REPORT. Marzo 2008 CABINE DI TRASFORMAZIONE MT/BT: INTERCALIBRAZIONE

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A A A t t t t t t i i i v v v i i i t t t à à à I I I n n n t t t e e e r r r a a a g g g e e e n n n z z z i i i a a a l l l e e e 2 2 2 0 0 0 0 0 0 7 7 7 - - - 2 2 2 0 0 0 0 0 0 8 8 8 G G G r r r u u u p p p p p p o o o d d d i i i l l l a a a v v v o o o r r r o o o C C C a a a m m m p p p i i i E E E l l l e e e t t t t t t r r r o o o m m m a a a g g g n n n e e e t t t i i i c c c i i i

C C C A A A B B B I I I N N N E E E D D D I I I T T T R R R A A A S S S F F F O O O R R R M M M A A A Z Z Z I I I O O O N N N E E E M M M T T T / / / B B B T T T

I I I N N N T T T E E E R R R C C C O O O N N N F F F R R R O O O N N N T T T O O O

REPORT

Marzo 2008

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Gruppo di lavoro ARPA - APAT

APAT Salvatore Curcuruto

Maria Logorelli

Claudio Baratta

Michele Riccardi

Arpa Emilia Romagna Mauro Fraschetta Silvia Violanti

Arpa Lazio Tommaso Aureli

Davide Ceccarelli

Arpa Piemonte Sara Adda

Enrica Caputo

Arpa VDA Marco Cappio

Valeria Bottura

Arpa Toscana Roberto Fossi

Andrea Poggi

Arpa FVG Massimiliano Benes

Coordinamento

PPPaaagggiiinnnaaa111dddiii333222

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

Arpa Emilia Romagna Silvia Violanti

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1. PREMESSA

2. PROGRAMMA DELLE ATTIVITA’

3. CABINE OGGETTO DELL’INTERCONFRONTO

4. PROTOCOLLO DI MISURA E VALUTAZIONE DATI PER INTERCONFRONTO 5. RISULTATI – ANALISI COMPLESSIVA

6. CONCLUSIONI

ALLEGATO B – ELENCO OPERATORI PARTECIPANTI ALL’INTERCONFRONTO

ALLEGATO A – SCHEDE RACCOLTA DATI INTERCONFRONTO

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A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

111...PPPRRREEEMMMEEESSSSSSAAA

Nell’ambito delle Convenzioni 2007-2008, stipulate tra APAT e le singole Agenzie per l’Ambiente, sono previste attività legate alle cabine elettriche di trasformazione come indicato nei rispettivi punti :

b.2) misure in campo presso cabine elettriche di trasformazione;

b.3) partecipazione al gruppo tecnico ristretto che programma l’interconfronto delle misurazioni sulle linee elettriche analizza i risultati e predispone relativo report .

L’ attività b.3) di interconfronto è oggetto del presente report.

In fase di organizzazione sono state coinvolte tutte le Agenzie per l’Ambiente ed Apat, hanno poi effettivamente partecipato 18 Agenzie su 21.

Agenzia coordinatrice : Emilia - Romagna

Agenzie che hanno partecipato all’ interconfronto: 18 Agenzie e APAT Agenzie di riferimento : Lazio, Toscana, Friuli di Venezia Giulia

Si riportano in dettaglio il programma delle attività e relativamente alle stesse il protocollo definito ed utilizzato per l’ interconfronto.

Si fa presente che nell’ambito dello svolgimento di quanto previsto è stata di fondamentale importanza la collaborazione prestata dai gestori e soprattutto di Enel che ha fornito i dati tecnici delle cabine oggetto di indagine ed il supporto nell’effettuazione delle misure in campo.

L’attività di pianificazione è stata svolta tra i mesi di Maggio- Luglio 2007 , i dati forniti dal Gestore sono stati resi disponibili da metà ottobre, l’interconfronto si è svolto nel mese di novembre 200, l’elaborazione dati nel periodo gennaio-febbraio 2008.

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222...PPPRRROOOGGGRRRAAAMMMMMMAAADDDEEELLLLLLEEEAAATTTTTTIIIVVVIIITTTAAA''' Si riporta le singole attività:

•

i

ndividuazione di tre regioni ove effettuare l’interconfronto: Friuli Venezia Giulia, Toscana, Lazio . Le tre Agenzie competenti per territorio sono di seguito denominate

“Agenzie di Riferimento”;

• scelta di Enel, nelle regioni di cui sopra, di 6 cabine di trasformazione tipo box e fornitura dei dati richiesti (in data 05/10/2007) ;

• effettuazione, da parte delle Agenzie di Riferimento, di sopralluoghi relativamente alle cabine e scelto, anche in collaborazione con Enel, di tre cabine tra le 6 inidicate, su cui effettuare l’interconfronto, una per regione ;

• predisposizione da parte di Arpa Piemonte, con la collaborazione di Arpa Emilia-Romagna, di un protocollo operativo riportante la metodologia di misura da seguire, i dati necessari da considerare per la corrente e le modalità di elaborazione dati;

• individuazione delle giornate per l’interconfronto: 6 e 7 novembre 2007 Le Agenzie si sono così suddivise :

Interconfronto in Toscana: Emilia-Romagna, Piemonte, Sardegna, Abruzzo, Liguria, Umbria e Campania (nelle giornate 6 e 7 novembre);

Interconfronto in Friuli Venezia Giulia: Valle d'Aosta, Lombardia, Veneto , Bolzano (tutte il 7 novembre);

Interconfronto in Lazio: Molise, Basilicata, Marche, Sicilia e APAT (tutte il 7 novembre);

Non hanno partecipato all'interconfronto : Calabria, Puglia, Trento

In Allegato A si riporta l’elenco degli operatori che hanno partecipato all’interconfronto.

