configurazione di conduttori si
calcola, secondo la legge di Biot-Savart, come sovrapposizione di campi
parziali di segmenti di conduttori singoli. I conduttori parziali contribuiscono ai
valori totali di campo secondo la:
r r
r
μ 0 dl × r
dB ( t ) =
I (t )
4π r 3
L’apporto di campo del segmento nel punto P(x,y,z), come illustrato in
figura 3.2, risulta:
23
⎡
r
μ
Bi (t ) = 0 I i (t )⎢
⎢
4πr
⎣
Li − x p
(L − x )
2
i
p
+ r2
+
⎤
⎥
x 2p + r 2 ⎥
⎦
xp
In componenti vettoriali:
B xi ( t ) = 0
B yi ( t ) = −
Bzi ( t ) =
zp
y 2p
+
z 2p
yp
y 2p + z 2p
r
Bi ( t )
r
Bi ( t )
La somma dei contributi parziali restituisce il vettore di campo finale:
⎡B ⎤
r ⎢ x⎥
B = ⎢By ⎥
⎢B ⎥
⎣ z⎦
Questo procedimento è alla base del funzionamento dei due programmi
considerati e, per mezzo di questi, mi sarà possibile elaborare modelli
previsionali di campo ed esprimere i valori ottenuti sotto forma di isolinee.
2.2. EFC-400 e MappeELF metodologie d’uso e confronto dei
risultati in casi di prova.
Gli input di partenza, necessari al calcolo di campo, sono i medesimi per
entrambi i programmi.
Nel setup iniziale si definiscono:
24
•
le coordinate dei punti di minimo e massimo della griglia di
valutazione;
•
il passo di analisi;
•
l’altezza per la stima;
•
il numero di conduttori da considerare;
•
il numero di segmenti in cui dividere ogni conduttore.
Successivamente si passa a delineare le caratteristiche di ogni singolo
conduttore, si specificano le coordinate di inizio e di fine, l’altezza iniziale,
finale e a metà della campata la corrente, la fase e – se il cavo è elicordato –
anche raggio e passo della corda.
Figura 2.4- Schema di setup nel caso di cavi non elicordati (MappeELF).
25
400
0
1000
600
5
1
20
867.028 29.051
42
30
575.186
479.71
55
0
0
874.428 29.051
42.95 30.95 583.786
479.71
42
1155
120 0
0
479.71
42
1155
240 0
0
881.828 29.051 42
30
592.386
0
Figura 3.5- Esempio di setup nel caso di cavi non elicordati
(MappeELF).
E’ importante sottolineare che ogni campata della catenaria
viene
assimilata e trattata come una parabola. In realtà, così facendo, si compie una
semplificazione poichè le due figure non sono del tutto sovrapponibili, ma
essendo le differenze infinitesimali, si possono, nello studio in questione,
trascurare.
26
Figura 2.6- Rappresentazione del concetto di campata.
Per quanto concerne i dati di output, ho già precedentemente ricordato come
EFC-400 sia del tutto autonomo anche nell’elaborazione grafica dei risultati,
mentre MappeELF si avvale di altri più specifici programmi come Surfer o
ArcView. Per questo l’output di MappeELF è un file di testo, costituito dalle
coordinate spaziali di ogni punto - rispetto alla griglia costruita dal programma
- e dal corrispondente valore di campo magnetico totale 5 . Il programma
restituisce un file di questo genere per ogni altezza dal suolo che si vuole
considerare. I dati sono separati da tabulazione e quindi facilmente esportabili
in altre applicazioni. Nello specifico, se si ha l’attenzione di utilizzare
coordinate geografiche metriche per i dati di localizzazione dei conduttori in
griglia, il file di output risulta automaticamente georeferenziato. Di seguito si
riporta un esempio di un risultato restituito dal programma Arpa nel corso di
questo studio.
5
Espresso in μΤ.
27
#X #Y
#B
-50
50
0.1
-49
50
0.2
-48
50
0.2
……………………
50
50
0.5
-50
49
0.3
-49
49
0.3
Per avvalorare la validità dei risultati ottenibili con MappeELF li
confronterò, in diversi casi di prova, con quelli ricavabili da EFC-400.
Quest’ultimo, come programma in commercio, può ritenersi uno strumento di
calcolo di comprovata efficacia. Si esaminerà una vasta casistica che contempla
dapprima situazioni estremamente semplici, poi sempre più elaborate come
cavi elicordati, incroci di elettrodotti, cabine etc.
2.2.1. Calcolo di campo in situazione con due tralicci e una
campata tra essi.
Il primo semplice caso considerato è quello di due tralicci consecutivi,
collegati da un cavo che assume la forma di catenaria. Prima di un confronto
diretto dei risultati, è necessario riordinare il file output di EFC-400 che sceglie
28
un ordinamento non a tabulazione verticale (come visto per il software Arpa)
bensì a griglia. Questa preferenza garantisce un’immediata visualizzazione dei
valori nei punti desiderati, ma ne impedisce l’esportazione a molte altre
applicazioni se non previo trattamento di riordino. Comparando i valori
restituiti, si denota una leggerissima differenza di esiti (dell’ordine di circa un
millesimo di μΤ), assolutamente trascurabile in rapporto ai valori ottenuti ed
ancor più in rapporto alle indicazioni di legge.
3,5
3
2,5
B arpa
2
B efc
1,5
Differenze
1
0,5
0
1
739
1477 2215 2953 3691 4429 5167 5905 6643 7381 8119 8857 9595 10333 11071 11809 12547 13285 14023
-0,5
Figura 2.7- Sovrapposizione degli esiti ottenuti con MappeELF ed
EFC-400.(in ordinata il valore di campo (μΤ), in ascissa i punti della
griglia costruita attorno al sito irradiante).
29
2.2.2.- Situazione che prevede la presenza di un incrocio fra
linee elettriche aeree.
Leggermente più elaborata è la situazione che prevede un incrocio fra due
linee aeree. In questo caso i campi generati dai due cavi vanno ad interagire,
portando a valori di campo totale risultante particolarmente elevati, soprattutto
in corrispondenza della sovrapposizione dei cavi stessi. In questa situazione i
valori restituiti dai programmi in analisi collimano alla perfezione, rendendo
superflua qualsiasi altra disquisizione sul caso considerato.
Figura 3.8- Rappresentazione del campo magnetico generato da un
incrocio di linee elettriche. Elaborazione dati tramite il programma EFC400.
30
2.2.3.- Cavo elicordato.
I cavi elicordati si utilizzano quasi esclusivamente per linee interrate.
Quando ci si accinge ad analizzare situazioni che prevedono la presenza di
questi particolari cavi, occorre tenere in considerazione che il setup necessita di
due ulteriori valori di input. In particolare mi riferisco a due indici numerici
che definiscono: il primo il raggio della circonferenza entro cui ruotano i tre
fili, il secondo il passo di lunghezza necessario perché avvenga un
avvolgimento completo dei cavi e ci si ritrovi nella situazione di partenza.
Questi indici numerici prendono valore 0 se si considerano cavi semplici, non
elicordati.
Anche in questo caso le differenze fra i due software, quando si presentano,
risultano irrilevanti, tanto da non comparire neppure nei grafici ottenuti.
31
8
7
6
5
ARPA Segmenti
EFC Elicordato
Arpa Elica
4
3
2
1
0
1
9
17
25
33
41
49
57
65
73
81
89
97 105 113 121 129 137 145 153 161 169 177 185 193 201 209 217 225
Figura 2.9- Sovrapposizione risultati MappeELF ed EFC-400 per un cavo
elicordato. (in ordinata il valore di campo (μΤ), in ascissa i punti della
griglia costruita attorno al sito irradiante).
2.2.4.- Cavo elicordato obliquo inclinato e non inclinato.
Questa prova considera un cavo elicordato obliquo esaminato prima senza
inclinazione rispetto al sistema di riferimento, poi con inclinazione. Dall’analisi
si ottengono due grafici che si discostano apprezzabilmente a seconda dei casi.
32
1,4
1,2
1
0,8
ARPA
EFC
Differenze
0,6
0,4
0,2
0
1
9
17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129 137 145 153 161 169 177 185 193 201 209 217 225
-0,2
Figura 2.10- Cavo elicordato obliquo: risultati di analisi con MappeELF
ed EFC-400. (in ordinata il valore di campo (μΤ), in ascissa i punti della
griglia costruita attorno al sito irradiante).
33
1,2
1
0,8
0,6
ARPA
EFC
Differenze
0,4
0,2
0
1
9
17
25
33
41
49
57
65
73
81
89
97 105 113 121 129 137 145 153 161 169 177 185 193 201 209 217 225
-0,2
Figura 2.11- Sovrapposizione risultati MappeELF ed EFC-400 per
cavo elicordato obliquo inclinato. (in ordinata il valore di campo (μΤ), in
ascissa i punti della griglia costruita attorno al sito irradiante).
Le differenze fra i due programmi, che sono minime nel primo caso,
diventano maggiormente significative quando si considerano cavi obliqui.
Approfondendo
il comportamento dei due algoritmi in relazione al caso
considerato, si sono potute evidenziare le cause di tali discrepanze. Nel
costruire la situazione in questione si è, semplificando, collocato uno dei due
apici del segmento elicordato nell’origine e l’altro nel punto di coordinate
cartesiane (1,1). Di conseguenza la lunghezza del segmento stesso risulta non
più unitaria, come nelle situazioni precedentemente valutate, ma di 1,42. Ne
deriva che non si ha più un singolo passo (che si era impostato anch’esso a
lunghezza unitaria) ma 1,42 passi. Da qui nasce la discrepanza nei risultati che
si denota fra i due software. EFC-400 infatti applica una semplificazione che
non è presente nel programma Arpa: fa cioè in modo che la lunghezza del cavo
34
sia un multiplo intero del passo dell’elica arrotondando quest’ultimo. Nello
specifico se si ha un segmento, ad esempio, di lunghezza 1,80 e un passo
impostato a lunghezza 1, MappeELF considera 1,8 passi, mentre EFC-400
arrotonda a due passi di 0,90.
Per certo la situazione più vicina alla realtà è quella prospettata dal
programma Arpa che non attua alcuna alterazione, a differenza di quanto
avviene in EFC-400 . La distanza di esiti, seppur più evidente rispetto ai casi
precedenti,
rimane
comunque
esigua,
tale
cioè
da
non
prevedere
comportamenti differenti dal punto di vista della prevenzione per la salute
dell’uomo.
2.2.5.- Cavo elicordato sistemato ad angolo.
Si è preso in considerazione un cavo elicordato collocato in modo da
formare un angolo retto, come si può dedurre dal grafico seguente in cui si
riportano i valori di campo restituiti da MappeELF e rielaborati con il
programma Surfer.
35
Figura 2.12- Rappresentazione di un cavo elicordato sistemato ad
angolo, visuale dall’alto.
Nuovamente la comparazione dei risultati evidenzia una situazione con
differenze esigue.
36
8
7
6
5
4
ARPA
EFC
Differenze
3
2
1
0
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81
-1
Figura 2.13- Grafico excel con sovrapposizione di dati restituiti da
MappeELF ed EFC-400. (in ordinata il valore di campo (μΤ), in ascissa i
punti della griglia costruita attorno al sito irradiante).
