Campi Elettromagnetici inAlta Frequenza
Sorgenti, Misure, Effetti, Normativa
Istituto Tecnico Industriale "R.Reggio" - Isola del Liri (FR) Prof. Ing. Antonello Pasquarelli
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Campi elettromagnetici ad alta frequenza
I campi elettromagnetici non ionizzanti (sorgenti NIR) hanno una banda compresa tra 300 kHz e 300 GHz
L’agente inquinante (campo elettrico e/o magnetico) decresce rapidamente allontanandosi dalla sorgente
L’azione inquinante si esercita nell’ambiente solo quando la sorgente è accesa.
Allo stato attuale si può affermare che non esiste un inquinamento su vasta scala territoriale, ma le zone inquinate sono limitate alle vicinanze della sorgente
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Principali sorgenti
Banda Limiti di frequenza Principali sorgenti
MF da 300kHz a 3MHz Radio AM; riscaldatori ad induzionemagnetica
HF da 3MHz a 30MHz Radiocomunicazioni internazionali;riscaldatori a perdite dielettriche;marconiterapia
VHF da 30MHz a 300MHz Radio FM; televisione
UHF da 300MHz a 3GHz Televisione; telefonia cellulare; fornia microonde; radar per il controllodel traffico aereo; radarterapia
SHF da 3GHz a 30GHz Sistemi di controllo a microonde;radar, collegamenti da satellite
EHF da 30GHz a 300GHz Radar; applicazioni scientifiche
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ApplicazioniMacchine industriali
Macchine per trattamenti termici– trasformano l’energia elettromagnetica in calore– sono utilizzate in processi che richiedono un riscaldamento
rapido con cicli controllabili
In base all’azione fisica predominante si classificano in tre categorie:– riscaldatori a perdite dielettriche– riscaldatori a induzione magnetica– riscaldatori a microonde
Sono progettate per erogare potenza in bande di frequenza assegnate da convenzioni internazionali
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Sono impiegati per il trattamento di materiali dielettrici (legno, materie plastiche, fibre vegetali, ecc.)
Sono progettati per creare forti campi elettrici (decine di kV/m). Sono costituiti da un generatore a radiofrequenza e da un applicatore a condensatore
L’applicatore è formato da due superfici metalliche affacciate (condensatore) al cui interno è sistemato il materiale da trattare termicamente
La potenza del generatore va dalle centinaia di W alle decine di kW
Riscaldatori a perdite dielettriche
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Riscaldatori a induzione magnetica
Sono impiegati nell’industria siderurgica (tempera superficiale, ricottura e riscaldamento di metalli, saldatura di tubi), nell’industria elettronica (raffinamento di semiconduttori, produzione di fibre ottiche), nell’oreficeria (fusione di metalli preziosi)
Sono progettati per creare forti campi magnetici. Sono costituiti da un generatore a radiofrequenza e da un applicatore a bobina
Le potenze impiegate vanno dalle centinaia di kW alle migliaia di kW
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Riscaldatori a microonde
Si dividono in due classi:– per usi domestici– per usi industriali
Gli apparati industriali sono progettati per la precottura, il riscaldamento, l’essiccamento e la sterilizzazione di grosse quantità di materiale
Gli apparati industriali impiagano potenze di alcune decine di kW
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Apparati per telecomunicazioni
Sono progettati per irradiare nello spazio onde elettromagnetiche che trasferiscono informazione ai sistemi riceventi
Sono di due tipi:– direttivi (ponti radio, comunicazioni spaziali)– a diffusione (radio, televisione)
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Sistemi radiomobili
La potenza irradiata dalle stazioni radio base è al massimo di alcune centinaia di W
Valori confrontabili con gli standard di sicurezza si raggiungono a poche decine di metri dall’antenna
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Altre applicazioni
Radar– a impulsi (elevata potenza di picco - fino a 2MW)– doppler (potenze dell’ordine dei kW)
Radioaiuti alla navigazione
Applicazioni biomedicali– Risonanza magnetica nucleare (10 ÷ 70 MHz)– Termografia a microonde (0.5 ÷ 2.5 GHz)– Marconiterapia– Radarterapia– Terapia ipertermica
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Dispositivi elettronici
