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I CAMPI ELETTROMAGNETICI - UN AMBITO SEMPRE PIÙ PROBLEMATICO
I media evocano sempre più spesso i problemi legati ai campi elettromagnetici nell’ambiente. A seguito della massiccia commercializzazione dei radiotelefoni e dei portatili, la
popolazione ha preso coscienza di questo problema ed il dibattito sull’effetto di questi
campi si è infiammato.
Nell’ambito delle applicazioni elettromagnetiche questi problemi non costituiscono una
novità sebbene i carichi elettromagnetici abbiano una certa importanza in questo settore.
QUALCHE INFORMAZIONE DI BASE
Un campo elettromagnetico viene prodotto nella situazione in cui un campo elettrico
continuamente variabile provoca un campo magnetico e viceversa.
Questi campi sono caratterizzati dalla loro lunghezza d’onda in metri o, per analogia, in
frequenza “f” misurata in “Hz” da una parte e dalla loro intensità dall’altra parte:
- campo elettrico: E in [V/m]
- campo magnetico: H in [A/m]
Analogamente, si utilizza il termine “intensità” misurata in “dB”.
L’intensità è indicata in “livelli di intensità di campo”, il loro valore è logaritmico e si rapporta ad un valore di riferimento (che non è sempre indicato):
;
valore di riferimento: E0 = 1 µV/m
campo elettrico:
EdB = 20 lg (Ex/E0)dBµV/m
campo magnetico:
EdB = 20 lg (Hx/H0)dBµA/m
;
valore di riferimento: H0 = 1 µA/m
D’altronde, i valori dei campi magnetici possono essere indicati in “T” (“tesla”) o in “µT”,
questo indica la densità di flusso magnetico che è anche chiamato “induzione”.
L’area di frequenza è ripartita in due aree:
area di bassa frequenza: frequenza fino a circa 30 kHz,
il campo elettrico ed il campo elettromagnetico devono essere
analizzati separatamente.
area ad alta frequenza: da 30 kHz fino a 300 GHz, onda elettromagnetica (trasversale),
correnti sono anche le designazioni “irradiazione elettromagnetica” o “irradiazione ad alta frequenza” (“Hf”), la componente di campo elettrico è funzione della componente di
campo magnetico.
Conversione delle intensità di campo nello spazio libero per l’indipendenza caratteristica
Z0 * Z0 = E/H = 377 Ω
In questo opuscolo, utilizzeremo il termine “campi elettromagnetici” per tutte le aree di
frequenza.
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L’AMBIENTE ELETTROMAGNETICO
I campi elettromagnetici permettono di trasmettere delle potenze e dei segnali. Questo
fenomeno è sfruttato da molto tempo nel campo delle radiocomunicazioni, come la
radiodiffusione e la televisione e la radio mobile.
Il volume di queste applicazioni aumenta in modo consistente come le reti di servizi a
radio mobile la cui estensione è oggigiorno considerevole. Sebbene questi apparecchi ed
applicazioni funzionino a potenze generalmente molto deboli, la somma dei loro campi
elettromagnetici costituisce un fattore non trascurabile.
CAMPI DI ALTA FREQUENZA
Frequenza Hz
Lunghezza
onde m
Campi a bassa frequenza
Radio
Onde micro
Radiazione visibile
Figura: 1: Area delle frequenze
Oltre a queste numerose fonti funzionali di campi elettromagnetici, il nostro ambiente
(compresi numerosi elementi elettrici ed elettronici) genera un elevato numero di campi
elettromagnetici non funzionali che sono attivi in tutta l’area di frequenza e dei quali
non ci si rende conto.
Ciascuna linea elettrica, sia che sia un’area dell’alta tensione o una semplice prolunga per
un lampadario in un salone, genera un campo elettromagnetico. Ogni utensile elettrico
in cucina, ogni schermo televisivo genera un campo elettromagnetico. In breve: tutte le
installazioni elettriche generano campi elettromagnetici le cui frequenze e caratteristiche sono estremamente variabili.
Sebbene questi campi siano notevolmente indeboliti dalla naturale attenuazione/riduzione della nostra atmosfera, contribuiscono in modo considerevole al nostro ambiente
elettromagnetico.
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ambiente
elettromagnetico
fonti a banda stretta
fonti a banda larga
rumore aleatorio
perturbazioni di
segnali transitori
Figura 2: Ripartizione degli emittenti di energia elettromagnetica in fonti a banda stretta e fonti a banda
larga.
PRESA COSCIENZA DEL PROBLEMA
L’interesse della popolazione per i campi elettromagnetici è considerevolmente aumentata. La presa di coscienza di questo fenomeno si esprime in numerosi articoli da parte della
stampa e, da parte dei media, in programmi.
L’argomento in base al quale i campi elettromagnetici affliggono il benessere dell’uomo
è preso sempre più seriamente in considerazione; le prime associazioni di persone “elettro-sensibili” sono state create; i gestori delle radio mobili si confrontano con massicce
lamentele da parte degli abitanti che protestano contro l’impianto di stazione radio.
Quali sono gli effetti di questi campi sull’organismo (umano)? Un elevato numero di studi
relativi all’effetto di questi campi sui sistemi biologici sono già stati intrapresi nei relativi
progetti di ricerca.
emergenza
crisi
regolazione
energia nucleare
attenzione al pubblico
latenza
perturbazione elettromagnetica
tempo
Figura 3: Evoluzione nel tempo dell’attenzione del
pubblico in rapporto ad un soggetto a rischio (2)
(2) Ministero Babarois del Territorio e dell’Ambiente,
Esposizione degli abitanti della Baviera ai campi elettromagnetici, 1994, p. 76, dopo Wiedemann 93
Un paragone con l’energia nucleare, come rappresentato nella figura 3, mostra la curva
di previsione della presa di coscienza del problema dei campi elettromagnetici, così come
la posizione attuale.
