Campi elettromagnetici e copertura wireless

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1 Istituto Comprensivo Beinasco Gramsci Progetto Sto Bene a Scuola 11/12/2013 Campi elettromagnetici e copertura wireless 11/12/2013 Fabrizio.bronuzzi@polito.it

2 Campi elettromagnetici CEM IL TRASPORTO DI ENERGIA ASSOCIATO ALLA PROPAGAZIONE DI PARTICELLE O DI UN ONDA ELETTROMAGNETICA E DESCRITTO DAL TERMINE RADIAZIONE Parametri che caratterizzano i campi elettromagnetici: c: velocità (nel vuoto: c=3*10 8 m/s) f: frequenza (numero di cicli in 1 s) [Hz] λ: lunghezza d onda = c/f [m] 2

3 Campo elettrico e campo magnetico Il campo elettrico E esercita una forza su una carica ed è espresso in V/m. Il campo magnetico può essere specificato come flusso magnetico B ed espresso in Tesla (1 Tesla = Gauss) oppure come intensità magnetica H espressa in A/m: B = μ H (μ = 4π 10-7 H/m) 3

4 Campi elettromagnetici Lontano dall antenna, il modello delle onde piane è una buona approssimazione della propagazione delle onde elettromagnetiche: I vettori E e H e la direzione di propagazione sono tra di loro perpendicolari La fase dei campi E e H è la stessa e il rapporto dei loro moduli E/H è costante. Nello spazio libero vale E/H= 377 ohm La densità di potenza S è data da: S = EH = E2/377= H2 377 Nella direzione di propagazione il flusso di potenza S diminuisce come 1/r 2 4

5 RADIAZIONI NON-IONIZZANTI Radiazioni che, sebbene l energia sia di entità tale da non dar vita al fenomeno della ionizzazione, interagiscono con la materia apportando modifiche termiche, meccaniche e bioelettriche. L acronimo NIR (Non Ionizing Radiation) definisce le radiazioni non ionizzanti Range in frequenza: da 0 a 300 GHz 5

6 RADIAZIONI NON-IONIZZANTI Sorgenti ELF (frequenze estremamente basse) Da 0 a 300 Hz [elettrodotti, linee distribuzione energia elettrica. Sorgenti RF (radio frequenza) Da 300 Hz a 300 GHz [sistemi radiotelevisivi, cellulari, lampadine a basso consumo energetico, forni a microonde, sistemi antifurto, ponti radio, radar, sistemi wireless (WLAN), telefoni senza filo (DECT), apparati bluetooth, WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network). WiMAX

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8 Campi elettromagnetici CEM Planck (1900) ed Einstein (1905) ipotizzarono che l energia di un onda elettromagnetica è trasportata in pacchetti detti quanti di luce o FOTONI. sono particelle prive di massa (m=0); si propagano con velocità della luce c= m/s hanno ciascuno energia E proporzionale alla frequenza f dell onda elettromagnetica: E=h f 8

9 Campi elettromagnetici CEM Onda e.m. λ=c/f Fotoni E=h f Costante di Planck h=6, J s = ev s L intensità di un onda elettromagnetica I = E/S t Rappresenta il flusso di fotoni che attraversano la superficie S nel tempo t 9

10 Campi elettromagnetici CEM ESEMPIO: Luce visibile: gialla λ = 600 nm = m f = c/λ = Hz L energia trasportata dai fotoni risulta pari a E = h f = (6, J s) ( Hz) = 3, J = 3, J 1 ev/1, J J 2 ev 10

11 RADIAZIONI IONIZZANTI Le radiazioni ionizzanti (raggi X e γ) sono dotate di un energia in grado di rompere i legami atomici della materia, atomi o molecole elettricamente cariche dando luogo al fenomeno fisico della ionizzazione che si ha quando l energia del fotone (elemento infinitesimo che costituisce la radiazione elettromagnetica) è maggiore di 12,4 ev, valore che rappresenta l energia necessaria a ionizzare l atomo di idrogeno. 11