2.2.6.- Cabina.
Il caso più elaborato fra quelli considerati, dove contribuiscono al campo
totale il numero più elevato di cavi elettrici, è per certo quello di una cabina.
37
Figura 2.14- Campo generato da una cabina.
Anche in questa situazione si sottolineano differenze infinitesimali nei
risultati.
38
100
80
60
ARPA
EFC
Differenze
40
20
0
1
44
87
130 173 216 259 302 345 388 431 474 517 560 603 646 689 732 775 818 861 904 947 990
-20
Figura 2.15- Grafico excel raffigurante valori di campo calcolati con
software Arpa e con EFC400. (in ordinata il valore di campo (μΤ), in
ascissa i punti della griglia costruita attorno al sito irradiante).
Questa concordanza di esiti, ottenuti in un contesto che prevede la presenza
di numerosissime fonti emittenti, avvalora fortemente l’ipotesi che ci si trovi di
fronte a due strumenti di analisi molto simili.
39
2.2.7.- Incrocio di linee elettriche aeree in rapporto alla
morfologia del terreno.
L’ultima situazione esaminata riguarda un incrocio di due linee in relazione
all’altimetria del territorio. Entrambi i programmi sono perfettamente in grado
di contemplare questa variabile e, ancora una volta, si ottengono valori di
campo molto vicini fra loro.
100
90
80
70
60
ARPA
EFC
Differenze
50
40
30
20
10
0
1
743
1485 2227 2969 3711 4453 5195 5937 6679 7421 8163 8905 9647 10389 11131 11873 12615 13357 14099
Figura 2.16- Incrocio di linee elettriche aeree: grafico excel
raffigurante valori di campo calcolati con software Arpa e con EFC-400.
(in ordinata il valore di
campo (μΤ), in ascissa i punti della griglia
costruita attorno al sito irradiante).
In definitiva, dopo aver valutato l’efficienza di EFC-400 e di MappeELF in
otto differenti casi, si può affermare che i due programmi restituiscono valori
40
quasi totalmente paragonabili e, anche nel momento in cui le differenze
sembrano più evidenti (come per il cavo elicordato obliquo ed inclinato), esse
sono trascurabili se rapportate ai valori di legge che definiscono i termini utili
di prevenzione. Entrambi i software possono dunque considerarsi strumenti
validi ai fini delle analisi che si effettueranno nel corso di questa tesi.
41
3-CAMPI
ELETTROMAGNETICI
AD
ALTA
FREQUENZA .
3.1. Descrizione dei programmi Nfa2k e CalcoloSRB
utilizzati nel progetto di tesi e dell’algoritmo che ne sta alla
base.
I due programmi in considerazione, essendo ideati per scopi analoghi,
presentano diverse affinità fra loro anche se si possono evidenziare alcune
sostanziali differenze che possono far preferire l’uno all’altro.
In particolare Calcolo srb progettato direttamente dal personale Arpa risulta
avere un’interfaccia molto più immediata ed alcune applicazioni aggiuntive
rispetto ad Aldemap che invece è un programma sviluppato dalla ditta Aldena
a scopi commerciali. Nella fattispecie mi riferisco alla possibilità di considerare
l’altezza dei siti trasmittenti non solo rispetto al livello del mare ma in
relazione all’altimetria del territorio, opportunità che sfrutterò appieno nel
corso dello studio in atto. Ambedue i software hanno alla base lo stesso
algoritmo
per
il
calcolo
del
campo
elettromagnetico,
sviluppato
indipendentemente ma seguendo sempre le direttive contenute nella norma CEI
211-10 denominata “Guida alla realizzazione di una Stazione Radio Base per
rispettare i limiti di esposizione ai campi elettromagnetici ad alta frequenza”
che di seguito andrò ad approfondire. Prima di tutto considero il modello di
calcolo per la determinazione di campo ed elettromagnetico dovuto a stazioni
radio base. La scelta ricade sul più semplice dei modelli possibili che è quello
che si riferisce alla modalità di propagazione nello spazio libero. Esso si
applica a rigore solo nella regione dei campi radiativi lontani ed in completa
assenza di ostacoli ma ove tali condizioni non siano rispettate abbiamo nella
quasi totalità dei casi una sovrastima dell’intensità dei campi creando così le
42
prerogative per condizioni cautelative. Tali semplificazioni risultano favorevoli
allo sviluppo di un metodo di descrizione del problema tramite equazioni
algebriche e quindi completamente risolvibile in maniera analitica. Inoltre si
può tranquillamente affermare che il modello in questione porta a risultati
adeguati a soddisfare nella maggior parte dei casi le richieste delle istituzioni
pubbliche che riguardano la sorveglianza fisica delle sorgenti radioattive . Altri
modelli più complessi si spingono anche nella regione dei campi radiativi
vicini ed alcuni di essi possono anche considerare la presenza di ostacoli e
addirittura tener conto delle zone di penombra dovute alla diffrazione data da
spigoli e bordi. L’utilizzazione di questi ultimi tuttavia risulta legittima solo
ove si richieda particolare accuratezza che giustifichi le complicanze di calcolo
che ne derivano.
L’ applicazione diretta del metodo selezionato si ha seguendo la già citata
norma CEI 211-10 pubblicata nell’ Aprile 2002 che prevede l’osservazione dei
passi che andrò di seguito a descrivere:
Per prima cosa è fondamentale la definizione di un sistema di riferimento
globale che non è altro se non un sistema di assi cartesiani che si sviluppa nella
zona soggetta ad analisi e con origine in un punto qualsiasi della stessa. Unica
attenzione si deve avere nell’orientamento degli assi che per convenzione
devono essere: X G diretto orizzontalmente all’est geografico, YG orientato
orizzontalmente al nord ed infine Z G verticalmente direzionato allo zenit.
●In un secondo momento si devono individuare tutte le sorgenti
trasmittenti che influenzino i valori di campo in un generico punto P della zona
considerata.
●Il passo successivo prevede l’identificazione della potenza con cui è
alimentata l’antenna del sito trasmittente Pa lim . Posso ricavare Pa lim tramite la
seguente formula matematica:
Pa lim =
PBTS ⋅ G
A
43
posto logicamente che si conoscano il coefficiente di amplificazione di
eventuali amplificatori applicati all’antenna (G), il coefficiente di attenuazione
complessiva (A) e la potenza emessa dalla stazione radio base ( PBTS ).
In realtà, generalmente, il dato Pa lim è direttamente fornito dal gestore
dell’antenna, perciò non occorre nessun calcolo ulteriore.
Posso poi calcolare il contributo di un sito trasmittente in relazione ad un
sistema di riferimento locale (con origine nell’antenna considerata e
conseguente orientazione orizzontale e verticale) con la formula:
S (rL ,θ L , ϕ L ) =
G MAX ⋅ D(θ L , ϕ L ) ⋅ Pa lim
4π ⋅ r 2 L
dove ( rL , θ L , ϕ L ) rappresentano le coordinate in un sistema sferico locale ( rL
è la distanza del punto P considerato da A centro elettrico dell’antenna), GMAX
è il guadagno massimo del sito trasmittente e D il diagramma di radiazione
(composto da DH (ϕ ) sul piano orizzontale e da DV (θ ) su quello verticale).
Quest’ ultimo è fornito dalla ditta produttrice e fra l’altro gestisce il tilt elettrico
(anche il tilt meccanico è considerato nella relazione in quanto l’asse x è
orientato rispetto proprio al puntamento meccanico del trasmettitore).
44
Figura 3.1 – Sistema sferico locale
( r ∈ [0; ∞]; θ ∈ [-π/2; π/2]; ϕ ∈ [-π; π]).
L’ applicazione della formula di cui allo step precedente si è parlato, passa
necessariamente da un processo di trasformazione di coordinate globali, in cui
si è precedentemente definito il punto P, in locali e quindi sferiche necessarie
appunto alla risoluzione della suddetta equazione.
Più precisamente si ottiene il primo dei due risultati dovuti per mezzo di
traslazioni e rotazioni. Adotto una traslazione per spostare il centro del sistema
di riferimento globale nel centro elettrico A dell’apparato trasmittente.
Successivamente ruoto il sistema di un angolo α che rappresenta la differenza
fra l’asse X G , orientato all’est geografico e la direzione massima di radiazione
sul piano orizzontale (α viene misurato partendo da X G e procedendo in senso
antiorario).Occorre ricordare che è consuetudine del gestore dell’antenna
fornire γ piuttosto di α; γ prende come riferimento l’asse orientato al nord
geografico e non più all’est e ovviamente è in relazione con il precedente per
45
mezzo della semplice formula α =
π
2
− γ . In ultimo, come stretta conseguenza
della rotazione di cui sopra, applico una variazione di un angolo β alla
direzione assunta da YG per ripristinare le condizioni cartesiane fondamentali.
A tal punto non resta che trasformare il sistema locale ottenuto in sferico
semplicemente risolvendo le uguaglianze:
rL = x 2 L + y 2 L + z 2 L =
θ L = arcsin
( x G − x A ) 2 + ( y G − y A )2 + ( z G − z A ) 2
zL
rL
⎛
⎞
⎟ sgn ( x ) + π sgn ( y )(1 − sgn (x ))
L
L
L
⎜ r2 − z2 ⎟
2
L ⎠
⎝ L
ϕ L = arcsin ⎜
yL
Terminati tutti i passaggi è finalmente possibile quantificare la densità di
potenza nel punto considerato P in relazione al contributo del sito emittente.
Nel caso in cui ci si trovi a dover considerare per P più contributi occorrerà
sommare
le
diverse
S
per
ottenere
la
densità
totale:
S tot (P ) = ∑i S i (P )
Nota la densità di potenza complessiva, risulta elementare la determinazione
dei
valori
di
campo
elettrico
e
magnetico:
ETOT (P ) = S TOT (P ) ⋅ Z o
H TOT (P ) =
S TOT (P )
Z0
Di seguito, in questo capitolo, proporrò dei casi esemplificativi di studio in
cui adoperare e confrontare entrambi i software onde evidenziarne, qualora ci
fossero, differenze nei risultati osservati .
46
Il mio obiettivo è confermare la validità del programma CalcoloSRB data
dall’ equipollenza di esiti con un programma come Nfa2k, commerciale e
dunque certificato.
3.2. CalcoloSRB e Nfa2k: applicazione pratica dei due
software e comparazione dei risultati.
Si è detto come i programmi in questione siano in grado di calcolare con
buona precisione i valori di campo all’interno del volume considerato a
condizione di conoscere la potenza di alimentazione , il guadagno massimo e il
diagramma di radiazione dell’antenna che equipaggia il sito trasmittente
considerato. Ora si andrà a valutare con maggiore precisione l’applicazione
pratica dell’algoritmo descritto cioè il funzionamento concreto dei programmi.
Il setup richiede per prima cosa la delimitazione dalla zona soggetta ad
indagine stabilendo x,y,z massimi e minimi ed il passo di analisi orizzontale e
verticale, cioè la distanza che deve intercorrere fra un punto in esame e il
successivo. Di seguito si esige che si precisi il numero totale di antenne che
saranno prese in considerazione e l’eventuale campo elettrico di fondo. Si
passa in secondo luogo a definire le caratteristiche delle varie stazioni emittenti
posizionandole nel piano di riferimento e indicando orientamento di emissione,
tilt meccanico, guadagno e potenza complessiva al connettore oltre al file
contenente i diagrammi di irradiazione.