I tecnici Enel di zona hanno presenziato alle attività ed hanno fornito i dati corrente richiesti (in uscita dal trasformatore in bt sia in continuo sia istantanei sulle tre fasi ad inizio misura).

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Le Agenzie di riferimento hanno provveduto alla raccolta dati misure e correnti tramite le schede predisposte (Allegato B) . I dati sono stati elaborati dalle stesse sempre seguendo i contenuti del protocollo di riferimento. Il report conclusivo è stato redatto da Arpa Piemonte e Arpa Emilia-Romagna.

3.CABINE OGGETTO DELL’INTERCONFRONTO

Ai fini del presente lavoro si sono utilizzate cabine di tipo box tra le più diffuse sul territorio nazionale e di attuale realizzazione.

La richiesta ad Enel è stata effettuata nell’ambito di incontri a Roma di giugno-luglio 2007, chiedendo di individuare le cabine nel modo seguente:

Le cabine secondarie esterne oggetto di studio dovevano essere scelte in base alla possibilità di facile accesso su tutti i lati, in assenza di ostacoli di ogni natura (es. marciapiedi, buche, recinzioni, piante, auto parcheggiate, etc), per una distanza di almeno 4-5 metri dai muri perimetrali.

Altro fattore importante è che il carico di corrente della cabina elettrica sia costante e il più elevato possibile, per almeno alcuni intervalli temporali significativi (2-3 ore) nell’arco della giornata e che si abbia conoscenza di tali periodi, in cui saranno eseguite le misure.

È, inoltre, necessario che ci sia la disponibilità del Gestore a fornire informazioni riguardo la corrente a media tensione in ingresso e la corrente a bassa tensione in uscita dal trasformatore (se i quadri di bassa tensione sono più di uno, è necessario conoscere la corrente in ingresso per ciascuno) durante le misure.

Tali dati potranno essere forniti o tramite misure automatiche (centro di Telecontrollo, amperometri posti sui quadri MT) oppure attraverso misure manuali con pinza amperometrica da parte di personale addetto durante l’indagine sul campo magnetico.

Il valore di corrente sulla linea a media tensione in uscita sarà desumibile dalla differenza tra corrente media in entrata e corrente al primario del trasformatore.

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Le tre cabine individuate per l’interconfronto sono tutte di tipologia Box, con dimensioni mediamente di 4 x 2.4 m e altezze di 2.4 e 2.7 m.

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Cabine ENEL Interconfronto Pot.Trasfo.

1- Guidonia (RM)-Via degli Spagnoli 630 kVA 2- Montelupo (FI)-Via Landini 250 kVA 3- Manzano (UD)-Via dei Prati 630 kVA

4. PROTOCOLLO DI MISURA E VALUTAZIONE DATI PER INTERCONFRONTO

Si riporta il testo completo del protocollo predisposto da Arpa Piemonte in collaborazione con Arpa Emilia - Romagna in Novembre 2007.

Agenzie di riferimento per l’applicazione del protocollo : Toscana, Friuli Venezia Giulia, Lazio

Il presente documento riguarda l’effettuazione di una prova di interconfronto fra Agenzie per l’Ambiente sulla misura in campo del valore dell'induzione magnetica a bassa frequenza (50 Hz) relativamente a cabine di trasformazione MT/bt operanti nelle normali condizioni di esercizio.

Gli obiettivi dell'attività sono:

• determinare la capacità delle singole Agenzie di eseguire misure di specifici parametri

• fornire evidenza di affidabilità dei laboratori partecipanti

• identificare le eventuali differenze tra le Agenzie ed elaborare le relative azioni di rimedio

Le Agenzie partecipanti dovranno accedere al luogo di misura singolarmente, evitando per quanto possibile le reciproche influenze.

Le Agenzie effettueranno l’intercalibrazione nelle tre Regioni individuate secondo la seguente suddivisione:

Lazio: Sicilia, Basilicata, Molise , Marche, Puglia, Calabria, APAT Friuli: Lombardia, Veneto, Trento, Bolzano, Valle d'Aosta;

Toscana: Sardegna, Liguria, Piemonte, Campania, Emilia Romagna , Abruzzo, Umbria

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Modalità operative

Ciascuna Agenzia dovrà effettuare due misure di induzione magnetica secondo le modalità sotto indicate:

a) un punto fisso per tutti i partecipanti (sarà definito dall’Agenzia di riferimento con le distanze relative alla parete della cabina e altezza di misura dal suolo);

b) un punto a scelta di ciascuna Agenzia, con lo scopo di determinare il punto di massima esposizione.

Le misure verranno effettuate in prossimità della cabina di trasformazione scelta, dal lato del trasformatore. In questo modo, l’andamento temporale del campo dovrebbe potersi correlare con i carichi sulle fasi BT in uscita dal trasformatore stesso, che verranno misurati durante l’interconfronto. Contemporaneamente allo svolgimento delle misure, l’Agenzia di riferimento dovrà provvedere al posizionamento di un misuratore in un punto fisso (sempre lato trasformatore) per l’acquisizione in continua dei livelli di induzione magnetica (rate di acquisizione: 1 s. o 1,5 s. ).

Tutte le misure eseguite dai partecipanti dovranno essere sincronizzate con l’ora di questo misuratore, a sua volta sincronizzato con un eventuale data-logger per le correnti (messo a disposizione dal gestore della cabina).

Dovranno essere disponibili i valori di corrente in bt misurati in continuo da ENEL.

