Il campo elettromagnetico è una forma di energia che investe una

Sorgenti
ambientali
elettromagnetici
e
lavorative
dei
campi
Dott.ssa Bianca Maria Antonelli
INAIL Direzione Regionale Lazio Con.T.A.R.P. (Consulenza Tecnica Accertamento Rischi e
Prevenzione)
Introduzione - Definizioni
Il campo elettromagnetico è una forma di energia che investe una pozione dello spazio intorno ad
una sorgente. E’ un tipo di “inquinamento” che scompare allo spegnersi della sorgente.
Si può generare secondo diversi meccanismi:
Cariche elettriche ferme o in movimento come la corrente continua (CC) generano un campo
elettrico statico.
Cariche elettriche in movimento come la corrente alternata (DC) generano un campo elettrico
variabile.
Una corrente elettrica continua genera un campo magnetico statico.
Una corrente alternata genera un campo magnetico variabile.
Un campo magnetico variabile nel tempo genera un campo elettrico variabile nel tempo.
Quando il contributo dovuto alla "mutua generazione" prevale su quello legato alle "sorgenti
fisiche" si parla propriamente di campo elettromagnetico (CEM). Ciò si verifica in generale in in
condizioni di alta frequenza. Il campo elettrico ed il campo magnetico alle basse frequenze si
propagano invece indipendentemente l’uno dall’altro e pertanto vanno misurati separatamente, al
contrario a frequenze elevate sono interdipendenti e basta misurarne uno per ottenere l’altro con
una semplice relazione: E/H=377
I campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici sono un tipo di radiazioni non-ionizzanti (NIR)
vale a dire dotate di energia non sufficiente a strappare un elettrone dall’orbita esterna degli atomi
come al contrario sono in grado di fare ad esepio I raggi x prodotti dal sole o da una macchina
radiogena nel campo sanitario. Quando si parla di CEM ci si riferisce alla zona dello spettro
elettromagnetico compresa tra i campi statici e la radiazione infrarossa.
Rischio reale molto minore del rischio percepito, la loro pericolosità è ancora oggetto di studi. Ad
oggi la IARC (Agenzia dell’OMS che studia gli agenti cancerogeni) ha classificato solo i Campi
magnetici ELF (a bassa frequenza) in categoria 2B vale a dire “possibili cancerogeni per l’uomo”.
La IARC utilizza la seguente classificazione:
Classe 1: cancerogeno per l’uomo
Classe 2A: probabile cancerogeno per l’uomo
Classe 2B: possibile cancerogeno per l’uomo
Classe 3: non classificabile come cancerogeno per l’uomo
Classe 4: probabile non cancerogeno per l’uomo
Frequenza f
Rappresenta il numero di oscillazioni dell’onda al secondo (velocità con cui il campo cambia
direzione). E un parametro fondamentale nel descrivere un campo elettrico, magnetico o
elettromagnetico, ad esempio l'interazione di materiale biologico con una sorgente
elettromagnetica dipende dalla frequenza della sorgente.
La frequenza si misura in Hertz (Hz) e suoi multipli:
kHz: chilohertz =103 Hz, (mille Hz)
MHz: mega Hz, =106 Hz (un milione di Hz)
GHz: gigaHz = 109 Hz (un miliardo di Hz)
Lunghezza d’onda, λ
E’ la distanza tra due creste di un’onda. La sua unità di misura è espressa in metri (multipli e
sottomultipli). Ha una relazione inversa con la frequenza, all’aumentare della f diminuisce la
secondo la formula: λ = c/f
Simbolo
Unità di misura
Campo elettrico
E
Volt/m (Volt per metro)
Campo magnetico
H
A/m (Ampere per metro)
Induzione magnetica
B
mT, µT (milli Tesla, micro Tesla)
Densità di potenza
S
W/m2 (Watt per metro quadro)
Potenza assorbita
SAR
W/Kg (Watt per Kg)
1 µT = 0,8 A/m
H =µB
(In questa formula µ è un parametro che si chiama permeabilità magnetica e non il simbolo
del micron)
Suddivisione convenzionale
Basse f: 0 Hz ÷ 100 KHz
(comprendono le ELF: Extremely Low Frequency)
Alte f: 100 KHZ ÷ 300 GHz
RF: 100 kHz-300 MHz
MW: 300 MHz- 300 GHz
Nella tabella che segue si riporta la denominazione delle diverse bande in funzione della
frequenza della sorgente
Banda
Denominazione
Frequenza
ELF*
ELF
Extremely low frequency
0-300 Hz
Onde chilometriche
RF*
VF
Voice frequency
0,3-3 kHz
Onde lunghe
VLF
Very low frequency
3 kHz- 30 kHz
LF
Low frequency
30 kHz-300 kHz
MF
Medium frequency
0,3 MHz-3 MHz
HF
High frequency
3 MHz-30 MHZ
VHF
Very high frequency
30 MHz-300 MHz
UHF
Ultra high frequency
0,3 GHz-3 GHz
SHF
Super high frequency
3 GHz-30 GHZ
EHF
Extremely high frequency
30 GHz- 300 GHZ
MO*
*RF = Radio Frequenze
*MO = Micro Onde (in inglese Micro Waves - MW)
Onde medie
Onde corte
Sorgenti ambientali e lavorative
L’esposizione a campi elettrici, magnetici ed EM può avvenite o poichè tali campi sono
volutamente generati dall’uomo per sfruttare le loro caratteristiche fisiche in vari settori
(industria-sanità etc) oppure perché si generano come “sottoprodotto” di altre attività come ad
esempio l’utilizzo dell’energia elettrica.
