Proiect pentru Mediul urban

PROIECT DE MEDIU URBAN realizat de elevii colii Nr.1 1Decembrie Coordonator prof.: Grasu Mariana-director adjunct

1Proiect pentruMediul urbanIMPACTUL POLURII ELECTROMAGNETICE A MEDIULUI ASUPRA REACIILOR ELECTROCHIMICE NATURALE

2

coala noastr cea frumoas!

3

4

5

6Au fost studiate principalele aspecte teoretice i practice privind influena cmpului electromagnetic asupra sistemelor electrolitice din biosfer. Se prezint cteva aspecte teoretice, privind polarizarea n c.a. a sistemelor electrolitice. De asemenea, se prezint originea curenilor de dispersie vagabonzi, att n c.c., ct i n c.a. i factorii care determin intensitatea acestora.

7INTRODUCEREMajoritatea proceselor din natur (biosfer) au loc n medii umede. Aceste procese, n majoritatea situaiilor, se desfoar dup un mecanism electrochimic (de exemplu, procesele redox de la interfaa citoplasm / membran celular, coroziunea metalelor n diverse medii electrolitice etc.).Cinetica i mecanismul proceselor electrochimice sunt determinate de semnalele electrice suprapuse mediului de reacie, respectiv sistemului electrod (metal sau membran) / electrolit. n acest context, putem considera c orice semnal electric antropic, care se suprapune mediilor electrolitice naturale din biosfer, poate perturba (denatura) desfurarea proceselor electrochimice naturale i, n consecin, este un semnal poluant.

8. INFLUENA SEMNALELOR N C.A. SUPRAPUSE SISTEMELOR ELECTROCHIMICE

Atmosfera ionic i deformrile acesteia n cmp electricElectroliii sunt medii electroconductoare de spea a II-a i conduc curentul electric prin ionii cu sarcin negativ (anioni migreaz spre anod) i cu sarcin pozitiv (cationi migreaz spre catod) ce se formeaz n urma dizolvrii n ap a substanelor cu legturi electrovalente, a disocierii electrolitice. Solventul (apa) avnd molecul polar (centrul sarcinilor pozitive nu coincide cu centrul sarcinilor negative), n mediile electrolitice ionii sunt nconjurai de molecule de ap orientate atmosfera ionic

9

Fig. 1. Atmosfera ionic a unui ion metalic cu valena z+

Fig. 2.Evoluia deformrilor atmosferei ionice sub aciunea unui cmp electric alternativ. 10Se poate afirma c: deformarea atmosferei ionice conduce la scderea conductivitii echivalente a soluiilor; deformarea este cu att mai mare, cu ct frecvena semnalului electric este mai mic i timpul de relaxare este mai mare; la frecvene suficient de mari, cnd durata unei perioade a semnalului electric n c.a. este mai mic dect timpul de relaxare a atmosferei ionice sau egal cu el, conductivitatea echivalent a electrolitului tinde spre o valoare maxim.

11POLARIZAREA MEDIILOR ELECTROLITICE NATURALE CURENII DE DISPERSIE

Calea de rulare (sistemul ine / traverse) fiind pozat pe sol, prin lanul de rezistene nseriate (in/sol, sol/conduct, conduct, conduct/sol i sol/in), DU produce un curent de dispersie Icor, a crui intensitate este determinat de: cderea de tensiune pe calea de rulare DU; rezistena de dispersie in/sol; rezistivitatea, respectiv, rezistena electric a solului; rezistena de dispersie conduct metalic/sol, n primul rnd, prin rezistena de izolaie anticoroziv a structurii metalice (straturi organice aplicate pe conduct cnd este cazul). n centrele urbane aglomerate, unde coexist tramvaie i metrou perturbaiile prin cureni de dispersie n c.c. sunt deosebit de complexe.