All’inizio di ogni misura di campo magnetico devono essere rilevati gli orari e i valori di corrente su ciascuna fase all’uscita bt dal trasformatore (mediante pinza amperometrica).

N.B. : le tre Agenzie di riferimento dovranno procedere negli stessi giorni dell’

interconfronto o in altri giorni, anche senza Enel, ad effettuare le misure indicate nel paragrafo “Trattamento dei dati - Misura b)”

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

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Misura a)

L’Agenzia di riferimento individuerà un punto a coordinate note (X,Y, Z rispetto alla cabina) lato trasformatore preferibilmente entro 1 m di distanza dalla parete esterna della cabina.

In questo punto (P1) ogni Agenzia partecipante effettuerà una misura di durata sufficiente ad avere almeno 20 campioni di misura, con rate di campionamento a scelta tra un minimo di 1.5 sec. e un max di 5 sec. Dovranno essere riportati nel rapporto di prova o scheda raccolta dati il valore massimo e la media calcolata dei 20 campioni. Dovranno essere forniti inoltre tutti i valori misurati.

I valori dovranno essere riportati nel rapporto di prova o scheda raccolta dati.

Misura b)

L’Agenzia di riferimento dovrà individuare in modo univoco a distanza di 50 cm dalla parete esterna della cabina dal lato trasformatore una linea di misura lunga 1m (vedi Figura ).

Ciascuna Agenzia effettuerà una scansione (con procedura libera) sulla superficie che si viene a delimitare con base la linea sopra delimitata e altezza compresa tra 60-120 cm al fine di individuare il punto a valore massimo.

Trovato il punto di massimo andranno indicate le distanze relative alla parete della cabina e altezza di misura dal suolo ( coordinate X, Y, Z).

Figura A

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In tale punto, verrà effettuata l’acquisizione con le modalità definite per il caso a) e dovranno allo stesso modo essere riportati i dati di misura e valori di corrente.

Verrà successivamente predisposto un format per la raccolta dati ove verranno richieste inoltre le informazioni riguardo:

Anagrafica dei partecipanti Anagrafica degli strumenti Anagrafica sulla metrologia Dati di misura

Valori di riferimento delle correnti sulle diverse fasi

Per la giornata di misura le Agenzie di riferimento dovranno rendere disponibili i dati di temperatura, umidità.

Trattamento dei dati

Attività a carico delle tre Agenzie di riferimento

Misura a)

Il trattamento dei dati acquisiti prevede il calcolo della media dei 20 campioni (su cui deve essere propagata l’incertezza), e la valutazione del rapporto R con la media di 20 campioni (presi con lo stesso rate) acquisiti dal misuratore in postazione fissa.

L’interconfronto sarà quindi effettuato tra i rapporti Ri valutati sulla base dei dati dei vari partecipanti.

La metodologia per l’analisi statistica sarà quella descritta dallo standard ISO 13528 (2005- 09-01), ed il “consensus value” (rif. Guida ISO/IEC n° 43 a 1997) verrà pertanto calcolato come media robusta dei risultati dei vari partecipanti, in base all’algoritmo allegato al suddetto standard. Anche l’incertezza associata verrà determinata secondo quanto previsto dalla stessa norma.

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

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Il risultato sarà valutato con il metodo statistico dei punteggi-z, con z=(x-X)/s dove X è il risultato ottenuto come “consensus value” tra tutti i partecipanti, la stima di s (ricordando che l’incertezza estesa è fornita come 2 volte la deviazione standard) è pari a metà

dell’incertezza associata a tale valore e x è il risultato di ogni Agenzia in esame.

I risultati delle singole Agenzie verranno valutati attribuendo una classificazione attraverso i seguenti punteggi statistici:

|z| < 2 = soddisfacente 2 < |z| < 3 = discutibile

|z| > 3 = non soddisfacente

Calcolo del consensus value come media robusta dei valori ricavati dai diversi partecipanti 1) Calcolo della mediana dei dati dei vari laboratori (x* = mediana xi), e calcolo della

deviazione così intesa:

s*= 1.483 mediana │xi – x*│

2) Calcolo del fattore

δ

= 1.5s*

3) Per ciascuna xi apportare la seguente correzione:

⎪ ⎩

⎪ ⎨

⎧ +

−

=

i i

x x x

x δ

δ

*

* se

altro x x

x x

i i

δ δ +

>

−

<

*

4) Calcolo dei valori di media robusta e deviazione standard robusta:

∑

=

− −

=

N

i i robusta

N

i i robusta

N x

s x

N x x

1

2 1

1 *)

* 134 (

. 1

*

(12)

A questo punto l’incertezza standard del valore di consenso (X) si ricava come:

uX = 1.25 srobusta/√N

Ora si puà procedere con il calcolo dei punteggi-z=(x-X)/srobusta

Misura b)

Non è possibile determinare esattamente i parametri correttivi per la confrontabilità delle misure.

Per poter tenere in conto la variabilità spaziale del campo intrinseca alle caratteristiche della sorgente, sarà necessario fare una stima della dispersione dei dati di campo nello spazio circostante la zona del massimo.

In pratica, dovrà essere effettuata (da ogni Arpa di riferimento) una mappatura molto fitta della superficie in analisi perpendicolare al suolo così come in fig. A (griglia di punti ogni 20 cm) con le modalità di acquisizione sopra definite (20 campioni da mediare e rapportare alla media dei campioni nel punto che sarà utilizzato per il sistema fisso di monitoraggio durante l’interconfronto).