Vediamo nel seguito schematicamente quali sono i principali ambiti di utilizzo e presenza di
dei campi elettrici magnetici ed EM.
Civili
Industriali
Sanitari
Militari/sicurezza nazionale
Ricerca
Per avere un’idea della problematica nella tabella seguente si forniscono alcune esposizioni
tipicamente misurabili:
Popolazione generale
Autisti locomotori
Installatori linee el.
Saldatori
Operatori stazioni el.
Campo elettrico Indizione magnetica
5-50 V/m
0.01-0.2  T
4.0 T
3.6  T
2.0  T
1.4  T
In generale la problematica di esposizione in ambito lavorativo è certamente maggiore rispetto
alle esposizioni ambientali.
Sorgenti Basse f: 0Hz-100 KHz
Qualunque utilizzo dell’energia elettrica determina il generarsi di campi elettrici e magnetici.
La corrente di rete in Italia è prodotta alla frequenza di 50 Hz, la problematica dell’esposizione
della popolazione e dei lavoratori investe tutto il ciclo produttivo dell’energia; produzione –
trasformazione – distribuzione fino all’utilizzo finale dell’utente. Come evidente tali tipologie di
sorgenti investono problematiche di esposizione sia della popolazione sia dei lavoratori.
Produzione energia elettrica (Centrali di potenza)
Trasmissione
(Stazioni e sottostazioni)
Distribuzione
(Elettrodotti aerei e in cavo)
Trasformazione
(cabine di trasformazione)
Utilizzo
Sistemi di trasporto pubblico a trazione elettrica
Ferroviaria
Tramviaria
Metropolitana
Varchi magnetici
Magnetoterapia
Videoterminali (60 Hz-15-100 kHz)
La distribuzione dell’energia rappresenta la problematica ambientale più significativa in
considerazione della diffusa presenza di elettrodotti sul territorio. Di seguito si fornisce uno
schema sulle varie tipologie di sistemi di distribuzione.
Linee ad altissima tensione AAT
380 KV
220 KV
Linee ad alta tensione AT
150 KV
132 KV
Linee a media tensione
30 fino a 10 KV
Bassa tensione
220-380 V
In funzione del carico della linea si generano campi elettrici e magnetici di intensità
proporzionale all’aumentare della tensione e della intensità di corrente che attraversa i cavi.
I cavi interrarti abbassano notevolmente l’intensità del campo elettrico ma non hanno quasi
effetto sulla distribuzione del campo magnetico che non viene schermato dai materiali (a
differenza del campo elettrico) ma li attraversa quasi indisturbato.
Valori di campo riscontrabili nelle immediate vicinanze di elettrodotti
(Fonte:CEI 2001)
Campo elettrico
Induzione magnetica
Linee AAT 380 kV
4-8 KV/m
15-20 µT
Linee AT 150; 132 kV 2-3 KV/m
10 µT
Linee MT 10-30 kV
200 V/m
5 µT
Valori di induzione magnetica in ambito domestico a 3 cm dalla sorgente (fonte NRPB v. 3/1992)
Frigorifero
0.15-1.7 T
Lavatrice
0.8-50 T
TV
25-50 T
Ferro da stiro
80-30 T
Aspirapolvere
200-800 T
Frullatore
60-700 T
Trapano elettrico
400-800 T
Rasoio elettrico
15-1500 T
Asciugacapelli
6-2000 T
Apriscatole
1000-2000 T
Videoterminali
Nei modelli con tubo catodico vi è all’interno una sorgente di campo magnetico che serve per
deflettere (in verticale ed orizzontale) il fascio di elettroni e consentire la visione sullo schermo.