47
Ad esempio:
-147 -147 147 147 6 30 15 5 6
‘Prima riga area d’esame
0 0 20 1 20 17 0 0
K739623
0 0 20 1 20 17 120 0
K739623
‘antenna 1
0 0 20 1 20 17 240 0 K739623
50 50 30 1 20 17 0 0 K739623
50 50 30 1 20 17 120 0 K739623
50 50 30 1 20 17 240 0 K739623
Figura 3.2 - Schema di setup di una stazione radio base per
CalcoloSRB: da notare che la prima riga si riferisce all’area di esame
mentre le altre definiscono le caratteristiche di ognuno dei sistemi
emittenti.
48
Il diagramma di irradiazione deve essere un file testo contenente il
diagramma di antenna totale in campo lontano orizzontale e verticale. A
seguito riporto in forma parziale un esempio di tali files (attenuazioni espresse
in dB):
NAME 739494
FREQUENCY 1862.5
GAIN 15.85 dBd
TILT
COMMENT DATE 28.08.2000 + 45 degrees polarized system
HORIZONTAL 360
0.0 0.0
1.0
0.0
2.0
0.0
3.0
0.0
………
357.0
0.0
358.0
0.0
359.0
0.0
VERTICAL 360
0.0
0.0
1.0
0.4
2.0
1.5
49
3.0
3.2
………
357.0
2.0
358.0
0.8
359.0
0.1
A questo punto Nfa2k e CalcoloSRB sono in grado di calcolare, nei punti
richiesti, i valori di campo e con questi costruire isolinee 6 . Si procede dunque,
come anticipato in precedenza, a collaudare i programmi in differenti casi di
prova, al fine di costatarne l’efficienza e le eventuali discrepanze di risultati. Si
è deciso di considerare cinque differenti situazioni nel tentativo di sviluppare
una casistica sufficientemente completa.
3.2.1. Analisi con una singola antenna radio.
Il primo semplice caso, prevede la presenza nella zona analizzata di una sola
antenna radio emittente. Si evidenzia una sostanziale sovrapposizione di
risultati per buona parte dello studio ma, come manifesta il grafico che segue,
nella zona del retro-antenna i valori iniziano a discostarsi. Sono rappresentati in
ordinata tutti i punti della griglia costruita dal programma intorno all’antenna
considerata; in particolare i valori compresi fra 1251 e 2500 rappresentano il
retro-antenna.
6
Per la costruzione di linee di isolivello può risultare preferibile l’utilizzo di programmi
appositi come Surfer o ArcView che offrono potenzialità maggiori.
50
25,0
24,0
23,0
22,0
21,0
20,0
19,0
18,0
17,0
16,0
15,0
14,0
Differenza
ARPA
Aldena
13,0
12,0
11,0
10,0
9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
1
106 211 316 421 526 631 736 841 946 1051 1156 1261 1366 1471 1576 1681 1786 1891 1996 2101 2206 2311 2416
Figura 3.3- Valori di campo calcolati per una singola antenna radio
emittente (altezza 15 m). (in ordinata il valore di campo (V/m), in ascissa i
punti della griglia costruita attorno al sito irradiante).
Tali differenze si palesano in modo del tutto simile anche alle altre altezze
prese in considerazione (15 m e 20 m) e sono ancor più evidenti andando a
sovrapporre i risultati nell’immagine di sezione verticale .
51
Figura 3.4- Rappresentazione in Surfer dei valori ottenuti con
CalcoloSRB (linee nere) e Nfa2k (linee rosse). Il fonte antenna è
rappresentato dalla parte colorata del grafico.
Come si manifesta dai grafici, le discordanze sono tali da non poter essere
trascurate ma prima di poter azzardare ipotesi sulla causa delle stesse, potrebbe
essere opportuno valutare gli esiti con stazioni emittenti diverse.
52
3.2.2. Studio di situazione con emissioni da parte di una
singola antenna srb potenziata a 2000 W.
Nella seconda prova si è pensato di potenziare l’antenna radio emittente
portandola a 2000 W affinché si possa verificare la persistenza o meno di
difformità di risultati. Riporto i valori ottenuti in grafico excel dov’è più
semplice ed immediato notare le eventuali disparità :
22,0
21,0
20,0
19,0
18,0
17,0
16,0
15,0
14,0
13,0
12,0
Differenza
ARPA
Aldena
11,0
10,0
9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
1
105
209
313
417
521
625
729
833
937 1041 1145 1249 1353 1457 1561 1665 1769 1873 1977 2081 2185 2289 2393 2497
Figura 3.5.- Valori di campo calcolati per una singola antenna radio
emittente potenziata a 2000 W (altezza 15 m). (in ordinata il valore di
campo (V/m), in ascissa i punti della griglia costruita attorno al sito
irradiante).
Il reiterarsi delle discrepanze porta a pensare che i due programmi affrontino
in maniera differente le situazioni di retro-antenna assimilando difformemente
le direttive imposte da norma CEI. Quest’ultima prevede infatti almeno due
53
diverse tipologie di approccio al trattamento de dati di retro-antenna ma
scenderò in un’analisi più approfondita del problema solo al termine della
casistica che intendo esaminare.
3.2.3. Osservazione di una situazione che prevede la presenza
di un impianto srb emittente.
A differenza delle antenne considerate precedentemente, l’impianto srb
implica primariamente una diffusione dell’impulso in tre principali direzioni. Il
segnale si dirama partendo da un trasmettitore unico ma con tre siti emittenti,
separati sul piano orizzontale da angoli di 120 gradi.
Figura 3.6- Campo generato da un impianto srb, visione aerea. I colori più
chiari evidenziano campi via via maggiori.
54
Figura 3.7- Campo generato da un impianto srb, visione tridimensionale. I
colori più chiari evidenziano campi via via maggiori.
Questa struttura elimina le situazioni di retro-antenna che altro non sono
che il fronte-antenna dei restanti siti emittenti. Mi posso dunque attendere un
appianamento delle discrepanze evidenziatesi in precedenza. Osservo i risultati
riportati in grafico:
55
3,0
2,0
Differenza
ARPA
Aldena
1,0
0,0
1
87
173 259 345 431 517 603 689 775 861 947 1033 1119 1205 1291 1377 1463 1549 1635 1721 1807 1893 1979 2065
Figura 3.8- Valori di campo calcolati per un impianto srb (altezza 15 m).
(in ordinata il valore di campo (V/m), in ascissa i punti della griglia
costruita attorno al sito irradiante).
Come supposto nella situazione in questione scompaiono le divergenze ed i
due programmi restituiscono valori del tutto equiparabili.
3.2.4. Due impianti srb irradianti la zona in analisi.
Nel caso in cui si trattino i risultati ottenuti considerando due impianti srb
emittenti, si nota come nella precedente situazione una sostanziale equivalenza
fra Nfa2k e CalcoloSRB. Per completezza elaboro nuovamente i dati con excel:
56
3,0
2,0
Differenza
ARPA
Aldena
1,0
0,0
1
105
209
313
417
521
625
729
833
937 1041 1145 1249 1353 1457 1561 1665 1769 1873 1977 2081 2185 2289 2393 2497
Figura 3.9- Valori di campo calcolati per due impianti srb irradianti
(altezza 15 m). (in ordinata il valore di campo (V/m), in ascissa i punti
della griglia costruita attorno al sito irradiante).
Risulta evidente dal grafico seguente elaborato per mezzo del programma
Surfer la complessità di intreccio di linee di campo derivante dall’elevato
numero di fonti emittenti.
57
Figura 3.10-Campo generato da due impianti srb irradianti, visione
dall’alto.
3.2.5. Impianti srb irradianti considerati in relazione
all’altimetria del territorio.
È necessario evidenziare come, volendo considerare l’elevazione del
terreno limitrofo agli impianti emittenti, l’unico modello di analisi possibile è
rappresentato da CalcoloSRB. Nfa2k infatti non è in grado di relazionarsi con
questo tipo di variabile, possibilità che invece è contemplata dal software
sviluppato dall’Arpa. Non è da sottovalutare questa opportunità che si
dimostrerà indispensabile nel prosieguo dello studio in atto, quando cioè si
58
considereranno gli esiti di analisi su un territorio, come quello del comune di
Cattolica, orograficamente articolato.
3.3. Esiti e considerazioni delle prove effettuate.
Come chiaramente si evince da questa parte comparativa, i due programmi
risultano del tutto simili qualora si prenda in considerazione la zona di fronteantenna o un sistema di impianto srb. Quindi risolvono la quasi totalità dei casi
reali alla stessa maniera. Ciò nonostante non si può prescindere dall’effettuare
alcune considerazioni sulla dissimilitudine di conclusioni per la parte posteriore
dei diagrammi d’irradiazione.
Vado perciò ad approfondire l’approccio che i programmatori hanno tenuto
nel recepire le disposizioni della normativa CEI che, come già ricordato,
definisce i limiti entro cui muoversi nello sviluppo dell’algoritmo risolutore.
Parto dal presupposto che la sopraccitata norma concede due possibilità diverse
di operare e che, all’atto della programmazione, si può preferire
indifferentemente l’una all’altra. Per questo è possibile che si ottengano
risultati discordanti pur nella perfetta assimilazione della legge. Ho proceduto
quindi interpellando direttamente gli staff che hanno lavorato alla progettazione
dei due software e ne è scaturito quanto segue. Il dottor S.R. De Donato
principale progettista di CalcoloSRB nonché correlatore della tesi in opera, mi
ha chiarito come il programma in questione si limita a rispettare, nella maniera
più sobria possibile, l’indicazione CEI, che stabilisce il trattamento del retroantenna come semplice trasposizione del diagramma verticale frontale,
unitamente alle attenuazioni del diagramma orizzontale. Come si desume anche
dai grafici di sezione verticale, l’algoritmo elaborato è perfettamente in grado
59
di soddisfare le intenzioni sopra riportate. Posso dunque tranquillamente
constatarne la totale efficienza e l’adeguatezza dello stesso ad assolvere alle
esigenze del progetto.
Per quanto concerne il secondo programma, è stato l’ing. Napoli
appartenente allo staff della ditta Aldena a delucidarmi riguardo al
procedimento da loro adottato, comunicando per mail quanto segue:
"I programmi di calcolo NFA (2K e 3D), SR4 (FULL e LT) e ALDEMAP
hanno un algoritmo di integrazione del solido che può presentare dei difetti
nella parte posteriore dei diagrammi d'irradiazione. Ciò a causa di una
interpolazione introdotta, nel pieno rispetto di quanto suggerito nella Guida
CEI 211-10, per quei casi di diagrammi "non reali" (cioè con grosse differenze
tra fronte e retro sui due piani) che spesso vengono distribuiti."
Mi permetto di costatare una leggera contraddizione in termini rispetto a
quanto in precedenza riportato, dove si afferma che il programma rispetta
pienamente quanto suggerito dalla norma CEI 211-10 ma allo stesso tempo, a
loro dire, presenta difetti nell’affrontare il diagramma di retro-antenna.
