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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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
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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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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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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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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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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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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
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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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