Verticale
50-80 Hz
esp.trascurabile
Orizzontale
15-100 kHZ
0,1-0,5 µT
(esposizione solo nelle immediate vicinanze in genere della parte posteriore del monitor)
Sorgenti alte f: 100 kHz-300 GHz
I principali ambiti di utilizzo di sorgenti ad alte frequenze sono riconducibili a:
Sistemi per telecomunicazioni
Impieghi industriali
Varchi magnetici
Diagnostica - terapeutica
Ricerca
Sistemi per telecomunicazione
Radio AM
Onde medie
500÷1600
Onde corte
4-26
Radio FM
88÷108
TV VHF I-II
52.5÷88
VHF III
174÷223
UHF IV
470÷590
UHF V
614÷838
Stazioni RB
TACS
450-470
GSM
890÷960
DCS
1805÷1880
Ponti Radio/Radar
3-30
kHz
MHz
MHz
MHz
MHz
MHz
MHz
MHz
MHz
MHz
GHz
1÷500 kW
1÷12 kW
0.1÷1 kW
30÷300 W
Stazioni RB
Nel sistema di telefonia mobile la stazione RB (radiobas) è un’antenna (trasmettitore) che emette
radiofrequenze a bassa potenza (10 W) e si collega con le antenne dei telefonini presenti nella
propria cella (telefoni cellulari). E’ un sistema bidirezionale che comporta la presenza di due
sorgenti di campo, la stazione e l’antenna del cellulare.
Cella: area servita da una stazione radio base (macrocelle, microcelle , picocelle) la dimensione
dipende dalla densità degli utenti.
Radar
Il campo em generato da un radar (micro onde) ha una forma d’onda modulata ad impulsi,
l’energia si trasmette con picchi ad elevata intensità e di brevissima durata (microsecondi).
Forte direzionalità
Elevata potenza (2-10 MW)
Usi:Navigazione
Volo
Sicurezza (militare)
Meteorologia
Impieghi Industriali
Le radiofrequenze (RF) e le microonde (MW) vengono utilizzate in moltissimi processi
industriali prevalentemente per le loro versatili proprietà di riscaldamento dei materiali. Il
principio di funzionamento è riconducibile ai riscaldatori ad induzione e ai riscaldatori a perdite
dielettriche. Sono molto diffuse saldatrice a radiofrequenza per materiali plastici, presse
dielettriche per incollaggio del legno o varie applicazioni per l’essiccazione di alimenti o
materiali ceramici. Nel seguito si riportano il dettaglio delle principali applicazioni
nell’industria separati per comparto.
Metalmeccanica/metallurgia
Trattamenti termici dei metalli (fusione, saldatura, brasatura, tempera, ricottura,
riscaldamento), incollaggio, verniciatura, plastificazione, essiccamento anime da fonderia,
tecnologia plasmi, fusione e degasaggio sottovuoto di semiconduttori
Automobilistico:
Stampa pannelli di rivestimento – saldatura accessori
Metallurgia dei pregiati
Industria del Legno
Incollaggio rapido del legno
Sagomatura e curvatura di parti prefabbricate del mobile
Fabbricazione di compensati, pannelli di fibre e agglomerati
Essiccatura
Impiallacciatura
Laminazione
Alimentare
Essiccamento paste, biscotti
Cottura
Sterilizzazione
Pastorizzazione
Disidratazione sottovuoto
Ricottura cioccolato
Disinfestazione farine
Settore chimico farmaceutico
Preriscaldamento delle resine termoindurenti
Essiccatura e sterilizzazione di prodotti chimico-farmaceutici
Sterilizzazione
saldatura resine termoplastiche
fabbricazione oggetti in polistirene espasnso
Vulcanizzazione della gomma
Incollaggio
Fissaggio di film plastici