12

Schema simplificat a curenilor de dispersie n c.c. produi de tramvaie:1 - cale de rulare tramvai; 2 - vagon tramvai; 3 - staie redresare tramvaie; 4 - cablu de ntoarcere tramvai; 5 - conduct metalic; R-s - rezisten in-sol; Rc-s - rezisten conduct/sol; Rs - rezistena inei de tramvai; icor - curentul de dispersie; DU - cderea de tensiune pe in; i - curentul de traciune. 13

Schia circulaiei curenilor de dispersie ntr-un sistem complex, format din metrou, structuri metalice subterane, structuri de rezisten din beton armat i cale de rulare tramvaie.

14Curenii de dispersie n c.a. Spre deosebire de sistemele generatoare de cureni de dispersie n c.c., n c.a., semnalele perturbatoare provin din sistemul de transport, distribuie i utilizare a energiei electrice prin: inducie ; datorit curenilor de dezechilibru care circul ntre prizele de pmntare aferente sistemului energetic trifazat ; cderile ohmice de tensiune care apar pe calea de rulare a cilor ferate cu traciune n c.a. i / sau a interaciunilor dintre diferite structuri metalice pozate n acelai mediu.15

16

Schema induciei de cureni de dispersie n c.a. dintr-o linie electric: DUAC tensiunea alternativ dintre conducta metalic i sol.17

Schema curenilor de dispersie n c.a. datorit dezechilibrelor din sistemul energetic trifazat: IAC - curent de dezechilibru, care circul ntre prizele de pmntare ale staiei de nalt / medie tensiune i ale postului de transformare medie / joas tensiune; UN1, N2 - tensiunile de dezechilibru (de deplasare) pe neutrele transformatoarelor; LE - linie electric; T - nalt tensiune; MT - medie tensiune; JT - joas tensiune); SIT - staie nalt / medie tensiune; PT - post de transformare. 18Interferene electromagnetice complexe ntre sistemul transport / utilizare a energiei electrice i reele metalice subterane:1 racord in CF traciune n c.c.; I curentul de traciune; DU cderea ohmic de tensiune pe ine;R-s- rezisten de dispersie in sol;Rc-s - rezisten de dispersie conduct sol; .T. substaie de alimentare cu nalt tensiune.

19Curenii de dispersie compui

n practic, n mediile urbane aglomerate, procesele electrochimice naturale sunt perturbate de cureni de dispersie care au originea n diverse surse. Astfel, peste componenta semnalului de 50Hz provenit din lanul de transport/distribuie/utilizare a energiei electrice se suprapun:armonicele (n special, cele impare) fundamentalei de 50Hz, datorate neliniaritii sistemului;tranzienii produi de comutaiile din sistem i acionrile electrice cu tiristoare;componentele de nalt frecven produse de generatoarele industriale i sursele de alimentare n comutaie;semnalele de radiofrecven n spectrul 100kHz15GHz produse de radiodifuziune, emitoarele TV, sistemele de radiocomunicaii, telefonie GSM etc.componentele de c.c. i variaiile acestora, produse de traciunea electric urban .componentele n c.c., relativ constante n timp, provenite de la echipamentele industriale alimentate n c.c. (n special electrolizoare).n aceste condiii, se constat c curentul perturbator care polarizeaz sistemele electrochimice naturale este un curent compus, iar forma semnalului perturbator este deosebit de complex.

20

Curbe de polarizaie care caracterizeaz sistemele electrolitice electrod/electrolit: 1 curba de polarizaie specific procesului parial anodic; 2 curba de polarizaie specific procesului parial catodic; 3 curba de polarizaie global; ia curentul parial anodic; ik curentul parial catodic; i0 curentul de schimb specific sistemului; IA curentul global anodic; IK curentul global catodic;E0 potenial de echilibru, E potenialul sistemului electrod/electrolit21

Influena semnalelor n c.a. suprapuse interfeei electrod/electrolit aflat n echilibru (E0) i rspunsul sistemului electrochimic. Influena unui semnal n c.a., suprapus pe o interfa electrod/electrolit prepolarizat anodic (EA) i rspunsul sistemului electrochimic.22