Per ovviare inoltre alla variabilità temporale della sorgente, anche tali dati saranno normalizzati alle misure della centralina fissa.

Se infatti è possibile fare un’ipotesi di legame proporzionale campo-corrente, nei diversi punti della superficie avrei:

B^B1 (t)= k1 I (t) B^B2 (t)= k2 I (t) B^B3 (t)= k3 I (t)

….

Normalizzando poi ai dati della centralina fissa, si ricaverebbe:

B^B1(t1) / Bc(t1) = k1/ kc

B^B2(t2) / Bc(t2) = k2/ kc

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

B^B3(t3) / Bc(t3) = k3/ kc

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….

I rapporti così ricavati si ipotizzano costanti nel tempo*, per cui viene definita una distribuzione spaziale del campo indipendente dal tempo stesso.

In questo modo, sarà possibile individuare efficacemente il punto di massimo, ed utilizzare tale valore normalizzato (kmax/kc) come valore di riferimento per l’interconfronto.

Per quanto riguarda l’incertezza da associare a tale dato, al fine di poter tenere in conto la possibilità che le diverse agenzie rilevino il massimo in punti diversi, si considererà anche il contributo ricavato come segue: sulla base dei dati di mappatura, si prenderanno i 9 punti adiacenti al punto di massimo (figura B) e di questi si calcolerà la deviazione standard.

Figura B

Nota* Per quanto riguarda l’effettiva costanza nel tempo dei rapporti tra valori di campo in diversi punti, sono state effettuate alcune prove preventive con misure su una cabina. Nell’arco di una giornata di rilevazioni, la deviazione standard del rapporto tra il campo magnetico misurato in due punti è risultata inferiore al 5% (verifica effettuata per più coppie di punti). Chiaramente, la distribuzione spaziale del campo magnetico può variare nel tempo al variare della distribuzione dei carichi nelle diverse parti della cabina. Per questo motivo, l’intervallo di tempo in cui si svolge l’interconfronto deve essere il più possibile limitato, al fine di garantire che il rapporto tra il campo in due punti rimanga il più possibili costante. (Vedere in proposito nota di approfondimento all’interno della relazione di ARPAT)

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L’incertezza complessiva sul dato di riferimento sarà pertanto calcolata tenendo conto dell’incertezza strumentale propagata e della deviazione standard ricavata (utilizzare 2σ).

L’analisi statistica dei dati di interconfronto sarà in questo caso effettuata tramite il calcolo dell’indice En (secondo la ISO 13528:2005)

Nello specifico, la procedura di analisi dei dati è di seguito descritta.

Il valore di riferimento è dato dal valore misurato dal laboratorio coordinatore per ciascuno dei tre siti di misura, sulla base della mappatura effettuata.

Per ciascun valore del rapporto R trovato dai laboratori partecipanti, va calcolato l’indice di compatibilità En

U ref U

x X

= E

A

n ² + 2

−

dove x è il risultato del singolo laboratorio partecipante X è il valore di riferimento ricavato dal coordinatore UA è l’incertezza standard estesa associata ad x Uref è l’incertezza standard estesa associata ad X X ed x sono ricavati come segue:

fisso ref fisso lab

B X B

B x B

=

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

UA si ricava a partire dall’incertezza strumentale e dalla deviazione standard dei campioni sui quali è calcolata la media temporale. Questo secondo termine è incluso al fine di ricomprendere nella stima di UA non soltanto il contributo legato alla ripetibilità della misura, ma anche le fluttuazioni nel dato legate alla variabilità della sorgente, che non vengono

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completamente corrette dalla normalizzazione a causa della non sempre perfetta correlazione tra l’andamento temporale del campo magnetico nei due punti (vedere approfondimento nelle conclusioni).

Il termine di incertezza strumentale è ricavato a partire dalle incertezze dei due stumenti, propagando relazione x=Bi/Bfisso

2 2 2

2 2

2

⎟ ⎟

⎠

⎞

⎜ ⎜

⎝ + ⎛

⎟⎟ ⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

= ⎛

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝ + ⎛

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

= ⎛

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛

fisso Bfisso lab

Blab strum

dev strum

A

B B

x

x x

x U

σ σ σ

σ σ

Uref si ricava considerando, oltre al contributo dell’incertezza strumentale e della deviazione standard dei campioni acquisiti nel tempo, anche la deviazione standard della distribuzione spaziale degli 8 punti adiacenti al punto di massimo nella griglia di acquisizioni effettuata dal laboratorio coordinatore. Quest’ultimo termine tiene in conto il fatto che i singoli laboratori hanno dovuto individuare il massimo senza poter tenere sotto controllo la variabilità spaziale e temporale della sorgente: si tratta di un contributo di incertezza “fittizio” addebitato al valore di riferimento ma in realtà intrinseco alla grandezza da misurare.

2 8 2

2 2

⎟⎟ ⎠

⎜⎜ ⎞

⎝ + ⎛

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝ + ⎛

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

= ⎛

⎟⎟ ⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛

X DEV X

X X

U

_ref

σ

_strum

σ

_dev _punti

2 2 2

⎟ ⎟

⎠

⎞

⎜ ⎜

⎝ + ⎛

⎟ ⎟

⎠

⎞

⎜ ⎜

⎝

= ⎛

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛

fisso Bfisso ref

strum Bref

B B

x

σ σ σ

La trattazione delle incertezze sopra rappresentata ha evidenziato alcune criticità, che si riportano di seguito insieme alle motivazioni che hanno portato a mantenere questa tipologia di analisi.