12 Confine tra radiazioni ionizzanti e non ionizzanti Perché è circa 12 ev? 12,9 ev è il risultato di una media pesata delle energie di ionizzazione degli elementi che costituiscono i tessuti umani Energia di ionizzazione: la minima energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo 12

13 D.lgvo 81/08 AGENTI FISICI: quali? L art. 181 indica che il datore di lavoro valuta tutti i rischi derivanti da esposizione ad agenti fisici L art. 180 precisa che per agenti fisici si intendono il rumore, gli ultrasuoni, gli infrasuoni, le vibrazioni meccaniche, i campi elettromagnetici, le radiazioni ottiche di origine artificiale, il microclima e le atmosfere iperbariche che possono comportare rischi per la salute e la sicurezza dei lavoratori 13

14 Titolo VIII del D.lgvo 81/2008 Capo I : DISPOSIZIONI GENERALI Capo II : RUMORE Capo III : VIBRAZIONI Capo IV : CAMPI ELETTROMAGNETICI (CEM) Capo V: RADIAZIONI OTTICHE ARTIFICIALI (ROA) Per gli agenti fisici dove non esistono capi dedicati nel DLgs. 81/2008, ultrasuoni, infrasuoni, microclima e atmosfere iperbariche, si deve fare riferimento alle norme di buona tecnica e alle buone prassi. Es: microclima UNI EN ISO 7933 e UNI EN ISO Atmosfere iperbariche DPR 321/56 14

15 D.Lgvo 81/08 - Titolo VIII - CAPO IV RISCHI DA ESPOSIZIONE A CAMPI ELETTROMAGNETICI Capo IV Articolo 206 Il presente capo determina i requisiti minimi per la protezione dei lavoratori contro i rischi per la salute derivanti dall esposizione ai campi elettromagnetici (da 0 Hz a 300 GHz). Le disposizioni riguardano la protezione dai rischi per la salute e la sicurezza dei lavoratori dovuti agli effetti nocivi a breve termine conosciuti nel corpo umano Il presente capo non riguarda la protezione da eventuali effetti a lungo termine 15

16 D.lgvo 81/08 - Titolo VIII - CAPO IV RISCHI DA ESPOSIZIONE A CAMPI ELETTROMAGNETICI Le disposizioni specifiche in materia di protezione dei lavoratori dalle esposizioni ai campi elettromagnetici sono contenute nel Capo IV del Titolo VIII Agenti fisici e derivano dal recepimento della direttiva 2004/40/CE fissato inizialmente al 30 aprile 2008 e successivamente posticipato dalle direttive 2008/46/CE e 2012/11/UE alla data del 31 ottobre Il 26 giugno 2013 è stata approvata la nuova direttiva 2013/35/UE sulle disposizioni minime di sicurezza e di salute relative all esposizione dei lavoratori ai rischi derivanti dagli agenti fisici (campi elettromagnetici) che ha abrogato la direttiva 2004/40/CE.

17 D.lgvo 81/08 - Titolo VIII - CAPO IV RISCHI DA ESPOSIZIONE A CAMPI ELETTROMAGNETICI La nuova direttiva 2013/35/UE, dovrà essere recepita dagli stati membri entro il 1 luglio In attesa della opportuna riformulazione dell Allegato XXXVI -Titolo VIII Capo IV del D.lgvo 81/08, ai fini del recepimento della nuova direttiva, resta valido il principio generale di cui all art. 28 del D.lgvo 81/08 (oggetto della valutazione dei rischi), ribadito relativamente agli agenti fisici all art.181 (valutazione dei rischi), che impegna il datore di lavoro alla valutazione di tutti i rischi per la salute e la sicurezza, inclusi quelli derivanti da esposizione a campi elettromagnetici, ed all attuazione delle appropriate misure di tutela, a decorrere dal 1 gennaio 2009 (art. 306 Disposizioni finali).