Influena unui semnal n c.a. de amplitudine relativ mare, suprapus pe o interfa electrod/electrolit, prepolarizat catodic (EK), i rspunsul sistemului electrochimic.Influena unui semnal n c.a. de amplitudine relativ mic (sub 0,5Vvv), suprapus pe o interfa electrod/electrolit, protejat catodic (EK), i rspunsul sistemului electrochimic. 23IMPACTUL POLURII ELECTROMAGNETICE A MEDIULUI ASUPRA COROZIUNII DIN MEDIILE COMPLEX CONSTRUITE

Omenirea s-a confruntat pentru prima dat cu problematica degradrilor prin coroziune accelerat datorate curenilor de dispersie n c.c. la nceputul sec.XX cnd, n urma revoluiei tehnice, la tramvaiele din Los Angeles, traciunea hipo a fost nlocuit cu traciune electric n c.c. (1906). n numai 2 ani, au aprut avarii semnificative la reeaua de distribuie a apei potabile, iar n 1910 deja s-a raportat existena primului autolaborator mobil, specializat n investigarea i determinarea curenilor de dispersie n c.c.

24

Autolaborator mobil de epoc destinat monitorizrii curenilor de dispersie (Los Angeles 1910). n fundal (stnga) se observ sptura la o conduct subteran gurit de curenii de dispersie.25

Degradri accentuate la elementele de fixare ale metroului din Budapesta (aprute n cca. 2 ani) datorate curenilor de dispersie n c.c.Coroziunea localizat a unor conducte de gaze datorate curenilor de dispersie n c.c. provenii de la tramvaiele i metroul din Bucureti 26

Coroziunea accentuat a unor cabluri de medie tensiune din Cluj, datorat curenilor de dispersie produi de tramvaie

Degradrile tunelurilor de metrou din Bucureti datorate curenilor de dispersie n c.c. - levigarea calciului;b) - colonii de micromicete; c) - dizolvarea fierului din armtur27

Degradarea elementelor de susinere din beton armat care funcioneaz n cmp electromagnetic intens. Coroziune generalizat datorat curenilor de dispersie compui (c.c. + c.a.)28

Degradrile vizibile ale podului sunt n bun concordan cu valorile de calcul maxime ale densitilor de curent induse29

Tensiunile induse n structurile metalice victim de ctre poluarea electromagnetic a mediului pot atinge valori periculoase pentru personalul de deservire a instalaiilor i /sau a consumatorilor de gaze naturale.30CONCLUZIIAu fost analizate principalele aspecte privind impactul polurii electromagnetice a mediului asupra reaciilor electrochimice naturale. Din investigaiile efectuate, a rezultat c cmpurile electromagnetice suprapuse mediilor electrochimice din biosfer produc modificri att n fenomenele de transport de sarcin din electrolii, ct n mecanismul i/sau cinetica reaciilor electrochimice care se desfoar att n sistemele electrochimice biologice (cum ar fi sistemul citoplasm/membran celular), ct i a celor din electroliii naturali (sol, ape freatice etc.) i / sau industriali din mediile complex construite (beton armat umed) respectiv a reaciilor de coroziune a structurilor metalice care funcioneaz n aceste medii. n aceste condiii, se constat c cmpurile electromagnetice provenite din diverse surse perturbatoare modific desfurarea natural a proceselor electrochimice naturale din biosfer deci sunt semnale poluante.

31n loc de ncheieredesigur, fr energie electric, viaa modern de pe Pmnt nu se poate concepe deci omenirea trebuie s contientizeze faptul c utilizarea energiei electrice are efecte negative asupra mediului att asupra mediilor biologice, ct i asupra mediului complex construit. n aceste condiii, se impune intensificarea studiilor i cercetrilor care s vizeze, pe de o parte, optimizarea / diminuarea consumului de energie electric, iar pe de alt parte, diminuarea impactului polurii electromagnetice a mediului att asupra proceselor bioelectrochimice din natur, ct i asupra reaciilor de coroziune din mediile complex construite.

32