L’ingegnere ribadisce poi quanto da me affermato in precedenza e cioè che si
stia focalizzando l’attenzione nell’analisi di diagrammi difficilmente
riscontrabili nella realtà.
In definitiva, pur attenendomi a quanto mi è stato comunicato,
presupponendo cioè la totale validità dei risultati ottenibili con Nfa2k, posso
comunque sostenere che, se la discrepanza di risultati è da addebitare ad un
possibile errore, esso è certamente da ricercare nel software sviluppato da
Aldena; diversamente si possono considerare come due possibili metodologie
di descrizione della realtà.
A parziale conferma di quanto supposto, a seguito della corrispondenza
intercorsa con Aldena, la ditta stessa ha aggiornato il suo software
modificandone la capacità di trattare proprio il retro-antenna. Attualmente
Nfa2k prevede che l’utente possa scegliere fra tre differenti metodologie di
60
analisi. Una di queste procedure ricalca perfettamente il principio adottato da
CalcoloSRB.
Resta da evidenziare la relativa importanza delle situazioni di retro-antenna
in termini di inquinamento elettromagnetico dati i valori di emissione
consistentemente bassi.
61
4. DESCRIZIONE DEL PROGRAMMA ARCVIEW.
Secondo la definizione di Burrough 7 (1986) il GIS è composto da una serie
di strumenti software per acquisire, memorizzare, estrarre, trasformare e
visualizzare dati spaziali dal mondo reale. Si tratta di un sistema informatico in
grado di produrre, gestire e analizzare dati spaziali associando a ciascun
elemento geografico una o più descrizioni alfanumeriche. Uno dei software
GIS più conosciuti ed utilizzati è indubbiamente ArcView. Questo è un
Sistema di gestione di database in grado di amministrare dati geografici,
memorizzare la posizione del dato impiegando un sistema di proiezione reale
che definisce la posizione geografica dell’elemento. Si utilizza come sistema di
riferimento Gauss Boaga (in particolare in questo studio, riferendoci alla
provincia di Rimini, adotteremo il sistema Gauss Boaga Est). Il mondo reale
può essere rappresentato in un sistema informativo geografico attraverso due
tipologie principali di dato: il dato vettoriale e il dato raster. La maggior parte
delle rappresentazioni di questo lavoro utilizzeranno dati raster ma si
considereranno anche situazioni che comprendono riproduzioni con dati
vettoriali, valutandone le diverse potenzialità. I dati vettoriali sono costituiti da
elementi semplici quali punti, linee e poligoni, codificati e memorizzati sulla
base delle loro coordinate. Un punto viene individuato in un sistema
informativo geografico attraverso le sue coordinate reali (x1 , y1 ) ; una linea o un
poligono attraverso la posizione dei sui nodi ( x1 , y1 ; x 2 , y 2 ;...) . Ogni elemento è
associato a un record del database informativo che contiene tutti gli attributi
dell'oggetto rappresentato. Il dato raster permette di rappresentare il mondo
reale attraverso una matrice di celle dette pixel, generalmente di forma
quadrata o rettangolare. A ciascun pixel sono associate le informazione relative
a ciò che esso rappresenta sul territorio. La dimensione del pixel (chiamata
7
Burrough P.A., dott. prof. Inglese, conosciuto soprattutto per alcune sue opere su sistemi
informatici e matematici applicati alle scienze ambientali.
62
anche pixel size), di regola espressa nell'unità di misura della carta (metri,
chilometri etc.), è strettamente relazionata alla precisione del dato. Il
programma consente di mettere in relazione tra di loro dati diversi, sulla base
del loro comune riferimento geografico, in modo da creare nuove informazioni
a partire dai dati esistenti; offre inoltre ampie possibilità di interazione con
l'utente e un insieme di strumenti che ne facilitano la personalizzazione e
l'adattamento a problematiche specifiche. Nel corso dello studio in corso, la
versatilità del software si è rivelata particolarmente utile, permettendo
l’implementazione dei software ARPA e di un archivio di fonti ad alta e bassa
frequenza, direttamente su Arcview; muovendosi in questa direzione si sono
potute semplificare notevolmente le procedure, rendendo possibile il calcolo
dei livelli di campo direttamente sulla rappresentazione del territorio.
63
5. LEGISLATURA VIGENTE IN MATERIA DI
ELETTROSMOG.
Il rapido incremento di sorgenti elettromagnetiche, avuto negli ultimi
decenni, ha comportato un altrettanto solerte evolversi della nostra legislatura,
volta soprattutto alla salvaguardia della salute dell’uomo. Ad oggi sono noti i
principali
effetti
a
breve
termine
dovuti
all’esposizione
a
campi
elettromagnetici, ma molto poco si può dire sugli effetti a lungo termine, per i
quali non si è potuta sviluppare una casistica sufficientemente elaborata.
Un importante riferimento a livello nazionale, per quanto riguarda la
legislatura vigente in materia di elettromagnetismo, è la legge n.36 del 22
Febbraio 2001 denominata ‘legge quadro sulla protezione dalle esposizioni a
campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici’. In quest’ultima sono descritte
finalità, competenze, tempi e metodologie da perseguire sia da parte degli enti
statali che dei privati per minimizzare gli impatti negativi di fonti
elettromagnetiche. La legge si prepone tre obiettivi principali:
•
la salvaguardia della salute dei lavoratori e dei cittadini rispetto ai
pericoli derivanti dall’esposizione a determinati livelli di campi elettrici,
magnetici ed elettromagnetici;
•
promuovere la ricerca scientifica, mirata soprattutto alla valutazione
degli effetti a lungo termine;
•
assicurare la tutela del paesaggio e dell’ambiente minimizzando
l’impatto dei campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici con l’utilizzo delle
migliori tecnologie disponibili.
L’ambito di applicazione della presente legge si ha per impianti, sistemi e
apparecchiature che possano comportare un’esposizione a campi con
frequenze comprese fra 0 Hz e 300 GHz. Si definisce quindi un range
64
piuttosto ampio che va dalle frequenze estremamente basse (ELF 8 ) alle
microonde. Particolare attenzione si pone agli elettrodotti ed alle
apparecchiature radioelettriche che, vista anche la quantità di impianti
esistenti, rappresentano la fonte più inquinante. Non si applicano invece le
disposizioni di legge in caso di esposizione intenzionale a scopi medici e per
apparecchi o dispositivi domestici e lavorativi 9 , oltre che per specifiche
situazioni riguardanti sicurezza pubblica e forze armate.
La legge definisce le competenze di Stato, Regioni e Province utili al
raggiungimento delle finalità sopraindicate. In particolare fra le funzioni
primarie preposte allo Stato troviamo:
•
la determinazione dei limiti di esposizione, i valori di attenzione e
gli obiettivi di qualità, indicando inoltre le tecniche di rilevamento di valori di
campo da considerare valide;
•
l’organizzazione di ricerca e sperimentazione, anche tramite un
programma pluriennale di analisi epidemiologica da promuovere in
collaborazione con il ministero della sanità ed altri enti pubblici e privati;
•
l’istituzione di un catasto nazionale delle sorgenti fisse e mobili e la
definizione di tracciati degli elettrodotti con tensione superiore a 150 kV. Il
catasto nazionale è costituito dal Ministro dell’ambiente sentiti i Ministri di
industria, sanità, commercio e dell’artigianato e collabora con i vari catasti
regionali;
•
l’elaborazione
di
piani
di
risanamento
ove
necessario,
minimizzando per quanto possibile le emissioni e, soprattutto, tenendo ben in
considerazione il concetto di miglior tecnologia disponibile (la legge
sottolinea l’importanza della tecnologia anche nei confronti della costruzione
8
E.L.F.= extremely low frequency.
Sono stabilite, considerando anche gli orientamenti dell’U.E. in materia, le
informazioni che i produttori di apparecchi e dispositivi ad uso domestico o
lavorativo sono tenuti a fornire agli utenti mediante etichettature e schede
informative.
9
65
di nuovi impianti, per cui lo Stato si deve accordare con i gestori dei servizi in
modo da limitare più possibile l’impatto ambientale);
•
la definizione di parametri utili alla previsione di fasce di rispetto
per gli elettrodotti (all’interno di tali fasce non è consentita alcuna
destinazione di edifici ad uso residenziale, scolastico, sanitario o a qualsiasi
uso che comporti una permanenza superiore a quattro ore).
Le regioni devono adeguare la propria legislazione ai limiti di esposizione,
ai valori di attenzione e agli obiettivi di qualità previsti dallo Stato. Sono
tenute inoltre a individuare i siti di trasmissione sia degli impianti di telefonia
mobile, degli impianti radioelettrici sia di quelli per radiodiffusione oltre a
definire i tracciati degli elettrodotti con tensione fino a 150 kV. Ogni Regione
deve realizzare e gestire un proprio catasto delle sorgenti radioattive ed è
tenuta a definire le competenze che spettano a Province e Comuni. Poco dopo
l’entrata in vigore della legge, come prescritto dalla stessa, la Regione ha
adottato un piano di risanamento al fine di adeguare gli impianti esistenti ai
limiti di esposizione, ai valori di attenzione e agli obiettivi di qualità. I piani di
risanamento riguardanti gli elettrodotti sono proposti direttamente dal gestore
dell’impianto, quelli riferiti ad elettrodotti con tensione superiore a 150 kV
sono presentati direttamente dal Ministero dell’ambiente.
I Comuni possono adottare un regolamento per assicurare il corretto
insediamento urbanistico e territoriale degli impianti e minimizzare
l’esposizione della popolazione ai campi elettromagnetici. All’articolo 10 si
tratta di educazione ambientale e di campagne di informazione, che il
Ministero dell’ambiente in concerto con altri ministeri è tenuto a promuovere.
La legge stabilisce anche la copertura finanziaria e gli stanziamenti per i vari
progetti da attuare oltre a definire le sanzioni per le differenti inadempienze.
In rapporto a questo studio, ciò che di più importante contiene la legge, è
racchiuso nell’articolo 8. In esso si stabilisce la podestà dei Comuni di
emanare regolamenti per assicurare il corretto insediamento di antenne
66
radioelettriche e la necessità di perseguire l’obiettivo di qualità di minimizzare
l’esposizione della popolazione ai campi elettromagnetici. Sulla base del
medesimo principio la Regione Emilia-Romagna con propria Legge e
successiva Direttiva ha decretato, in particolare per le SRB, il divieto
all’installazione in aree destinate ad attrezzature sanitarie, assistenziali e
scolastiche. In riferimento alle eventuali installazioni in prossimità di dette
aree, ha inoltre stabilito la necessità di perseguire obiettivi di qualità che
minimizzino l’esposizione. I limiti di esposizione, i valori di attenzione e gli
obiettivi di qualità per la protezione della popolazione dall’esposizione a
campi elettromagnetici, sono indicati in due D.P.C.M. datati 8 Luglio 2003,
che si riferiscono il primo a sorgenti a bassa frequenza (50 Hz) e il secondo a
frequenze comprese fra i 100 hz e i 300 GHz. I valori riferiti a sorgenti ad alta
frequenza, qui di seguito riportati, non si applicano ai lavoratori esposti per
ragioni professionali, alle Forze armate e di polizia e a tutti coloro che si
trovino in condizioni di esposizione a scopo diagnostico o terapeutico. I limiti
sono esplicitati nell’allegato B del decreto.