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La deviazione standard della serie temporale dei dati contiene al suo interno le seguenti sorgenti di incertezza: ripetibilità della misura (influita dalle scelte dell’operatore e dalla variabilità del misurando non compensata dalla normalizzazione) e un contributo legato all’incertezza strumentale. Tale ultimo contributo è in parte ridondante avendo inserito nel computo complessivo l’incertezza strumentale, ma si è ritenuto che il numero di campioni non fosse sufficiente a far sì che tutto il contributo di incertezza strumentale vi fosse ricompreso.

Peraltro, a compensare una possibile parziale sovrastima dell’errore fatta con questo metodo, va la scelta di effettuare la propagazione dell’incertezza strumentale nel rapporto R= Bi/Bfisso

come se le due grandezze fossero completamente indipendenti. C’è invece tra di esse una correlazione (che può essere più o meno elevata, come si può vedere nelle conclusioni), che comporterebbe un termine aggiuntivo, funzione del coefficiente di correlazione, nella propagazione. Si è stimato che tale termine aggiuntivo contribuisce al computo dell’incertezza con un fattore che va dal 20 al 40% del valore di incertezza strumentale relativa, e si è quindi pensato che non ricomprenderlo potesse andare a compensare l’eventuale sovrastima compiuta sommando deviazione standard e incertezza strumentale.

5. RISULTATI – ANALISI COMPLESSIVA

Nelle tre regioni si sono pertanto raggruppate le varie Arpa i cui operatori hanno effettuato l’intercalibrazione, si riporta l’elenco per regione :

Regione Lazio: Apat, Basilicata, Lazio, Marche, Molise, Sicilia

Regione Friuli VG : Friuli VG, Lombardia, Bolzano,Veneto,Valle d’Aosta

Regione Toscana: Toscana, Piemonte, Sardegna, Abruzzo, Emilia-Romagna, Liguria,Umbria, Campania

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

Si sottolinea che l’interconfronto è stato predisposto per confrontare i livelli medi di campo magnetico misurati in brevi intervalli di tempo, e non i valori istantanei in quanto si è ritenuto che la sorgente fosse caratterizzata da una variabilità nel tempo troppo elevata e che quindi il confronto su valori istantanei sincronizzati potesse essere affetto da troppe incertezze.

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Dato che tutti gli strumenti sono stati sincronizzati all’atto della misura, sarà comunque eventualmente possibile effettuare anche un’analisi dati apposita per lavorare sui dati acquisiti a livello di sequenze campioni istantanei.

Si riporta di seguito una sintesi dei risultati riscontrati dall’analisi dati dei gruppi.

Misura nel punto fisso (Pa)

Per quanto riguarda la misura a nel punto fisso, si riportano in tabella I i valori dei punteggi Z ricavati per le Arpa partecipanti.

Tabella I

Regione Punteggio Z Sessione LAZIO

Apat -0,32 Basilicata -0,40

Lazio -0,64 Marche -0,17

Molise -0,40 Sicilia -0,01

Sessione FRIULI

FVG 2.45635 Lombardia -0.4732

Bolzano -0.9239 Veneto -0.2479 Valle d'Aosta 0.42817

Sessione TOSCANA

Piemonte -0.2447 Sardegna 0.2547 Abruzzo -0.076 Emilia Romagna 1.2451

Toscana (1° giorno) 0.7316

Liguria -1.173 Umbria -0.4487 Toscana (2° giorno) -1.2242

Campania 0.936

Richiamando i criteri fissati dalla norma ISO per la compatibilità dei dati:

|z| < 2 = soddisfacente 2 < |z| < 3 = discutibile

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|z| > 3 = non soddisfacente

si può osservare come tutte le Arpa hanno realizzato punteggi soddisfacenti, ed una sola agenzia ricade nell’intervallo “discutibile”. Quest’ultima ha effettuato le rilevazioni nel tardo pomeriggio della giornata di misure in Friuli, mentre le altre hanno lavorato nell’intervallo orario corrispondente alla tarda mattinata: si può pensare che, data la notevole variazione delle condizioni di carico (riportata in figura 1 qui di seguito), la differenza nei risultati sia dovuta alla variazione del rapporto tra livelli di campo nei due punti di riferimento tra metà giornata e tardo pomeriggio. In tal caso, lo scostamento nello z-score di questa Agenzia non dipenderebbe dalle modalità di misura o dalla strumentazione, bensì dalla mancanza di condizioni di riproducibilità della misura a causa di variazione dei parametri della sorgente.

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

10.48.00 12.00.00 13.12.00 14.24.00 15.36.00 16.4

K Veneto Lombardia Bolzano VDA FVG

Figura 1 – andamento nel tempo del rapporto tra il valore di campo misurato dallo strumento nel punto fisso e il valore di corrente (sessione Friuli)

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

Per quanto riguarda la sessione di interconfronto effettuata in Toscana, dove le misure sono state svolte in due giornate differenti, i dati sono tutti compatibili, pur essendo presente una dispersione leggermente maggiore dei valori di z-score rispetto alle altre regioni.

(19)

Presumibilmente, il fatto di aver effettuato le misure sui due giorni nel medesimo intervallo orario ha portato ad una buona coerenza dei risultati.

Si sottolinea il fatto che il numero di campioni per regione è piuttosto limitato, quindi l’analisi fatta ha poca valenza statistica. In particolare, la norma ISO 13528 suggerisce, per l’analisi tramite punteggi z di una singola sessione di misure, un numero di campioni uguale o superore a 10.

Per questo motivo, ad integrazione dell’analisi sui singoli risultati è stato effettuato un ulteriore accorpamento dei risultati delle 3 regioni (19 partecipanti) tramite istogramma di distribuzione dei valori Z (come suggerito dalla stessa norma ISO).