18 Art. 181, comma 3 D.lgvo 81/08 GIUSTIFICAZIONE La giustificazione del datore di lavoro secondo cui la natura e l entità dei rischi non rendono necessaria una valutazione dei rischi più dettagliata, è la modalità prevista dalla legislazione sugli agenti fisici per interrompere il processo valutativo in caso di assenza di rischio o di sua palese trascurabilità. 18

19 VALORI LIMITE DI ESPOSIZIONE (art. 208, comma 1) Intervallo di Densità di SAR mediato sul SAR localizzato SAR localizzato Densità di potenza frequenza corrente per capo corpo intero (capo e tronco) (arti) (W/m 2 ) e tronco (W/kg) (W/kg) (W/kg) J (ma/m 2 ) (rms) Fino a 1 Hz 40 / / / / 1 4 Hz 40/f / / / / Hz 10 / / / / 1000 Hz 100 khz f/100 / / / / 100 khz 10 Mhz f/100 0, / 10 MHz 10 GHz / 0, / GHz / / / / 50 N.B. Tutte le condizioni devono essere rispettate SAR localizzato: riferito ad una massa di 10 g SAR per esposizione pubblico: 0,08 W/kg 19

20 VALORI DI AZIONE Valori efficaci rms (art. 208, comma 2) Intervallo di frequenza Intensità di campo elettrico Intensità di campo magnetico Induzione magnetica B (μt) Densità di potenza di onda piana Corrente di contatto, I C (ma) Corrente indotta attraverso gli arti E (V/m) H (A/m) S eq (W/m 2 ) I L (ma) 0 1 Hz / 1,63 x x 10 5 / 1,0 / 1 8 Hz ,63 x 10 5 /f 2 2 x 10 5 /f 2 / 1,0 / 8 25 Hz x 10 4 /f 2,5 x 10 4 /f / 1,0 / 0,025 0,82 500/f 20/f 25/f / 1,0 / khz 0,82 2,5 khz ,4 30,7 / 1,0 / 2,5 65 khz ,4 30,7 / 0,4f / khz /f 2000/f / 0,4f / 0,1 1 MHz 610 1,6/f 2/f / 40 / 1 10 MHz 610/f 1,6/f 2/f / 40 / MHz 61 0,16 0, MHz 61 0,16 0,2 10 / / f 1/2 0,008f 1/2 0,01f 1/2 f/40 / / MHz GHz 137 0,36 0,45 50 / /

21 Effetti esposizione CEM Effetti diretti I meccanismi di interazione dei campi elettromagnetici con la materia biologica si traducono in due effetti fondamentali: 1. Induzione di correnti nei tessuti elettricamente stimolabili (fino a 1MHz) 2. Cessione di energia con rialzo termico (da 10 MHz a 10 GHz) Rialzo termico esclusivamente a carico della cute (> 10 GHz)

22 Effetti esposizione CEM Effetti indiretti Accoppiamento del campo elettromagnetico con dispositivi elettromedicali (compresi stimolatori cardiaci) o altri dispositivi elettronici.

23 Valori di riferimento per l'esposizione a campi elettromagnetici. UE: Normativa dell'unione Europea ITA: Normativa italiana ITA O.Q.: Normativa italiana obiettivo qualità TN Res: Normativa Provincia Autonoma di Trento per zone residenziali TN Osp :Normativa Provincia Autonoma di Trento per prossimità di ospedali e edifici destinati all'infanzia.

24 Rete senza fili: un po d ordine? Affinchè vari apparecchi possano comunicare tra loro in una rete senza fili, esistono standard che definiscono le modalità di trasmissione dei dati (frequenza intensità del segnale, ecc). Descrivo di seguito tre famiglie di standard di rete tipiche che si differenziano sostanzialmente per l estensione della possibilità di comunicare.