67
Figura 5.1- Allegato B del D.P.C.M. 08/07/2003.
Gli impianti per l’emittenza radio e televisiva sono autorizzati dal Comune
secondo modalità e procedure definite. Il richiedente è tenuto a consegnare
una domanda di autorizzazione corredata da schede tecniche dell’impianto,
progetto dell’impianto e suo inserimento nell’ambiente, tenendo in
considerazione anche il fondo elettromagnetico. Di seguito la domanda deve
acquisire il parere tecnico di ARPA e AUSL che, se positivo, permette al
Comune il rilascio dell’autorizzazione. La Provincia di Rimini ha coordinato
la stesura di un Regolamento comunale tipo, contenente indicazioni per il
corretto insediamento degli impianti di telefonia sui territori comunali. Tale
proposta di Regolamento è stata quindi consegnata ai Comuni per la
68
discussione e l’approvazione. A tutt’oggi dieci dei venti Comuni della
Provincia si sono dotati di un Regolamento in materia. Fra i punti salienti
della proposta di Regolamento vi è l’introduzione delle aree di attenzione
definite, fra l’altro, come quelle aree interessate da valori di campo elettrico
stimato o misurato superiore ad una soglia che gli stessi Comuni sono
chiamati ad individuare e che viene suggerita, a titolo di esempio, pari al
valore di 3 V/m. L’installazione di un nuovo impianto in zona di attenzione
prevede che il gestore possa essere chiamato a proporre localizzazioni
alternative e debba comunque adottare tutti gli accorgimenti possibili in
termini di caratteristiche degli impianti e tecnologie applicate al fine di ridurre
più possibile l’esposizione. Per l’individuazione delle zone di attenzione si
rende necessaria l’applicazione di programmi previsionali quali ad esempio
CalcoloSRB.
Figura 5.2 - Esempio di possibili aree di attenzione all’interno di un
comprensorio cittadino.
Alcuni Comuni inoltre, hanno regolamentato l’insediamento di nuovi
impianti anche in relazione alla localizzazione dei così detti siti sensibili,
69
definendo aree standard di sicurezza dalla stesse. All’interno di tali aree non è
concesso l’insediamento di alcun impianto irradiante. Sono definiti siti
sensibili:
•
Aree verdi
•
strutture ricreative
•
strutture sportive
•
strutture sanitarie
•
scuole
Per ciò che concerne l’installazione sul territorio del nuovo servizio
UMTS, questa possibilità di decentramento degli oneri decisionali si è rivelata
utile soprattutto nella localizzazione degli impianti, proponendo la loro
collocazione ad esempio su pali di illuminazione di strade, rotatorie o campi
sportivi o comunque su strutture già esistenti.
Anche per quanto riguarda gli elettrodotti la legislatura prevede la
possibilità che i Comuni partecipino attivamente alla pianificazione. La Legge
della Regione Emilia Romagna n. 30/00 e la Direttiva applicativa 197/01
stabiliscono criteri per la localizzazione delle linee elettriche individuando,
per le medesime linee, fasce di rispetto tali da garantire il raggiungimento dei
valori rappresentanti l’obiettivo di qualità da perseguire. I valori di riferimento
per le basse frequenze sono stabiliti, a livello nazionale, nel primo dei due
D.P.C.M. datati 08/07/2003. Essi sono calcolati in base alla mediana delle
correnti massime nelle 24 ore giornaliere e riportati nella figura a seguito:
70
Figura 5.3 – D.P.C.M. 08/07/2003: limiti stabiliti per basse frequenze.
La
legislatura
regionale
dell’Emilia-Romagna
prevede
valori
maggiormente cautelativi rispetto al D.P.C.M. appena citato, definendo un
nuovo obiettivo di qualità, calcolato tuttavia sul 50% della corrente massima
del conduttore. Tale obiettivo è rappresentato da 0.2 μT di induzione
magnetica. Tuttavia per alcune situazioni locali, che prevedano aree di
sviluppo urbanistico che necessitino di potenziamento di una linea elettrica
preesistente, si ritiene che 0.5 μT possa rappresentare l’obiettivo di qualità
minimo da ripromettersi. A tal fine nella Direttiva citata sono definite delle
fasce di rispetto, nelle quali non sono consentite nuove destinazioni d’uso che
prevedano la permanenza di persone superiore a quattro ore giornaliere. Sono
inoltre indicate le ampiezze delle fasce di rispetto per varie tensioni delle
linee, assunte di tipologia standard, utili al fine del raggiungimento dei valori
di induzione magnetica sopra ricordati. Gli standard rappresentano soprattutto
un’agevolazione all’inserimento delle fasce di rispetto negli strumenti
urbanistici.
71
Figura 5.4 - Dimensioni in metri delle fasce laterali di rispetto per il
perseguimento degli obiettivi di qualità al recettore di 0,2 μT e di 0,5 μT.
La medesima Direttiva tuttavia, ribadendo che le fasce di rispetto riportate
nella medesima norma sono state individuate adottando una tipologia
costruttiva standard ed applicando il criterio della massimizzazione dei
parametri di calcolo, lascia facoltà di definire ampiezze minori di quelle
standard qualora si dimostri il perseguimento del valore di 0.2 μT (valutato
sulla base della corrente media annua di esercizio riferita all’anno precedente
incrementata del 5%, ovvero del 50% della corrente massima di esercizio
normale, qualora più cautelativo).
La stessa direttiva prevede inoltre una valutazione specifica attraverso
l’utilizzo di modelli di calcolo per quelle tipologie di linee non standard e
nelle situazioni caratterizzate dalla compresenza di più linee (incroci, linee
parallele, ecc.). L’esercizio della medesima facoltà è inoltre inteso fare
riferimento alla tipologia costruttiva reale dell’elettrodotto ed alle condizioni
ambientali (ad es. l’andamento spaziale del cavo elettrico o l’altimetria del
terreno) all’interno delle quali si colloca la linea elettrica.
72
Questo breve panorama sulla legislatura vigente in materia di
elettromagnetismo, consente di portare alla luce l’importanza potenziale degli
strumenti di calcolo considerati in questo studio, in supporto alla
pianificazione
territoriale.
I
programmi
risultano
efficaci
sia
per
l’individuazione delle aree di attenzione riferite a campi generati da antenne,
sia per il calcolo delle fasce di rispetto relative agli elettrodotti, dove i risultati
si rivelano particolarmente interessanti. Con MappeELF è possibile calcolare
la dimensione delle fasce laterali a ciascuna linea elettrica, in modo da
garantire il rispetto dei valori-soglia desiderati e considerando le condizioni
strutturali effettive della linea. Il calcolo delle fasce di rispetto in riferimento
alla reale altezza delle linee dal suolo e con i valori di corrente calcolati come
previsto dalla norma CEI, ha permesso di ottenere, soprattutto per quanto
riguarda le linee ad alta tensione, ampiezze minori di quelle previste dalla
direttiva regionale 10 . Nel caso delle linee ad altissima tensione tale condizione
si ottiene quando si considera la corrente adottata dalla direttiva regionale,
mentre al contrario l’ampiezza della fascia di rispetto risulta maggiore di
quella indicata nella direttiva stessa se si considera, per le linee a 380 kV, la
corrente reale che attraversa l’elettrodotto calcolata come disposto dalle
norme CEI e in base ai parametri della linea. Per ciò che concerne le stazioni
radio base (RSB) e le emittenti radio televisive, si è visto come CalcoloSRB
permetta la localizzazione delle zone maggiormente interessate da campi
elettrici (in relazione ai limiti definiti dal D.P.C.M. datato 08/07/2003) ed
evidenziare eventuali edifici che intersecano i campi stessi.
Infine va considerata l’utilità di queste tipologie di modelli di calcolo anche
come valido aiuto a tecnici progettisti, chiamati a dover operare scelte
progettuali in prossimità di antenne o elettrodotti.
10
Studio fatto sul territorio del Comune di Coriano. Vedi capitolo sesto.
73
6. STUDIO DELLE BASSE FREQUENZE SUL
TERRITORIO DEL COMUNE DI CORIANO.
Il comune di Coriano è situato nell’entroterra, nel sud della giurisdizione
provinciale di Rimini. Il suo territorio, prevalentemente collinare, conta 8.501
abitanti per una densità media di 181,6 abitanti per kmq 11 .
Figura 6.1- localizzazione del territorio comunale di Coriano.
Sono presenti diversi importanti elettrodotti con differenti tensioni, che ne
attraversano il territorio, talvolta incrociandosi fra loro. Per questo è stato
scelto come area di prova, in cui poter testare MappeELF e confrontare le zone
di attenzione risultanti con gli standard Regionali. La figura 6.2 mostra le
principali linee del Comune, appartenenti a diversi gestori e soprattutto aventi
differenti tensioni.
11
Dati Istat 2001.
74
Figura 6.2- principali elettrodotti presenti nel territorio del Comune di
Coriano.
75
Il primo passo è stato il calcolo delle fasce di rispetto, utilizzando
MappeELF. E’ utile sottolineare l’importanza rivestita dalla versatilità di
Arcview 3.2 nello svolgimento di questa operazione; il programma infatti
contiene un proprio linguaggio di programmazione, Avenue, per mezzo del
quale si è potuto implementare l’algoritmo di MappeELF direttamente sul
software GIS. Questo ha semplificato notevolmente le procedure, rendendo
possibile lo sfruttamento del database delle reti elettriche della provincia di
Rimini, precedentemente caricato in Arcview dal personale Arpa.
La misura di campo elettromagnetico a cui si è fatto riferimento nel calcolo
delle aree di rispetto è quella di 0.2 μT; tale valore, come meglio descritto nel
capitolo 4 di questo lavoro, rappresenta l’obiettivo di qualità da perseguire per
legge.
Nel procedere si è evidenziata una problematica legata ai valori di correnti
presenti in alcuni conduttori. La legge Regionale infatti considera i cavi a 380
kV come attraversati da una corrente effettiva di 750 A. In vero, riscontri diretti
intercorsi con i gestori delle linee, evidenziano valori di 1155 A. I due casi
ammettono,
come
logico
pensare,
aree
di
rispetto
di
dimensioni
apprezzabilmente differenti fra loro. Per completezza, si valuteranno gli
elettrodotti in questione in entrambe le condizioni prospettate.
Si è proceduto con il calcolo delle fasce di rispetto sfruttando le potenzialità
di MappeELF e successivamente con strumenti propri di Arcview si è
proseguito con il calcolo vero e proprio delle metrature delle zone risultanti. Il
risultato è stato di 2.895.025 metri quadrati quando si è presa in considerazione
la corrente a 750 A (per i conduttori a tensione 380 KV), circa 3.351.116 m²
per corrente a 1115 A 12 . Si evidenzia una differenza di più di 456.000 m² che è
un risultato assolutamente degno di nota, soprattutto in rapporto all’esigua
estensione del Comune di Coriano.
12
I valori delle aree sono intesi approssimati alla prima cifra intera.