0 5 10 15 20 25 30

-3 -2.5 -2 -1.5 -1.25 -1 -0.75 -0.5 -0.25 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 2 2.5 3

z-scores

Frequenza %

S

i può vedere come il 70% dei dati si attesta su valori di punteggio z compresi tra −0.5 e 0.5 (1σ se si assume una distribuzione gaussiana), e l’80% su valori di punteggio z compresi tra -1 e 1 (2σ).

Quanto detto porta a concludere che, nonostante le caratteristiche di grande complessità della sorgente e forte variabilità spaziale e temporale dei livelli di campo magnetico, la misura in un punto fisso da parte delle Agenzie partecipanti fornisce risultati confrontabili, purché

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l’interconfronto venga svolto in un intervallo di tempo limitato (in modo da garantire che la distribuzione spaziale del campo rimanga relativamente costante).

Misura nel punto a valore massimo (Pb)

Per quanto riguarda la misura b nel punto a valore massimo, si riportano in tabella II i valori degli indici di compatibilità En ricavati per le Arpa partecipanti.

Tabella II

Regione Indice En

Sessione LAZIO

Apat -0,40 Basilicata -0,22

Lazio -0,35 Marche -0,30

Molise -0,13 Sicilia -0,71

Sessione FRIULI

Lombardia -0.325

Bolzano -0.188

Veneto -0.3735

Valle d'Aosta -0.3059 Sessione TOSCANA

Piemonte 0.195615 Sardegna -0.3771 Abruzzo 0.111301 Emilia Romagna 0.485996

Liguria -0.72264 Umbria -0.54198 Toscana (2° giorno) -0.24088

Campania

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

-0.486

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Richiamando i criteri fissati dalla norma ISO per la compatibilità dei dati (|En|≤1), si può osservare come tutte le Arpa hanno realizzato punteggi all’interno di questo intervallo, pur essendoci una maggiore dispersione dei risultati rispetto alla misura nel punto fisso.

Nella figura seguente si riporta la distribuzione degli indici En sul tutti i partecipanti: si possono osservare la dispersione dei dati e l’asimmetria della distribuzione.

0 5 10 15 20 25 30 35

-0.62 -0.52 -0.42 -0.32 -0.22 -0.12 -0.02 0.08 0.18 0.28 0.38 0.48 0.58

Indice En

Frequenza %

Tale dispersione è intrinseca alla complessità della sorgente e alla difficoltà di individuare un protocollo di misura che rendesse i risultati confrontabili (tali problematiche sono approfondite in particolare nel successivo paragrafo e nelle conclusioni). Ciononostante, i risultati delle Agenzie partecipanti si possono considerare ben confrontabili.

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Dispersione spaziale dei punti di massimo LAZIO

Determinazione del massimo da parte delle Agenzie

Apat (128 cm, 130 cm) Arpa Basilicata (129 cm, 132 cm) Arpa Lazio (95 cm, 135 cm) Arpa Marche (120 cm, 130 cm) Arpa Molise (100 cm, 130 cm) Arpa Sicilia (99 cm, 112 cm)

FRIULI VENEZIA GIULIA

Determinazione del massimo da parte delle Agenzie

FVG (85 cm , 100 cm) Lombardia (99 cm , 117 cm)

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

Veneto(90 cm , 119 cm)

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VDA (85 cm , 115 cm) Bolzano (78 cm , 120 cm)

TOSCANA

120 0,80 0,85 0,83 0,89 0,85 0,76

100 0,69 0,81 0,95 0,95 0,98 0,89

80 0,81 0,92 1,00 1,01 0,96 0,92

60 1,02 1,08 1,12 1,01 0,96 0,89

0 20 40 60 80 100

Piemonte 06/11/2007 10.56 Sardegna 06/11/2007 11.20 Abruzzo 06/11/2007 11.54

Em. Rom 06/11/2007 12.30 Griglia 07/11/2007 14.37 Toscana1 06/11/2007 12.54

Liguria 07/11/2007 10.52 Umbria 07/11/2007 11.30 Toscana2 07/11/2007 12.09 Campania 07/11/2007 14.26

disegno griglia

Si può osservare come la dispersione spaziale dei punti di massimo individuati dalle diverse Agenzie sia piuttosto elevata. In particolare, in Lazio i punti sono contenuti in un rettangolo di (34X20)cm, in Friuli in un rettangolo di (21X20)cm, in Toscana, che è la regione con il maggior numero di partecipanti, in un rettangolo di (55X50)cm. Per quest’ultima regione, se si considerano separatamente le due giornate di misura, la dispersione spaziale si riduce un po’

(rettangoli di (50X45)cm il 06/11 e di (50X20)cm il 07/11), ma rimane elevata.

Questa variabilità spaziale era attesa, a causa del metodo di misura utilizzato e delle caratteristiche della sorgente. Infatti la ricerca del massimo veniva effettuata sulla base di una serie di misure spot di campo magnetico (con mappatura a scelta dell’Agenzia), che venivano effettuate in un intervallo di tempo in cui le condizioni di emissione della sorgente potevano variare.

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Una ricerca del massimo quasi indipendente dalle condizioni della sorgente può essere effettuata solo tramite una mappatura come quella effettuata dalle Agenzie di riferimento, per cui si è eseguita una post-analisi tramite calcolo del rapporto con il campo misurato dallo strumento nel punto fisso, anche se si è verificato che tale completa indipendenza non può essere garantita per le caratteristiche intrinseche della sorgente (vedere conclusioni per un approfondimento).