25 WPAN WLAN - WMAN WPAN Wireless Personal Area Network WLAN» Per applicazioni su piccola scala es. posto di lavoro (BLUETOOTH) Wireless Local Area Network WMAN» Per applicazioni un po più grandi es. casa, scuola (WiFi) Wireless Matropolitan Area Network» Per applicazioni grandi, a livello di città (WiMAX)

26 SAR Tasso di assorbimento specifico di energia. Si tratta del valore mediato su tutto il corpo o su alcune parti di esso, del tasso di assorbimento di energia per unità di massa di tessuto corporeo. Il SAR a corpo intero è una misura ampiamente accettata per porre in rapporto gli effetti termici nocivi dell esposizione a radiofrequenze. Per i telefoni cellulari ed altri dispositivi portatili il limite del SAR è 2 W/kg mediato rispetto a 10 g di tessuto. cell iphone 5 SAR 0,901 W/kg cell Samsung Galaxy SIII SAR 0,342 W/kg 26

27 Bluetooth Valori di SAR Chiave USB classe di potenza 1: 0,466 W/kg Chiave USB classe di potenza 2: 0,0092 W/kg Vivavoce classe di potenza 3: 0,00117 W/kg PDA, agenda elettronica: 0,01 W/kg Tutti ben al di sotto dei valori raccomandati.

28 WiFi Standard a Access Point: P = 40 mw, V = 30 Mb/s SAR = 0,54 W/kg Access Point: P = 100 mw, V = 6 Mb/s SAR = 0,18 W/kg Standard g Access Point: P = 100 mw, V = 26 Mb/s SAR = 0,25 W/kg

29 Effetti nocivi a lungo termine Ci si può avvalere solo di misure precauzionali poiché mancano sufficienti evidenze scientifiche del nesso di causalità. E allo studio il nesso tra esposizione a campi elettromagnetici alla frequenza degli elettrodotti con alcune forme di leucemia infantile.

30 Effetti nocivi a lungo termine L agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) il 31 maggio 2011 ha incluso le radiazioni dei cellulari tra gli elementi possibilmente cancerogeni (gruppo B2). Il consiglio superiore di sanità il 15 novembre 2011 ha emesso un parere per l adozione di cautele per l uso del cellulare da parte dei bambini.

31 Raccomandazioni Il carico di radiazioni delle attuali reti è estremamente basso e si situa nettamente al di sotto dei valori limite in vigore. Si possono comunque adottare alcune precauzioni che consentono di ridurre il carico individuale di radiazioni. Attenzione raccomandata in casa e in presenza di bambini.

32 Raccomandazioni 1. Collegare la WLAN solo quando la si usa. Nell uso del PC portatile scollegare la WLAN per evitare la continua ricerca della rete, generando inutili radiazioni e consumo delle batterie. 2. Per telefonare utilizzare cuffiette o auricolari. 3. Utilizzare un dispositivo Bluetooth con la classe 3, la più debole. 4. Tenere il PC portatile lontano dal corpo durante la connessione WLAN

33 Raccomandazioni 5. Collocare l Access Point ad almeno 1 m di distanza da un luogo di lavoro, soggiorno, gioco, riposo. 6. Installare l Access Point in posizione centrale affinchè tutti gli apparecchi collegabili abbiano una buona ricezione. 7. Preferire lo standard g perché ha minor emissioni. 8. E a scuola?

34 Linee di indirizzo ed indicazioni in materia di utilizzo di telefoni cellulari Come avviene in quasi tutti i paesi europei, anche in Italia l uso del cellulare è vietato durante le lezioni (direttiva 15 marzo 2007 Ministro Fioroni). La stessa direttiva impegna le istituzioni scolastiche a regolamentarne l uso a scuola, con esplicito divieto durante le lezioni. Il divieto di utilizzare il cellulare durante le lezioni, vale anche per i docenti (circolare n. 362 del 25 agosto 1998).