Produzione industriale di ozono
Tessile
Riscaldamento balle di lana e cotone
Essiccazione fibre
Fissaggio tinte
Incollaggio
Correttivo valori di umidità
Elettronica
Fusione uranio
Degasaggio sottovuoto per tubi elettronici
Produzione di sistemi radar e apparecchi per radiodiffusione
Realizzazione di componenti e di circuiti integrati
Varie
Essiccazione della carta
Applicazione di colla su buste e stampati
Fabbricazione della lana di vetro
Riscaldamento del vetro
Essiccazione di tabacco-ceramiche-vernici
Sterilizzazione di acque reflue
Diagnostica -Terapeutica - Ricerca
Marconiterapia, Radarterapia
Diatermia ipertermia
Elettromagnetoterapia
Risonanza magnetica nucleare
Accelerazione di ciclotroni
Spettroscopia a microonde
Radioastronomia
Radar metrologici
Valori tipici di B e E in ambito industriale
Sorgente
Frequenza
Induzione magnetica B
Campo elettrico E
Forni industriali
250-790kHz
2-8000 V/m
Saldatrici dielettriche
27 MHz
1.2-12.5 T
100-800 V/m
Saldatori ad induzione
50 Hz-1MHz
12.5-1250 T
10-100 V/m
Forno ad induzione
25 kHz
15-1250 T
Saldatrice elettrica
10 kHz
2200-62 T
Riscaldatore ad induzione
100 kHz
1000 T
Valori tipici di Campo elettrico in ambito sanitario
Sorgente
Frequenza
Emissione E
Diatermia a onde corte
27 MHz
2-315 V/m
(al paziente 400-4000 V/m)
Diatermia a microonde
2.45 GHz
17-70 V/m
Apparati per ipertermia
900 MHz
100-200 V/m
Quadro normativo
Legge quadro 36/2001 Legge quadro sulla protezione dalle esposizioni a campi elettrici,
magnetici ed elettromagnetici riguarda sia i lavoratori sia la popolazione
Due DPCM del 8 luglio 2003 Valgono per la popolazione e non per i lavoratori
professionalmente esposti, stabiliscono i limiti di esposizione per la popolazione e riguardano uno
le basse frequenze e uno le alte frequenze.
Direttiva Europea 2004/40/CE valida per i lavoratori professionalmente esposti
Raccomandazione europea 12 luglio 1999
Linee Guida ICNIRP
D.M. 10 settembre 1998 n. 381 “Regolamento recante norme per la determinazione dei tetti di
radiofrequenza compatibili con la salute umana” da 100 kHz a 300 GHz
DPCM 8 luglio 2003: Fissazione dei limiti di esposizione, dei valori di attenzione e degli
obiettivi di qualità per la protezione della popolazione dalle esposizioni ai campi elettrici e
magnetici alla frequenza di rete (50 Hz) generati da elettrodotti. (gu N. 200 DEL 29/08/2003)
Tale normativa ha come obiettivo la tutela dagli effetti acuti (tutela assicurata dai limiti di
esposizione) e anche la tutela dai possibili effetti a lungo termine ancora in corso di studio (tutela
assicurata dal rispetto dei valori di attenzione e per le progettazioni future dagli obiettivi di
qualità. Riguarda il range delle basse frequenze: 0 Hz-100 KHz
Limiti di esposizione:
Valore di attenzione:
Obiettivi di qualità:
5000 V/m -
100 µT
10 µT
3 µT
Per le sorgenti (0-100 KHz) diverse dagli elettrodotti il decreto dice che si applica la
Raccomandazione del Consiglio UE del 12 luglio 1999 “Limitazione dell’esposizione della
popolazione ai cem da 0Hz a 300 GHz.” la quale a sua volta mutua i valori limite dettati
dall’ICNIRP, valori che proteggono dagli effetti acuti.