Ai fini dell’interconfronto dei valori rilevati, tale fattore è stato tenuto in conto aggiungendo all’incertezza un termine legato alla deviazione standard dei valori di campo nei punti della griglia diacenti al massimo.

6 CONCLUSIONI

L’interconfronto svolto ha dimostrato una buona coerenza tra i risultati riscontrati dalle Agenzie partecipanti.

Sono però emerse una serie di problematiche, sia in fase di predisposizione del protocollo e delle procedure di analisi dati, sia in fase di realizzazione delle misure e rielaborazione dei dati stessi, che sono legate alla variabilità spaziale e temporale del campo magnetico, con conseguente difficoltà di normalizzazione delle misure e confrontabilità delle stesse, e che vengono riassunte di seguito.

Variabilità temporale

A seguito dell’analisi dei dati di campo e di corrente acquisiti durante l’interconfronto si è verificata una scarsissima correlazione tra i dati di misura del campo di induzione magnetica e i dati di corrente in uscita dal trasformatore.

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

I motivi di tale scarsa correlazione, ipotizzati dalle Agenzie di riferimento sulla base delle esperienze effettuate durante l’interconfronto, sono: lo sbilanciamento nel tempo delle fasi (legato al fatto che le utenze della cabine analizzate erano per lo più monofase ), testimoniato anche dall’andamento della corrente sul neutro, e la variabilità temporale della distribuzione delle intensità di corrente nelle diverse parti della cabina.

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In particolare, Arpa Toscana suggerisce l’ipotesi di seguito riporata:

“La distribuzione spaziale delle correnti determina poi che la sorgente del campo magnetico non possa essere ricondotta ad un monopolo di corrente localizzato (ordine zero). Ciò è comprovato anche dalle difficoltà riscontrate nell’individuare una correlazione tra un valore di corrente (media delle fasi, massimo di fase, valore della fase più vicina, ecc.) ed i valori di campo misurati.

Possiamo ipotizzare, quindi, una rappresentazione della sorgente mediante uno sviluppo multipolare. Se pensiamo di fermarci all’approssimazione di primo ordine, la sorgente potrà quindi essere rappresentata come la combinazione di un termine di monopolo, data dalla somma in fase di ciascun elemento di corrente ed un termine di dipolo dato dalla sommatoria del prodotto di ciascuna corrente per la distanza da un riferimento. Sotto questo approccio risulta che, nella configurazione del luogo di misura adottata, lo strumento utilizzato dalle agenzie si trova pressoché perpendicolare all’asse del dipolo, risultando quindi scarsamente influenzato da questo termine, mentre lo strumento di riferimento è posto con un angolo più stretto rispetto all’asse del dipolo, quindi con un contributo diverso da zero del termine corrispondente.”

La soluzione individuata nel protocollo, ossia l’idea di normalizzare i dati misurati a quelli rilevati da uno strumento fisso in un dato punto, ha permesso di ovviare solo in parte ai problemi succitati, in quanto l’ipotesi di costanza nel tempo dei rapporti è in ultima analisi legata all’ipotesi di dipendenza lineare dei valori di campo nei diversi punti dai parametri della sorgente.

Arpa Toscana ha provato a verificare l’esistenza di correlazione tra le serie di campioni acquisiti nei vari punti della griglia e le serie di campioni acquisiti dallo strumento nel punto fisso, trovando i risultati che sono riportati di seguito, rielaborati sotto forma di distribuzione dei valori di coefficiente di correlazione nei 24 punti della griglia.

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.3÷0.4 0.4÷0.5 0.5÷0.6 0.6÷0.7 0.7÷0.8 0.8÷0.9 0.9÷1

coefficiente di correlazione

Frequenza

Si può osservare come, pur essendo il 70% circa dei punti caratterizzato da coefficienti di correlazione superiori a 0.7, per alcuni punti la correlazione è assente. Questo effetto, dovuto alle cause sopra esposte ed anche alla diversa influenza della schermatura del corpo metallico del trasformatore sui vari punti, mostra che la definizione delle modalità di normalizzazione dei dati, relativamente alla variabilità temporale degli stessi, è un aspetto molto delicato nella predisposizione di un interconfronto su cabine elettriche.

Variabilità spaziale

La distribuzione spaziale del campo magnetico generato da una cabina dal lato del trasformatore può variare nel tempo, principalmente a causa del fatto che le tre fasi ed il neutro sono significamene distanti tra loro (10-15cm) all’uscita dal trasformatore, ed il carico su ciascuna di esse varia in maniera indipendente dalle altre.

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

Questo aspetto può avere avuto influenza sull’interconfronto delle misure nel punto fissato Pa (tanto più limitata quanto più breve è l’arco di tempo in cui le rilevazioni sono state effettuate), ma ha soprattutto influito sulla misura nel punto di massimo. Infatti la ricerca del massimo in tempi successivi comporta una dispersione nei risultati, che è stata considerata come intrinseca alla misura e non dovuta alle scelte metodologiche o strumentali delle Agenzie partecipanti e pertanto è stata “corretta” in fase di analisi dei dati aggiungendo

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all’incertezza sul valore di riferimento un termine di deviazione standard dei dati sulla griglia nei punti intorno al massimo.

Questa correzione permette di rendere maggiormente confrontabili i dati rilevati in termini numerici, ma permane una dispersione nello spazio piuttosto accentuata.

Al fine di dare riscontro della dispersione numerica dei dati, legata a questo aspetto della variabilità spaziale, nel caso delle misure nel punto fisso e della ricerca del massimo, si riportano di seguito i grafici dei rapporti R ricavati dalle diverse agenzie nei due casi.

