3) campi elettromagnetici in alta frequenza

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Campi Elettromagnetici in
Alta Frequenza
Sorgenti, Misure, Effetti, Normativa
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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Prof. Ing. Antonello
Pasquarelli
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Principali sorgenti
Banda
Limiti di frequenza
Principali sorgenti
MF
da 300kHz a 3MHz
Radio AM; riscaldatori ad induzione
magnetica
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
SHF
da 3GHz a 30GHz
EHF
Televisione; telefonia cellulare; forni
a microonde; radar per il controllo
del traffico aereo; radarterapia
Sistemi di controllo a microonde;
radar, collegamenti da satellite
da 30GHz a 300GHz Radar; applicazioni scientifiche
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3
Applicazioni
Macchine 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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4
Riscaldatori a perdite dielettriche

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
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5
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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6
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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7
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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Valutazione del campo elettromagnetico

Il campo elettromagnetico emesso da un’antenna
non è uniforme in tutte le direzioni
Lobo orizzontale
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Lobo verticale
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Tipologie di installazione: esempi
Stazione radio base
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Antenna per radioamatore
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Tipologie di installazione: esempi
Stazione radio base
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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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16
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 di
potenza (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/m
H = 0.016 A/m
D = 0.1 W/m²
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