Esempi di dispositivi elettronici in grado di emettere campi elettromagnetici apprezzabili:– telefoni cellulari– telefoni cordless domestici e cittadini (DECT)– babyphone– walkie-talkie– apparecchi per radioamatori– forni a microonde– sistemi di controllo a microonde– videoterminali– varchi magnetici
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Il campo elettromagnetico emesso da un’antenna non è uniforme in tutte le direzioni
Valutazione del campo elettromagnetico
Lobo orizzontale Lobo verticale
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Tipologie di installazione: esempi
Stazione radio base Antenna per radioamatore
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Tipologie di installazione: esempi
Stazione radio base Ponte radio
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Tipologie di installazione: esempi
Tipiche antenne per telecomunicazioni
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Contenimento dell’impatto ambientale
Stazioni radi base camuffate da pino
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Strumenti di misura
Struttura degli apparati di misura– a rivelazione diretta– ad accoppiamento a radiofrequenza
Ogni apparato di misura è formato da 3 sottosistemi:– sensore– linea di collegamento– apparato di misura e visualizzazione
Sono possibili due strategie di misura:– a banda larga– a banda stretta
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Tipologie di sensori
Sensori per campo elettrico– sensori a condensatore– sensori a dipolo o monopolo corto
Sensori per campo magnetico– sensori ad accoppiamento induttivo
Antenne– dipolo a mezz’onda– antenne biconiche– antenne logaritmiche
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Modalità di esecuzione delle misure Misure spaziali a 1.1 e a 1.9 m da terra. Se la
differenza è > del 25% del valore più elevato, si misura anche a 0.5 m. Poi si calcola la media.
Ogni misura è il risultato della media temporale su 6 minuti.
Gli impianti devono rispecchiare la massima potenzialità (effettiva o calcolata)
Gli strumenti devono avere:– Isotropicità =<1 dB– Incertezza =< 2 dB
Gli strumenti devono essere tarati secondo le norme ISO 9000 o SIT
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Pianificazione di una campagna di misure (1)
Valutazione preliminare– Acquisizione delle informazioni relative al sito– Acquisizione delle informazioni relative alle sorgenti
(frequenza, potenza, tipo di antenne, cicli di servizio)
Scelta della strumentazione e verifica del suo regolare funzionamento
Scelta delle postazioni di misura per:– delimitare l’area intorno alla sorgente in cui i valori sono
superiori ai limiti di sicurezza– accertare il livello di esposizione in cui è probabile la
permanenza delle persone
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Pianificazione di una campagna di misure (2)
Esecuzione delle misure
Nuova verifica del regolare funzionamento della strumentazione
Analisi critica e valutazione dei risultati
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Effetti biologici
L’esposizione a campi elettromagnetici comporta l’innalzamento della temperatura dei tessuti biologici (effetto termico)
Gli effetti non termici dei campi elettromagnetici ad alta frequenza non sono ancora ben conosciuti
Effetti non termici osservati:– alterazione degli enzimi della membrana cellulare– alterazione della crescita cellulare– alterazione del DNA e dei meccanismi di riparazione– induzione di neoplasie
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Effetti sulla salute umana
Effetti acuti– effetto termico, particolarmente accentuato alle alte
frequenze a causa dell’acqua presente nei tessuti– effetti cardiaci su persone con disturbi cardiaci e pacemaker
Effetti cronici o di lungo periodo– effetto sul sistema nervoso (condizione di stress)– effetti sul comportamento (comportamenti motori insoliti,
irrequietezza)– aumento delle frequenza cardiaca e della pressione ematica– elettrosensibilità (alterazioni cutanee, segnalate in
particolare per operatori a videoterminale)
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Limiti di esposizione del D.M. 381
Frequenza Campo Elet.(V/m)
Campo Magn.(A/m)
Densità dipotenza (W/m²)
0.1 - 3 MHz 60 0.2 -
>3 - 3000 MHz 20 0.05 1
>3 - 300GHz 40 0.1 4
Per aree con permanenza di persone superiore a 4 ore:E = 6 V/mH = 0.016 A/mD = 0.1 W/m²