76
La rappresentazione in figura 6.3 intende evidenziare il reale sviluppo del
campo elettromagnetico generato da un conduttore. Le aree di rispetto definite
dagli standard disegnano rette parallele al cavo. Il calcolo reale del valore di
campo effettuato con MappeELF invece, tiene conto dell’andamento e
dell’altezza della campata del conduttore. In questo modo, soprattutto nei
pressi dei tralicci dove i conduttori sono più alti, è possibile guadagnare
metratura edificabile, questo perché, in queste aree, gli standard tendono a
sovrastimare i valori di campo elettromagnetico.
Figura 6.3- rappresentazione esemplificativa del differente andamento
delle fasce di rispetto restituite da MappeELF in confronto agli standard
statali.
La legislatura Regionale stabilisce le dimensioni in metri delle fasce laterali
di rispetto per il perseguimento dell’obiettivo di qualità di 0,2 μT al recettore.
Per i conduttori ad altissima tensione (380 KV) a singola terna presenti nel
Comune considerato, la distanza indicata è 100 metri dalla linea. Quanto ai
conduttori ad alta tensione (132 KV) è prescritta una misura di 50 metri. Si noti
come questa procedura non preveda in alcun modo che si consideri l’iterazione
77
fra
i
vari
conduttori
quando,
per
esempio,
questi
si
avvicinano
considerevolmente o, come accade nel Comune prescelto, si incrociano.
Figura 6.4 - fasce laterali di rispetto costruite secondo standard. Si noti
come, anche nei pressi dell’incrocio, non si modifica in alcun modo il loro
l’andamento rettilineo.
Queste situazioni sono trattate diversamente dal software Arpa che, più
correttamente, prevede che si tengano in considerazione le iterazioni fra i
campi elettromagnetici provenienti da conduttori limitrofi. Per questo, come si
evidenzia nella figura a seguito, le fasce di rispetto modificano il loro
andamento nei pressi degli incroci di linee.
78
Figura 6.5 – Aree di rispetto costruite dal programma MappeELF nei
pressi di un incrocio di linee. Il grafico riporta una situazione reale
all’interno del Comune considerato.
Oltre ciò, le aree restituite dal software, considerano la conformazione del
territorio interessato, stimando l’effettiva distanza di ogni punto dal cavo e non
dalla sua proiezione sul terreno. Gli standard, più semplicemente, sono
calcolati come distanze da una ipotetica linea proiettata sul suolo dai cavi. In
questo
modo
si
rischia
di
sovrastimare
o
sottostimare
il
campo
elettromagnetico, ogni qual volta la linea elettrica attraversi terreni inclinati.
Seguendo le indicazioni di legge, si è operato riproducendo direttamente
sulla rappresentazione del territorio in ArcView gli standard di legge. Di
seguito, procedendo analogamente a quanto fatto per le fasce costruite con
MappeELF, si è calcolata la superficie compresa nelle zone di rispetto. La
79
misura di quest’area è risultata essere 3.035.903 m². Il risultato conseguito
porta in evidenza che, rispetto agli standard, l’analisi fatta per mezzo del
programma MappeELF sugli stessi elettrodotti attraversati dalla stessa corrente,
evidenzia una differenza di 140.879 m² (in relazione al Comune di Coriano). Il
Comune cioè guadagna più di 14 ettari edificabili costruendo le fasce di
rispetto per mezzo di un programma previsionale piuttosto che utilizzando i
valori standard indicati dalla normativa. Si tratta di una misura corrispondente
al 4,64% della superficie totale dell’area di rispetto, all’incirca l’equivalente
allo spazio necessario alla costruzione di una trentina di palazzine di medie
dimensioni, sufficiente cioè ad accogliere un piccolo quartiere cittadino. Il
risultato non può perciò considerarsi privo di interesse, tanto più se lo si
rapporta alle dimensioni piuttosto esigue del territorio considerato. Il grafico
seguente vuole rendere l’idea delle dimensioni dell’area in questione.
Figura 6.6- Ipotetico quartiere costruito sulla metratura risparmiata
utilizzando MappeELF (proporzioni reali).
80
In vero le aree di rispetto da esaminare sarebbero quelle che risultano
considerando una corrente di 1115 A. Questo infatti è il valore effettivamente
riscontrato per gli elettrodotti ad altissima tensione. Così facendo l’ampiezza
delle zone di rispetto calcolate con il software previsionale, risulta maggiore di
ben 315.212 m² in rapporto a quella calcolata sugli standard di legge.
Quest’ultimi però non risultano adempiere correttamente al fine per cui sono
stati creati, non garantiscono cioè l’obiettivo di qualità di 0,2 μT al recettore.
Siamo di fronte ad un bug della normativa che, intenderebbe tutelare la salute
escludendo esposizioni prolungate a campi superiori a 0,2 μT, ma lo fa
indicando una distanza dagli elettrodotti ad altissima tensione assolutamente
non sufficiente. Si tratta perciò di garantire la tutela della salute umana a
dispetto delle erronee indicazioni di legge.
Questa valutazione ha portato quindi a due risultati evidenti: Per prima cosa
si è potuto apprezzare come, a parità di condizioni considerate, il programma
Arpa permetta di restringere le fasce di rispetto in relazione agli standard
regionali, pur garantendo completamente la tutela della salute; successivamente
si è potuto sottolineare un errore presente nella vigente normativa Regionale
che considera una corrente a 750 A piuttosto che a 1115 A per i conduttori ad
altissima tensione.
Si consideri infine come, il programma MappeELF, interagendo con
ArcView, permetta l’immediata individuazione delle zone abitative attraversate
da elettrodotti ed interessate da valori apprezzabili di campo elettromagnetico.
Per l’individuazione corretta delle abitazioni interessate tuttavia, dovrebbe
essere preso in considerazione anche il loro sviluppo verticale. In questo lavoro
non si è proceduto a questo tipo di analisi, ma può risultare interessante portare
in evidenza questa potenzialità in prospettiva futura.
81
Figura 6.2- Aree più densamente popolate all’interno del Comune di
Coriano (evidenziate in rosa). Si noti come talune di queste sono
attraversate da elettrodotti.
82
7. STUDIO DELLE ALTE FREQUENZE SUL
TERRITORIO DEL COMUNE DI CATTOLICA.
Per la stima di campi elettromagnetici generati da sorgenti puntiformi, si è
scelta come area di studio il comune di Cattolica. Il territorio di Cattolica si
colloca all’estremità sud-orientale del comprensorio della Provincia di Rimini,
al confine con la Regione Marche e in particolare con la Provincia di PesaroUrbino, diviso dal torrente Tavollo che tratteggia il confine Regionale. In
buona parte affacciato sul mare, il Comune, conta 15.743 abitanti per una
densità di 2.623,8 abitanti per kmq 13 .
Figura 7.1- localizzazione del territorio comunale di Cattolica.
Avvalendosi del programma CalcoloSRB si sono stimati i livelli di campo
elettrico generati da sorgenti ad altra frequenza, rappresentate da stazioni radio
base ed emittenti radio televisive. Questo al fine di poter ottenere una
mappatura completa della zona, comprendente linee di isolivello rispondenti a
13
Dati Istat 2001.
83
diversi valori di campo. Infine, unendo le potenzialità del software Arpa a
quelle del programma ‘ArcView 3.2’, si sono evidenziati gli edifici sottoposti
ad irradiazioni troppo elevate, in relazione ai termini di legge.
Per prima cosa si sono dovute localizzare le sorgenti emittenti e le loro
singole caratteristiche. Nel caso del presente studio i risultati restituiti dal
programma Arpa rappresentano, per ogni punto della griglia di calcolo, la
somma dei contributi delle 70 antenne radiotelevisive attive in Provincia,
mentre per le SRB si sono considerate influenti su un punto di valutazione
quelle poste a distanza minore di 3000 metri dal punto stesso. Tale differenza è
dovuta soprattutto alla diversa potenza sviluppata dagli impianti, a seconda dei
compiti cui devono assolvere. Le stazioni radio base, progettate per coprire
aree limitate, al di sopra dei 3000 metri danno contributi del tutto trascurabili;
le antenne radiotelevisive invece devono coprire zone molto più ampie, per
questo sono posizionate in siti particolarmente elevati e sviluppano potenze
consistentemente superiori. Si evidenzia che per quanto concerne impianti
SRB, si è tenuto conto anche delle antenne non ancora istallate ma già
autorizzate. I dati relativi a collocazione e diagrammi di irradiazione delle
singole antenne, provengono dall’archivio dati Arpa, sezione provinciale
Rimini e sono sostanzialmente una rielaborazione di quelli forniti dalle
emittenti, in sede di richiesta di autorizzazione14 . In particolare sulla
localizzazione in pianta, Arpa ha cercato di limitare gli errori di
posizionamento, riscontrati spesso negli incartamenti presentati dai gestori
degli impianti. A tal fine sono state effettuate numerose rilevazioni in loco.
Nonostante ciò è possibile che, soprattutto per alcuni siti più complessi, non si
sia raggiunta ancora una descrizione esaustiva della situazione in essere.
14
Per alcuni impianti irradianti situati nel territorio della regione Marche, si è fatto
riferimento a dati forniti da Arpa Marche sezione provinciale Pesaro-Urbino.
84
Figura 7.2- localizzazione antenne sul territorio.
85
Inoltre è stato necessario simulare l’antenna RAI ad Onde Medie presente a
Viserbella di Rimini con un’antenna equivalente che potesse essere trattata
coerentemente dal software. Ciò è stato ottenuto impostando un diagramma
orizzontale ricavato dai dati forniti dall’emittente, un diagramma verticale
senza attenuazioni e, con passaggi successivi, implementando potenze diverse
al fine di ottenere una rappresentazione dei livelli di campo elettrico coerente
con le misurazioni a disposizione di ARPA per il sito in parola.
Per ciò che concerne le singole caratteristiche degli impianti, per ognuno di
questi è stato necessario individuare la configurazione massima autorizzata ed
in particolare:
•
le coordinate in pianta (Gauss-Boaga Est) e l’altezza del centro
elettrico di ogni antenna;
•
il tipo di antenna con i relativi diagrammi di irradiazione e
l’eventuale tilt elettrico;
•
la potenza di alimentazione reale;
•
la direzione di puntamento rispetto al Nord geografico;
•
il tilt meccanico;
•
la quota sul livello del mare del sito in esame.
Successivamente si è proceduto alla stima dei valori di campo elettrico in
ogni punto della griglia costruita sul territorio comunale. Da sottolineare che,
per le alte frequenze, si può parlare di calcolo di campo elettrico (E).
Quest’ultimo infatti risulta -in questi casi- direttamente proporzionale
all’induzione magnetica (B), secondo la relazione:
E=z·B
in cui z rappresenta l’impedenza. Il D.P.C.M, datato 08/07/2003 riporta tabelle
che definiscono limiti in relazione sia al campo elettrico che all’induzione
magnetica. Potendo dunque indifferentemente scegliere se considerare l’uno o
86
l’altro, la preferenza ricade su E visto che la sua valutazione strumentale risulta
più agevole.