ICNIRP: International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection
Limiti di riferimento ICNIRP per la popolazione
Range di f
E-Campo
H-Campo
elettrico
magnetico A/m
V/m
Fino a 1 Hz
3,2 x104
1-8 Hz
10.000
3,2 x 104/f2
B-Induzione
magnetica µT
S-Densità di
potenza W/m2
4 x 104
4 x 104/f2
-
8-25 Hz
0,025-0,8 KHz
10.000
250/f
4.000/f
4/f
5.000/f
5/f
-
0,8-3 KHz
250/f
5
6,25
-
3-150 KHz
87
5
6,25
-
0,15-1 MHz
87
0,73/f
0,92/f
-
1-10 MHz
87/f½
0,73/f
0,92/f
-
10-400 MHz
28
0,073
0,092
2
400-2.000 MHz
1,375f½
0,0037f½
0,0046f½
f/200
2-300 GHz
61
0,16
0,20
10
Livelli di riferimento ICNIRP per i lavoratori
Range di f
E-Campo
elettrico
V/m
20.000
H-Campo
magnetico A/m
1,63 x105
1,63 x 105/f2
2 x 105
2 x 105/f2
-
8-25 Hz
0,025-0,82 KHz
20.000
500/f
2 x 104/f
20/f
2,5 x 104/f
25/f
-
0,82-65 KHz
610
24,4
30,7
-
0,065-1 MHz
610
1,6/f
2,0/f
-
1-10 MHz
610/f
1,6/f
2,0/f
-
10-400 MHz
61
0,16
0,2
10
400-2000 MHz
3f½
0,008f½
0,01f½
f/40
2-300 GHz
137
0,36
0,45
50
Fino a 1 Hz
1-8 Hz
B-Induzione
magnetica µT
S-Densità di
potenza W/m2
Limiti di base: si riferiscono a effetti sanitari accertati e si esprimono con grandezze dosimetriche
(SAR, densità di corrente e densità di potenza) difficili da misurare operativamente
Livelli di riferimento: si valutano con grandezze fisiche facilmente misurabili. Caratterizzano
l’ambiente in assenza del soggetto esposto e se rispettate garantiscono il non superamento dei
limiti di base.
DPCM 8 luglio 2003: Fissazione dei limiti di esposizione, dei valori di attenzione e degli
obiettivi di qualità per la protezione della popolazione dalle esposizioni ai campi elettrici,
magnetici ed elettromagnetici generati a frequenze comprese tra 100kHz e 300 GHz
Riguarda tutte le sorgenti
Completa il precedente 381/98 che si riferiva unicamente agli impianti fissi di telecomunicazione
e radiotelevisivi (antenne e ripetitori)
Sono esclusi i radar e le sorgenti di campi pulsati (decreto da emanare)
Limiti di esposizione
Range di f
0,1-3 MHz
3-3.000 MHz
3-300 GHz
E
V/m
60
20
40
-
H
A/m
0,2
0,05
0,1
B - µT
D W/m2
0,25
0,0625
0,125
1
4
Valori di attenzione
0,1 MHz-300 GHz
6
0,016
0,02
0,1 (>3MHz)
Obiettivi di qualità
0,1 MHz-300 GHz
6
0,016
0,02
0,1 (>3MHz)
1 µT = 0,80 A/m
Lavoratori professionalmente esposti
Direttiva 2004/40/ce del 29 aprile 2004
Detta prescrizioni minime di sicurezza e salute relative all’esposizione dei lavoratori ai rischi
derivanti dai campi elettromagnetici.
Tutela dai rischi a breve termine (correnti indotte, effetti termici, correnti di contatto)
Esplicitamente (art.1) non riguarda ipotizzati effetti a lungo termine.
Stabilisce valori limite
Valori di azione (livelli di riferimento)
Mutua i riferimenti ICNIRP esposti nella tabella precedente
Importante:
Art. 12 della L 36/01 a tutela dei consumatori: chi commercializza prodotti per uso
domestico individuale o lavorativo che emettono CEM devono riportare l’indicazione dei livelli di
campo emesso nelle condizioni di uso.
Norme di buona tecnica
Sono norme tecniche emanate da organismi riconosciuti. Sono pubblicazioni che specificano
come vanno correttamente effettuate le misure e devono essere osservata da coloro che effettuano
le indagini strumentali sul campo. In Italia le norme di riferimento sono emanate dal CEI che
rappresenta l’organismo normatore nazionale riconosciuto.
Organismi Normatori
Internazionale
IEC (International Electrotechnical Commission)
Europeo
CELNEC (Comitè Europeen de Normalisation Electrotechnique)
Nazionale
CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano)
CEI 211-6 del 1 febbraio 2001 “Guida per la misura e per la valutazione dei campi elettrici e
magnetici nell’intervallo di frequenza 0 Hz – 10 kHz, con riferimento all’esposizione umana”
CEI 211-7 del 1 febbraio 2001 “Guida per la misura e per la valutazione dei campi elettrici e
magnetici nell’intervallo di frequenza 10 kHz – 300 GHz, con riferimento all’esposizione
umana”