Corpo umano ed emissioni
elettromagnetiche:
il contributo delle analisi scientifiche
Alessandro Vaccari
Ricercatore REET
FBK – Center for Materials and Microsystems
Basse frequenze
pochi Hz – 100 kHz
Alte frequenze
100 kHz – 3 GHz
50 Hz - 100 kHz
SORGENTI ARTIFICIALI DI
CAMPI ELETTROMAGNETICI
- elettrodotti
- cabine elettriche
- utensili (frequenza di rete)
- processi industriali
- varchi magnetici
100 kHz - 30 MHz
>106 m
λ
103 m
103 m
- processi industriali e applicazioni medicali
- trasmissioni AM e OC
- radio-navigazione
- trasmissioni amatoriali
BASSE FREQUENZE
- ELF (Extremely Low Frequency f ≤ 300 Hz)
- LF (Low Frequency 300 Hz < f ≤ 100 kHz)
30 MHz - 300 MHz
- trasmissioni radio FM
- trasmissioni TV - VHF
- trasmettitori mobili e portatili
- traffico aereo
λ
300 MHz - 3 GHz
- applicazioni civili, industriali e medicali
ALTE FREQUENZE
- trasmissioni TV - UHF
- trasmissioni per telefonia mobile
- RF (Radiofrequency 100 kHz < f ≤ 300 MHz) - ponti radio
- radar meteorologici e di controllo
- MW (Microwaves f > 300 MHz)
Oltre i 3 GHz
- Radar meteorologici per navigazione
- ponti radio a microonde
- comunicazioni satellitari
<10-2 m
Basse frequenze
Alte frequenze
Fisica del fenomeno:
Campi reattivi
disaccoppiati
Onde
elettromagnetiche
Effetti acuti accertati:
Stimolazione
neuro-muscolare
Riscaldamento
Grandezze dosimetriche:
Valore di soglia normativo:
Densità di corrente
elettrica
E = 5000 V/m
B = 100 µT
SAR (Rapporto di
Assorbimento Specifico)
Densità di potenza
E = 6 V/m
B = 0.02 µT
campo elettrico
(dBµV/m)
Misure dirette
150
130
110
90
70
85
90
95
100
frequenza (MHz)
105
110
Analisi scientifica tramite simulazioni
al computer
Campo e.m. ad alta frequenza
Interazione col corpo umano
DAM ( “Modello Anatomico Dielettrico” )
mDAM volume ≈ 910x255x140 voxels (2x2x2 mm3)
fDAM volume ≈ 875x250x147 voxels (2x2x2 mm3)
3.2×107 voxels
DAM (“Modello Anatomico Dielettrico”)
Costante dielettrica rel.
120 MHz
1 GHz
Conducibilità elettr.
120 MHz
S/m
1 GHz
Tempo di generazione: 2 ore per "scanning" MRI + 2 ore di "processing"
Onda piana: campo elettrico esterno ed interno
120 MHz
210 MHz
500 MHz
1 GHz
E/Einc
λ = 2.5 m
λ = 1.4 m
λ = 60 cm
λ = 30 cm
Esposizione onda piana a 1 GHz: pos. eretta
1.5
3x10E-2
0.75
5x10E-4
0
Intensità campo elettrico (E/Einc)
SAR - Rapporto di Assorbimento
Specifico (W/kg per 1 W/m2)
1x10E-5
Esposizione onda piana a 1 GHz: pos. seduta
1.5
3x10E-2
0.75
5x10E-4
0
Intensità campo elettrico (E/Einc)
SAR - Rapporto di Assorbimento
Specifico (W/kg per 1 W/m2)
1x10E-5
Interazione sorgente – corpo umano: campo vicino
Subdomain #1
Coarse
embedding domain
Subdomain #2
Interazione sorgente – corpo umano: campo vicino
pos.eretta/seduta mDAM @ 1862 MHz
E [V/m]
E [V/m]
30
30
180
E [V/m]
0
180
E [V/m]
0
0
0
Refinement factor =
Coarse spatial step =
Fine spatial step =
Refined volume antenna =
Refined volume erected body =
Refined volume seated body =
Coarse volume (total) =
Required RAM (standing body) =
Required RAM (seated body) =
7
14 mm
2 mm
154 x 112 x 700 ≈
252 x 147 x 875 ≈
385 x 252 x 721 ≈
200 x 200 x 200 ≈
~ 2.5 Gbytes
~ 4.8 Gbytes
12.1 Mcells (≈ 0.1 m3)
32.4 Mcells (≈ 0.26 m3)
70.0 Mcells (≈ 0.56 m3)
8.0 Mcells (≈ 22 m3)
Calcolo su macchine parallele
BASSE FREQUENZE:
ESPOSIZIONE A CAMPI MAGNETICI
Calcolo della distribuzione del campo di induzione magnetica B
generato da elettrodotti
saldatura ad arco
10÷100 µT
Esempi di esposizioni
impianti elettrochimici
≈10 mT statici
macchinisti e addetti manutenzione
Integrazione dell’equazione di Biot – Savart lungo i profili dei conduttori.
Software di calcolo con interfaccia utente
Campo di induzione magnetica @ 50 Hz
per due diverse geometrie della linea
0.48 µT
0.75 µT
Confronto a 16 metri dal conduttore più basso con una corrente di 100 A
Valutazione sul territorio della distribuzione
di campo B prodotto da linee AT
Cognola
• Modellizzazione terreno (DTM)
• Sovrapposizione dati geografici e topografici
• Modellizzazione elettrodotti
• Calcolo induzione magnetica
TRENTO
Valutazione sul territorio della distribuzione
di campo B prodotto da linee AT
Cognola
alla quota gronda edifici
a 9 m dal suolo
a 3 m dal suolo
al suolo
TRENTO
Frequenze ELF: induzione magnetica nel corpo
Linee di campo
magnetico
Correnti elettriche
indotte
∂B
Vi = − a i
∂t
Grazie per la vostra attenzione!
Alessandro Vaccari
Ricercatore REET
FBK – Center for Materials and Microsystems