STUDIO DI FISICA APPLICATA

Studio dei campi  magnetici generati da un forno ad induzione

Per le misure è stato utilizzato un misuratore/dosimetro con le seguenti caratteristiche:

MISURATORE MARCA:

Microrad Via Belisario 4/a 05018 Orvieto (TR) Tel. 0763-393522  fax 0763-391219

TIPO: Monitor

MODELLO: HT300

PRECISIONE: +- 3% +- 1 step +- 2 digit

NUMERO DI SERIE :  001010C

DATA ULTIMA CALIBRAZIONE : 06/09/2005

TIPO DI SENSORE : Isotropico

SETTAGGIO  RMS

Computer portatile Aspire 1800 con software Microrad HT300 ver. 2.2.7

Descrizione degli impianti

 Il forno a induzione è costituito da un solenoide in cui viene fatta scorrere una corrente alternata di frequenza pari a 120 Hz. Il campo magnetico generato dal solenoide induce delle correnti indotte nella carica depositata al suo interno (alluminio) provocandone la fusione per effetto Joule. Il solenoide è posizionato verticalmente sotto la piattaforma di conseguenza il campo magnetico risulta concentrico rispetto all’asse del forno. La potenza del forno viene ceduta in modo continuo in funzione della quantità di materiale che viene caricata nel crogiolo. La fusione del materiale avviene quindi in modo continuo man mano che i sistemi di carica versano i trucioli di alluminio.  Nel grafico sottostante è    riportato un ciclo completo di carica in cui si osserva l’aumento del campo magnetico all’interno della cabina e quindi della potenza nel tempo.

Induzione magnetica rilevata con HT 300 nella cabina apparati di controllo

Il valore massimo di potenza fornito all’induttore si avrà esclusivamente alla fine del ciclo di carico. La potenza massima del forno risulta, dai dati di targa pari 1250 KW.

Modalità di esposizione degli operatori

 Come già descritto il funzionamento del forno é continuo con cariche di circa ......   tonnellate ogni ora. Le fasi si possono suddividere nel seguente modo :

 1) Avvio del forno con una  potenza pari a 800 KW.

 2) Caricamento automatico del forno di trucioli di alluminio per circa 50 minuti durante il quale la potenza sale fino a 1100 KW.

 3) L’operatore spegne il forno ed effettua una misura del bagno di metallo fuso immergendovi una sonda.

 4) L’operatore chiude il coperchio del forno  e ritorna al pannello di controllo  dove riavvia la potenza per arrivare alla temperatura di 750 °C.

  Dalle modalità sopra descritte ne risulta che gli operatori  stazionano nelle aree adiacenti al forno esclusivamente per brevi periodi. Inoltre la fase potenzialmente più gravosa, durante la quale l’operatore si avvicina in maniera sensibile al forno, si ha nel momento di misura tramite sonda . In questa fase la potenza è nulla per ovvi motivi di sicurezza e di conseguenza non si ha emissione di induzione magnetica dovuta al forno.

Direttiva 2004/40/CE

La direttiva indica i valori di azione ottenuti a partire dai valori limite di esposizione secondo le basi razionali utilizzate dalla Commissione internazionale per la protezione dalle radiazioni non ionizzanti (ICNRIP) nelle sue linee guida. Relativamente alle frequenza comprese tra 0,025—0,82 KHz il valore di induzione magnetica di azione si calcola tramite la seguente (Allegato A della direttiva) :

Micro Tesla =  25/f       dove  f= frequenza in KHz

Relativamente all’impianto oggetto di misura e per i lavoratori professionalmente esposti si considerano quindi come limiti di esposizione per tutta la giornata lavorativa i seguenti :

Campi generati dal forno    f= 0,12 KHz          L =   208  Micro Tesla

Campi generati dalla rete     f= 0,050 KHz       L =   500  Micro Tesla

Procedura utilizzata per le misurazioni

La normativa di riferimento è la CEI 211-6 , “Guida per la misura e la valutazione dei campi elettrici e magnetici nell’intervallo di frequenza 0 Hz - 10 KHz, con riferimento all’esposizione umana”. I punti di misura sono stati fissati tramite un’ asta graduata all’altezza pari a 1,5 metri come prescritto al punto 13.2.3 della medesima CEI 211-6. Sono state effettuate  misure per la caratterizzazione della sorgente nelle aree adiacenti al forno e nella cabina elettrica sottostante il forno. In allegato 1 sono riportati graficamente le posizioni dei  punti di misura. Si è inoltre sincronizzato l’orologio dello strumento HT300 tramite computer con l’orologio del computer controllore del forno per poter associare le misure effettuate alle relative posizioni.

 Procedura per la stima del campo magnetico  alla massima potenza nominale

Le misure effettuate, per l’intrinseco funzionamento del forno, sono relative a diversi valori di potenza nel tempo. Si ricorda che la potenza del forno non risulta costante ma aumenta all’aumentare del carico introdotto nel crogiolo. Si è effettuato quindi una correlazione al valore nominale massimo che risulta pari a 1250 KW.

La correlazione si basa sul fatto che il campo magnetico B è proporzionale alla corrente I che circola nel solenoide e che la Potenza P è proporzionale a I^2 . Quindi è possibile calcolare , conoscendo il valore di BMisurato  e la potenza PMisurata nello stesso instante, un valore BStimato  alla potenza di 1250 KW.

La formula che abbiamo utilizzato  è la seguente :

B1250 KW =  BMisurato *  ( 1250 /PMisurata )^0,5

I grafici elaborati dal dosimetro HT300  riportati di seguito sono completi e quindi sono presenti delle misure in cui compaiono dei valori quasi nulli dovuti al fermo forno per le varie operazioni descritte precedentemente. Nel calcolo dei valori medi sono stati eliminati in quanto non rappresentativi per il calcolo della massima esposizione.

 Sintesi delle misure effettuate

  A filo del bordo del forno

Considerazioni finali

I risultati delle misure indicano che in nessuna situazione sono raggiunti i limiti di esposizione prescritti dalle normative per i lavoratori professionalmente esposti e per i lavoratori non esposti. Il valore massimo in assoluto, nelle aree normalmente accessibili, si è riscontrato all’interno della cabina elettrica sottostante il forno . L’accesso alla cabina avviene saltuariamente e solo in caso di guasto o manutenzione dei sistemi. Nelle altre mansioni si può ottenere il valore massimo pari a 18 μT che risulta ampiamente al di sotto dei valori massimi di esposizione.

Per informazioni Dott. Giovanni Gavelli Questo indirizzo e-mail è protetto dallo spam bot. Abilita Javascript per vederlo.   Cell. 3931895965