Anche in questo caso, come visto per le basse frequenze, l’algoritmo di base
di CalcoloSRB è stato implementato sul programma ArcView, facilitando così
le operazioni di elaborazione dei dati. Dovendo scegliere l’altezza a cui
determinare i valori di irradiazione, si è deciso di optare per due differenti
quote. La prima risulta dalla media delle elevazioni dal suolo dei centri elettrici
delle sorgenti presenti nel Comune, nel nostro caso il risultato ottenuto è di 26
metri. Il secondo valore, scelto arbitrariamente, è 15 metri. A questa altezza i
valori di campo risultano ancora piuttosto apprezzabili ed è più frequente
trovare qualche intersezione di campo con edifici presenti nell’area. Si è
proceduto, successivamente, alla costruzione di curve di isolivello di campo,
tenendo in considerazione le normative vigenti volte alla salvaguardia della
salute. È stabilito infatti, per le frequenze proprie delle emittenti radiotelevisive
e delle SRB, un limite di 20 V/m da non superare in qualsiasi luogo accessibile
alla popolazione 15 . Si definisce, inoltre, un valore di cautela massimo di 6 V/m
in corrispondenza di edifici adibiti a permanenza di persone non inferiore alle
quattro ore. In ultimo, se i calcoli teorici possono far prevedere valori superiori
alla metà dei limiti (3 V/m), si consiglia l’effettuazione di misure per la verifica
del rispetto dei limiti 16 .
15
I risultati delle ricerche hanno dimostrato che l’effetto sanitario più diretto dei campi E è
rappresentato dall’induzione di correnti all’interno dell’organismo esposto. Per esposizioni
inferiori a 20 kV/m, le conseguenze sono da ritenere esigue ed innocue.
16
Per ulteriori chiarificazioni in ambito di normativa si consulti il capitolo quinto.
87
Figura 7.3- Valori di campo elettrico calcolati a 26 metri in un’area di
prova in località Cattolica.
Figura 7.4- Valori di campo elettrico calcolati a 15 metri in un’area di
prova in località Cattolica.
88
Come si evince dai grafici precedenti, i valori più elevati di campo elettrico
si hanno all’altezza di 26 metri, più in prossimità cioè dei centri elettrici dei siti
irradianti. I risultati ottenuti a 15 metri non sono però trascurabili e, in alcuni
casi, si possono avere rilievi superiori alla soglia di attenzione. Un’analisi
approfondita però, prevede che si tengano in considerazione anche le
dimensioni verticali delle costruzioni edificate nel territorio, potendole così
intersecare con le curve, calcolate, come già precisato, a 15 e a 26 metri dal
suolo.
Figura 7.5- Rappresentazione in sezione dell’intersezione di un campo
elettromagnetico con un edificio.
La cartografia ArcView tuttavia, supporta normalmente dati raster, linee
cioè che descrivono i confini degli edifici solamente in due dimensioni e che
hanno funzioni esclusivamente rappresentative. Si è dunque proceduto alla
sostituzione dei dati raster con cartografia vettoriale, la quale prevede che ogni
costruzione sia definita da una polilinea. In questo modo le varie strutture
risultano maggiormente manipolabili, oltre a contenere informazioni
aggiuntive. Per contro, i file si rivelano molto più ‘pesanti’, rallentando le
89
operazioni di caricamento 17 . Si è proceduto assegnando ad ogni polilinea un
centroide, così facendo è stato possibile ricavare per ogni centroide, tramite
ArcView, l’altezza sul livello del mare. Tale dato è riferito al livello del suolo
su cui si erigono le varie strutture. Allo stesso tempo è possibile ricavare, dalla
tabella ‘edifici’, l’elevazione s.l.m. di ogni singola costruzione, riferita questa
volta al limite superiore dello stabile stesso. Ora, semplicemente sottraendo a
quest’ultimo dato la quota del centroide, si è ricavata l’altezza di ogni edificio
presente sul territorio. Questo risultato diventa importante perché direttamente
interpolabile con le linee di isolivello calcolate anch’esse a determinate altezze
dal suolo. La suddetta elaborazione di dati, permette ad ArcView di restituire
schermate in cui sono evidenziati, con differente colorazione, gli edifici
interessati da inquinamento elettromagnetico superiore ai limiti consentiti; in
questo modo risulta immediata l’individuazione di siti a rischio. Di seguito si
riporta un grafico esemplificativo.
17
Proprio per questo solitamente sono preferiti i dati raster.
90
Figura 7.6- interpolazione di campi superiori a 3 V/m con gli stabili
presenti all’altezza di 15 metri. In rosso gli edifici interessati.
La figura 7.6 rappresenta una situazione reale in località Cattolica e mostra
come - a 15 metri di altezza- si possono avere campi elettrici di apprezzabile
entità che interessano alcuni edifici in pianta. Le costruzioni evidenziate in
rosso sono attraversate da campi elettrici con valori fra i 3 e 5 V/m. Secondo le
disposizioni di legge è consigliato, in questi siti, un monitoraggio strumentale
per la verifica del rispetto dei limiti. Nel territorio analizzato, non si sono
rilevate situazioni significativamente peggiori di quella appena presentata. In
nessun caso infatti le strutture sono state interessate da campi elettrici superiori
a 6 V/m. Questo perché, in fase di autorizzazione, non è consentita
l’installazione di impianti potenzialmente nocivi. Al momento della richiesta di
permesso, il gestore dell’impianto è tenuto a presentare una documentazione, di
seguito visionata da Arpa e Ausl, nella quale si dimostra l’impatto non
eccessivo dei siti da approvare. Arpa esegue simulazioni preventive in base ai
dati forniti dal gestore e dà parere positivo solo nel caso in cui siano rispettati i
limiti stabiliti. Particolare importanza riveste l’eventuale presenza di ‘siti
91
sensibili’ attiguamente al punto di inserimento del nuovo impianto. Con il
termine ‘siti sensibili’ si intendono indicare:
•
Aree verdi;
•
strutture ricreative (parchi giochi, parchi acquatici…);
•
strutture sportive (stadi, piscine…);
•
strutture sanitarie (ospedali, case di cura…);
•
scuole.
Per queste categorie, principalmente per ospedali e scuole, è prevista
particolare cautela. Il Comune di Cattolica nella fattispecie, ha emanato un
regolamento, in cui si specifica divieto assoluto di installazione di nuove
stazioni radiotelevisive e radio base entro un raggio di 300 metri da ospedali e
scuole. Questo regolamento comunale, non ha certo il valore di una legge, ma
descrive le volontà della giunta comunale in relazione alla pianificazione
territoriale. Nello stesso regolamento si fa preciso riferimento alla necessità di
individuare in pianta le zone interessate da campi elettrici superiori ai 3 V/m. A
questo scopo, CalcoloSRB si segnala come strumento necessario per assolvere
al compito.
92
Figura 7.7- Siti sensibili evidenziati in un’area scelta all’interno del
Comune di Cattolica.
Lo studio effettuato ha evidenziato diverse possibilità di sfruttamento degli
strumenti informatici considerati. In primo luogo la costruzione di isocurve e la
loro interpolazione con le strutture presenti rende immediatamente possibile la
visualizzazione delle situazioni più a rischio. Si definiscono così i casi di
superamento dei limiti di legge, ma anche i contesti in cui si consiglia
un’analisi strumentale. In questo modo Arpa può concentrare gli sforzi di
monitoraggio in aree ben delimitate. CalcoloSRB inoltre, può potenzialmente
risultare strumento utile, in sede di rilascio di parere preventivo Arpa, per la
concessione di autorizzazione a nuovi impianti. Infine agevola notevolmente le
strategie di pianificazione indicando alle amministrazioni comunali le zone più
93
o meno sfruttate all’interno della loro giurisdizione. Unico neo rimane il passo
di analisi, fissato a 5 metri causa limiti tecnici non del programma ma della
cartografia a disposizione.
94
CONCLUSIONI.
La determinazione di valori certi di campo elettrico e magnetico, tali da
escludere qualsiasi conseguenza biologica e sanitaria sugli individui esposti, è
ancora motivo di studio. L’indeterminazione è dovuta principalmente, ma non
solo, alla mancanza di uno sviluppo di una casistica sufficientemente completa
riguardo gli effetti a lungo termine derivati da esposizione a campi
elettromagnetici, anche a fronte del fatto che ci si trova in presenza di un
problema piuttosto recente. Nonostante ciò, la legislatura ha definito valori
limite di esposizione a campi generati da sorgenti ad alta e bassa frequenza. Le
amministrazioni hanno delegato all’ARPA la valutazione di impatto ambientale
(VIA) data delle varie sorgenti che contribuiscono all’elettrosmog. La VIA
rappresenta, al giorno d’oggi, una consolidata prassi metodologica per la stima
dell’entità dei problemi ambientali, derivanti dalla costruzione e dall’esercizio
di determinate strutture. Nel caso in questione, l’applicazione pratica di tale
metodologia è resa più problematica dall’effettiva difficoltà riscontrabile nello
sviluppo di modelli capaci di dare un’adeguata descrizione quali-quantitativa
dei problemi da affrontare. Nel corso dello studio, si è dimostrato come i
programmi MappeELF e CalcoloSRB possano perfettamente inserirsi
all’interno del processo di VIA, come modelli idonei a proporre una rapida ed
affidabile valutazione dei livelli di campo elettrico e magnetico. Si è considerato
il loro sviluppo a partire da precise leggi fisiche e si sono esaminate le
inevitabili approssimazioni, determinate dalla complessità e dalla moltitudine di
componenti ambientali coinvolte. In particolare, i software presuppongono
condizioni di campo lontano e di totale assenza di ostacoli, situazione che,
soprattutto per ciò che concerne i campi elettrici, tende a sovrastimare il valore
al recettore, in realtà spesso attenuato da possibili oggetti schermanti (edifici,
alberi…). L’utilità dei modelli di simulazione risulta tuttavia evidente per
molteplici scopi. In primo luogo è applicabile come strumento di valutazione
preventiva, atto ad evidenziare l’impatto potenziale degli impianti da attuare,
rendendo così possibile l’eventuale considerazione di modifiche strutturali o di
95
posizionamento degli impianti stessi. È plausibile, in questo modo, pensare di
poter evitare la realizzazione di strutture potenzialmente pericolose ed
individuarne la localizzazione più idonea. Per quanto riguarda le opere già
realizzate, si può quantificare la loro incidenza sul territorio, individuando le
aree più densamente inquinate e i siti recettori interessati. È possibile così
constatare il rispetto dei limiti imposti dalla normativa vigente e, qualora tali
limiti non siano rispettati, progettare interventi di risanamento nelle zone
interessate. I dati ottenuti dai modelli di calcolo previsionale possono risultare
utili per la creazione ai un Sistema Informativo Territoriale delle fonti di
inquinamento elettromagnetico. Un primo tentativo in questo senso è
rappresentato dal lavoro svolto negli ultimi due capitoli di questa tesi. Nell’area
descritta dai confini comunali di Coriano, si è operato alla stima dei campi
elettromagnetici generati dagli elettrodotti ad alta e altissima tensione che ne
attraversano il territorio. Sfruttando le potenzialità di MappeELF si sono
delimitate aree di rispetto per il perseguimento dell’obiettivo di qualità di 0,2 μT
al recettore, definito dalla legislatura vigente. Si è dimostrato come le aree
calcolate, che rappresentano una alternativa ad aree standard definite dalla
normativa regionale, risultino rispetto queste ultime maggiormente accurate
poiché prevedono un’analisi tridimensionale della situazione in essere. La stima
delle condizioni di elettrosmog tramite MappeELF, ha reso possibile la
riduzione delle suddette aree di ben 4,64 punti percentuali, pur mantenendo il
rispetto dei limiti di cautela disciplinati. Si è visto inoltre, come il modello sia in
grado di considerare la morfologia del terreno e la struttura delle singole
campate, restituendo valori di campo molto simili a quelli ottenibili con misure
strumentali. Cattolica invece è stato scelta come area di prova del programma
CalcoloSRB, costruito per il calcolo del campo elettrico generato da antenne
radio televisive e Stazioni Radio Base. Si è operato ai fini di poter interpolare i
valori restituiti dal programma con gli edifici presenti nel Comune. Questo
procedimento ha reso possibile l’individuazione di costruzioni interessate da
valori di inquinamento degni di nota. In particolare è stato possibile accertare
che nessuna abitazione fosse interessata da campi superiori ai 6 V/m, limite
96
massimo consentito per la permanenza dell’uomo al di sopra delle quattro ore
giornaliere. Si sono peraltro evidenziati alcuni casi di superamento dei 3 V/m,
casi in cui la normativa consiglia un’osservazione strumentale dello stato reale
dell’inquinamento. L’importanza di questo risultato non è da sottovalutare,
poiché tale procedura permette di convogliare degli sforzi di osservazione
strumentale in zone ben delimitate del territorio. È
stato possibile inoltre,
verificare la tutela dei siti considerati sensibili, che prevedono particolare
attenzioni, anche tenuto conto del regolamento Comunale che la giunta di
Cattolica ha emanato in proposito. Si è poi sottolineato come il programma può
potenzialmente risultare strumento utile, in sede di rilascio di parere preventivo
Arpa, per la concessione di autorizzazione a nuovi impianti. Si può così
affermare che CalcoloSRB è in grado di simulare l’inserimento in pianta di
nuovi siti irradianti, valutando il contributo in termini di inquinamento che gli
stessi potrebbero fornire all’interno del panorama considerato.