Toscana

Grafico Rapporti

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60

Piem ont

e

Sardeg na

Abruzzo Emilia Roma

gna Tosca

na Liguria

Um bria

Toscan a

Camp ania

Regione

Rapporto

Rapporti A Rapporti M

Friuli Venezia Giulia

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

FVG Lombardia Bolzano Veneto Valle d'Aosta Agenzia

Rapporti

misura b misura a

(28)

Lazio

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Apat Basilicata Lazio Marche Molise Sicilia Agenzie

Rapporti

misura b misura a

Relativamente all’aspetto della variabilità spaziale, possiamo dire in conclusione che la ricerca del massimo di campo magnetico in prossimità del trasformatore di una cabina, per dare risultati certi e ripetibili, non può essere effettuata con misure spot in un breve intervallo di tempo, ma dovrebbe essere eseguita con opportune grigliature e normalizzazioni dei dati in un opportuno intervallo di tempo .

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

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A A A L L L L L L E E E G G G A A A T T T O O O A A A

E E E L L L E E E N N N C C C O O O O O O P PE P E ER R RA A AT T T O OR O R R I I I P PA P A AR R R T T T E EC E C C I I I P PA P A AN N N T TI T I I A A A L L L L L L ’ ’ ’ I I I N N N T T T E E E R R R C C C O O O N N N F F F R R R O O O N N N T T T O O O

APAT Claudio Baratta

APAT Michele Riccardi

Arta Abruzzo Pietro Pellegrini

Arta Abruzzo Damiano Rancitelli

Arpa Basilicata Carola Piscione

Arpa Basilicata Angelo Zambrino

APPA Bolzano Fiorenzo Bovo

Arpa Campania Nicola Barbato

Arpa Campania Claudio Scotognella

Arpa Campania Rocco De Pascale

Arpa Emilia Romagna Silvia Violanti

Arpa Emilia Romagna Mauro Fraschetta

Arpa Friuli V.G. Massimiliano Benes

Arpa Lazio Davide Ceccarelli

Arpa Lazio Alessandro Di Nezza

Arpa Lazio Stefano Bolognesi

Arpa Liguria Massimo Valle

Arpa Liguria Massimo Oggianu

Arpa Lombardia Maria Elena Zavatti

Arpa Lombardia Giuseppe Gianforma

Arpa Marche Mirti Lombardi

Arpa Marche Elena Ponzetti

Arpa Marche Sauro Crotali

Arpa Molise Claudio Cristofaro

Arpa Molise Antonio Gioiosa

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Arpa Molise Nicola Simonelli Arpa Piemonte Andra Chanoux Arpa Piemonte Carlo Albanese Arpa Sardegna Massimo Cappai Arpa Sardegna Massimo Ragatzu Arpa Sicilia Giuseppe Barrera Arpa Toscana Andrea Poggi Arpa Toscana Roberto Fossi Arpa Umbria Monica Angelucci Arpa Umbria Maila Strappini Arpa Valle d’Aosta Marco Cappio Borlino Arpa Valle d’Aosta Erik Imperial

Arpa Veneto Daniele Sepulcri Arpa Veneto

Mauro Zulianello

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

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A A A L L L L L L E E E G G G A A A T T T O O O B B B

S S S C C C H H H E ED E D D E E E R R R A AC A C C C C C O O O L L L T T T A A A D D D A AT A T T I I I I I IN N N T T T E E E R R R C C C O O O N N N F FR F R RO O O N N N T T T O O O

SCHEDA B.1 – RACCOLTA DATI CORRENTI

AGENZIA_______________ DATA

Località____________________ Cabina tipo _

Trasformatore___________________________________________________________________

Punto fisso ⁬ Punto a max esposizione ⁬

Fase Correnti Ora……….

Correnti Ora………

Correnti Ora……….

Correnti Ora………..

R

S

T

Neutro

(32)

SCHEDA B.2 – RACCOLTA DATI MISURE ALLEGATO B

SCHEDA B.2 - RACCOLTA RISULTATI MISURE

Interconfronto su misure di induzione magnetica a bassa frequenza (50 Hz) Agenzia Referente:

ARPA partecipante

Nominativo Referente attività

indirizzo

telefono

email

Nominativo/i operatore/i

partecipante/iall'attività

indirizzo

telefono

email

dati strumento

marca

modello

matricola

campo di misura

incertezza stimata

data ultima taratura

A A t t t t i i v v i i t t à à I I n n t t e e r r a a g g e e n n z z i i a a l l e e 2 2 0 0 0 0 7 7 - - 2 2 0 0 0 0 8 8

(33)

ALLEGATO B

SCHEDA B.2 - RACCOLTA RISULTATI MISURE

Interconfronto su misure di induzione magnetica a bassa frequenza (50 Hz) Agenzia Referente:

ARPA partecipante

coordinate punto Pa

X (cm)

Y (cm)

Z (cm)

Punto fisso Pa misura n. 1 misura n.2

orario inizio misura (hh:mm:ss)

orario fine misura (hh:mm:ss)

intervallo di campionamento (secondi)

n. campioni

valore medio di induzione magnetica Pa

unità di misura

incertezza composta associata

unità di misura dell'incertezza

valore massimo di induzione magnetica Pa

unità di misura

coordinate punto Pm

X (cm)

Y (cm)

Z (cm)

Punto Pm misura n. 1 misura n.2

orario inizio misura (hh:mm:ss)

orario fine misura (hh:mm:ss)

intervallo di campionamento (secondi)

n. campioni

valore medio di induzione magnetica Pm

unità di misura

valore massimo di induzione magnetica Pm

unità di misura