97
Bibliografia.
[1] BLUM Ronald, ROLLER Duane E., Fisica Elettricità Magnetismo Otica.
Volume secondo, Bologna, Nicola Zanichelli, 1985.
[2] TIPLER Paul A., Fisica 2 seconda edizione, Bologna, Nicola Zanichelli,
1988.
[3] ALONSO, FINN, Elementi di fisica per l’università Vol. II Campi e Onde,
Milano, Masson, 1992.
[4] FALETTI Noverio, CHIZZOLINI Paolo, Trasmissione e distribuzione
dell’energia elettrica, Bologna, Patron, 1987.
[5] TONDO Sandra (a cura di), Campi elettrici e magnetici a frequenza
industriale: sorveglianza fisica, impatto sanitario, Firenze, IROE-CNR,
1996.
[6] BEVITORI Paolo, L‘inquinamento elettromagnetico, Napoli, CUEN,
1997.
[7] BEVITORI Paolo, Inquinamento elettromagnetico: campi elettrici e
magnetici a frequenza industriale (50-60 Hz), generati da elettrodotti ed
apparecchi elettrici. Aspetti tecnici, sanitari e normativi, Rimini, Maggioli,
1998.
[8] Fondazione Aldini-Valeriani (a cura di), EMF-2000: I campi
elettromagnetici ed il loro effetto sulla salute dell’uomo. Atti del convegno,
Bologna 17 febbraio 2000, Bologna, Regione Emilia-Romagna, 2000.
[9] GUERRIERO Antonio, Campi elettromagnetici, Roma, EPC Libri, 2001.
[10] G. BELLENDA, L. BIAZZI, T. TREVISANI, F. AMENDOLA, G.
ANELLI, R. PAVANELLO, E. VALMARIN, Conoscere per prevenire
Elettrosmog e compatibilità elettromagnetica nei luoghi di vita e di lavoro,
Milano, Dossier Ambiente, 2001.
[11] GARZIA Fabio, VECA Giuseppe Maria, L‘inquinamento
elettromagnetico: fondamenti tecnici e principi normativi, Roma, Carocci,
2002.
[12] VECCHIA Paolo, La protezione dai campi elettromagnetici, Torino,
TNE, 2003.
98
[13] GRANDOLFO Martino, VECCHIA Paolo, COMBA Pietro, Linee ad
alta tensione: modalità di esposizione e valutazione del rischio sanitario, in
Rapporti ISTISAN 89/20, Roma, Istituto Superiore di Sanità, 1989.
[14] COMBA Pietro, GRANDOLFO Martino, LAGORIO Susanna,
[15] S. LAGORIO, P. COMBA, I. IAVARONE, G.A. ZAPPONI, Tumori e
malattie neurodegenerative in relazione all‘esposizione a campi elettrici e
magnetici a 50/60 Hz: rassegna degli studi epidemiologici, in Rapporti
166
ISTISAN 98/31, Roma, Istituto Superiore di Sanità, 1998.
[16] F. BENVENUTI, R. GRAZIANI, Documento congiunto dell’ISPESL e
dell’ISS sulla problematica della protezione dei lavoratori e della
popolazione dalle esposizioni a campi elettrici e magnetici e a campi
elettromagnetici a frequenze comprese tra 0 Hz e 300 GHz, Roma, ISPESL
e ISS, 1998.
[17] D. ANDREUCCETTI, M. POLI, P. ZANICHELLI, Elementi di fisica
delle onde elettromagnetiche e nozioni di base sugli indicatori del
rischio, Atti del Convegno Nazionale dBA-1998 Dal tumore ai rischi
fisici, Modena 17-19 settembre 1998.
[18] RAMACCI Luca, MINGATI Giovanna, Inquinamento elettromagnetici.
Aspetti sanitari e giuridici, Napoli, Sistemi Editoriali, 2001.
[19] BRUZZI Luigi, Prevenzione e controllo dell’impatto ambientale,
Bologna, CLUEB, 1995.
[20] BRUZZI Luigi (a cura di), Ingegneria ambientale, Bologna, CLUEB,
1997.
[21] FRANCESCHETTI Giorgio, RICCIO Daniele, SCARFI’ Maria Rosaria,
SCIANNIMANICA Bartolomeo, Esposizione ai campi elettromagneticiGiuda alle norme, Torino, Bollati Boringhieri, 2000.
[22] G. TRENTA (a cura di), Le Onde elettromagnetiche: rischi e certezze,
Atti del seminario su ELF e RF, San Marino 28-30 marzo 2001, San
Marino, AIEP, 2001.
[23] DI MARCO Carlo, La tutela dall’inquinamento elettromagnetico,
Firenze, Noccioli, 2001.
[24] F. BATTAGLIA, Sul principio di precauzione, da LE SCIENZE 394
Giugno 2001, pp.110-113.
99
[25] ICNIRP: Guidelines for limiting exposure to time-varying, magnetic,
and electromagnetic fields, da Health Physics Socety, 1998.
[26] R.B. GOLDBERG, Special Report on Powerline Health-Effects
Research, EMF Health Report, volume 10, n°2, pp. 1-15 Mar/Apr 2002.
[27] OMS, Promemoria n. 205: Campi elettromagnetici e salute pubblica.
Campi a frequenza estremamente bassa.
[28] OMS, Promemoria n. 263: Campi elettromagnetici e salute pubblica.
Campi a frequenza estremamente bassa e cancro.
167
[29] OMS, Promemoria–Marzo 2000: Campi elettromagnetici e salute
pubblica. Politiche cautelative.
[30] Unione Europea: Raccomandazione del Consiglio sulla limitazione
dell’esposizione del pubblico generale a campi elettromagnetici (da 0 a
300 GHz), Gazzetta Ufficiale delle Comunità Europee 30.7.1999, pp. L
199/59– L 199/71
[31] ANSI/IEEE Std. 644-1987 Measurament of power frequency electric
and magnetic field from AC power lines, dal sito http://ieeexplore.ieee.org
[32] TAYLOR John R., Introduzione all’analisi degli errori, Bologna, Nicola
Zanichelli, 1986.
[33] COMINO Elena e SOLERI Cristina (a cura di), Inquinamento
elettromagnetico a 50 Hz. Stato dell’arte ed indagini sperimentali.
Seminario, Torino 27 aprile 1998, Torino, PN COMMUNICATION, 1998.
[34] CREMONESI Chiara (a cura di), Campi elettromagnetici prevenzione,
comunicazione, controllo e ricerca. Atti del convegno, Bologna 6-7
Novembre 2000, Bologna, I quaderni di Arpa, 2001.
[35] BEVITORI Paolo, de DONATO Stefano R., La valutazione
dell’inquinamento elettromagnetico, Rimini, Maggioli, 2003.
[36] N. ZOPPETTI, D. ANDREUCCETTI, Modellazione dei conduttori di un
elettrodotto aereo: la catenaria, in IFAC Technical Report TR/AEL/08.03,
Firenze, IFAC-CNR, 2003.
[37] CAGNOLI Paolo (a cura di), Guida per l’inserimento degli elettrodotti
nell’ambiente, Bologna, Regione Emilia-Romagna, 1993.
[38] PENTERIANI Vincenzo, L’impatto delle linee elettriche sull’avifauna,
100
Firenze, WWF, 1998.
[39] FELLIN LORENZO (a cura di), Elettrodotti e territorio nuove
tecnologie per ridurre l’inquinamento elettromagnetico. Giornata di
studio, Padova 22 Novembre 2000, Padova, CLEUP, 2000.
[40] BEVITORI Paolo (a cura di), Guida alla casa ecologica. Inquinamento
indoor. Progettazione ecosostenibile. Scelta dei materiali, Rimini,
Maggioli, 2003.
[41] BRUZZI Luigi (a cura di), Valutazione di impatto ambientale: guida agli
aspetti procedurali, normativi, tecnici, Rimini, Maggioli, 1999.
[42] POLETTI Angela (a cura di), GIS: metodi e strumenti per un nuovo
governo della città e del territorio, Rimini, Maggioli, 2001.
[43] ANDREUCCETTI D.,BINI M., CHECCUCCI A., IGNESTI A.,
MILLANTA L., OLMI R., RUBINO N., protezione dai campi magnetici
non ionizzanti, Firenze, Iroe, 2001.
[44] BEVITORI Paolo (a cura di), Inquinamento elettromagnetico ad alta
frequenza. Aspetti tecnici, sanitari e normativi, Rimini, Maggioli, 2000.
[45] BINI M., CHECCUCCI A., IGNESTI A., MILLANTA L., OLMI R.,
RUBINO N., VANNI R., Exposure of workers to intense RF elettric
fields that leak from plastic sealers, J Micron Power, 1986.
[46] LEVERATO Gian Carlo, Antenne sicure. Valutazione di impatto
ambientale da campi elettromagnetici a radiofrequenze e a microonde
nei dispositivi trasmittenti, Milano, Ulrico Hoepli Editore S.p.A, 1997.
[47] GREGNANI G. L., LEVERATTO G. C., Aspetti tecnici del
monitoraggio ambientale. Incontro sul tema ‘Problematiche connesse
con l’esposizione a campi elettromagnetici a radiofrequenze e a
microonde’, Regione Liguria, Genova, 1993.
[48] BURROUGH P. A., Principles of geographical information system for
land resource assessment, Clarendon Press, Oxford, U.K., 1998.
101