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VALORI LIMITE
Oggigiorno questo problema non è ancora parte integrante della politica ambientale.
Esistono dei valori limite e dei valori approssimativi per le intensità massime dei campi
elettromagnetici che sono applicabili ad un certo numero di ambiti. Così, vengono disposte, ad esempio, delle raccomandazioni da parte della “Commissione tedesca per la protezione contro l’irradiazione” che si riferiscono ai valori dell’ICNIRP (“Commissione internazionale sulla protezione contro le radiazioni non ionizzate”). Questi valori sono confermati dall’OMS.
In Germania i valori da rispettare sul luogo di lavoro sono specificati nelle normative DIN
VDE 0848 parte 4 A3 (30 kHz a 300 GHz). Generalmente questi valori limite non vengono oltrepassati in nessuna situazione, ma il loro ambiente di validità è spesso ridotto da
regolamenti speciali, per esempio per le attrezzature di tipo “ISM” (“Industriale,
Scientifico, Medico”), ossia attrezzature ed installazioni che emettono campi intensivi,
nella loro concezione termica.
In Svizzera ci si basa sui valori limite d’emissione raccomandati dall’”Associazione
Internazionale di protezione contro l’irradiazione” (IRPA) del 1983 (3). L’esposizione di
persone all’irradiazione sul posto di lavoro ed i trattamenti medici sono delle eccezioni
a questo effetto.
(3) Rapportarsi ai valori limite internazionali. Ufficio Federale per l’Ambiente, la Foresta ed i Luoghi. Serie
opuscoli sull’Ambiente n° 121 e n° 124, Berna.
CEM - COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA
Mentre noi siamo ancora in disaccordo sull’effetto biologico dei campi elettromagnetici,
i loro effetti tecnici sono interamente conosciuti e possono essere misurati. Allo stesso
modo, le attrezzature possono produrre delle interferenze e generarsi reciprocamente o
anche procurare un cedimento di certe componenti.
fonte
negativa
fonte
positiva
Figura 4: fonte positiva e negativa.
Nel quadro della compatibilità elettromagnetica, si fa distinzione tra la “fonte positiva”,
cioè le attrezzature emettono campi elettromagnetici sotto forma di irradiazioni perturbatrici, e la “fonte negativa” che designa la zona nella quale si può produrre una perturbazione da parte dei campi elettromagnetici esterni.
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I due effetti si possono produrre su uno stesso oggetto. La CEM può giocare un ruolo
significante in certe installazioni di sicurezza, ad esempio disinnestare il gonfiamento
non tempestivo di un air-bag (cuscinetto di sicurezza), l’arresto non tempestivo dei programmi di un elaboratore e lo stesso guasto di certe componenti di un’installazione e di
strumenti, con tutte le conseguenze che ne risultano.
A partire dal 01/01/96, la diretta relativa alla CEM, CEE/89/336, sarà obbligatoria per tutte
le attrezzature elettrotecniche e/o elettroniche. Questa direttiva si fonda su un certo
numero di normative europee armonizzate. Tutte le attrezzature conformi a questa
direttiva avranno la sigla “CE”. Ogni azienda fornirà il certificato di conformità CE per i
suoi prodotti, sotto la sua propria responsabilità, questo implica la sua responsabilità in
caso di mancato rispetto delle normative inerenti.
Per verificare la conformità CEM, è possibile incaricare dei servizi di controllo accreditati
che effettueranno i relativi controlli, generalmente per campionatura. In Germania, la
direttiva CE è applicata per la legge EMVG (“legge sulla compatibilità elettromagnetica”). In base a questa legge, i valori limite CEM sono nettamente più severi dei valori limite generali relativi alle emissioni.
RINFORZO
I campi elettromagnetici possono essere indeboliti da appropriate misure di rinforzo. Per
fare ciò, si è fatto ricorso a materiali appropriati e ad una configurazione specifica di realizzazione di casse. Queste casse possono essere delle scatole, degli armadi elettrici, delle
cabine o anche dei locali o degli interi edifici.
onda elettromagnetica
faccia esterna E2
onda elettromagnetica
arresto
faccia interna E1
onda elettromagnetica
riflessa
materiale specchio
Figura 5: modello semplice dello smorzamento
La figura 5 rappresenta in modo schematico un modello semplice dell’effetto di rinforzo; in realtà, bisogna tenere in considerazione un elevato numero di effetti molto complessi delle onde, da una parte, e di fattori dell’elettromagnetismo, dall’altra parte.
L’attenzione per effetto del rinforzo costituisce sempre una misura con carattere differenziale, cioè: paragonando i livelli d’intensità del campo elettromagnetico con e senza
i mezzi di rinforzo. Conseguentemente il coefficiente di rinforzo può essere rappresentato dalla seguente formula:
Generalmente il principio applicabile è il seguente: il mezzo di rinforzo si deve trovare il
più vicino possibile alla fonte positiva/negativa, tuttavia questo principio non può essere
applicato in tutti i casi.
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GLI EFFETTI AL LIVELLO DELL’ARCHITETTURA
Quali sono le conseguenze delle circostanze descritte qui sotto nel contesto dell’edificio?
Oggigiorno non esiste nessuna regolamentazione ufficiale relativa alle misure da prendere contro i campi elettromagnetici (contrariamente, ad esempio, alla protezione termica).
Viceversa esistono contesti nei quali il rinforzo dei locali o degli edifici è richiesto in certe
condizioni particolari. In questo caso, devono essere rispettati i seguenti aspetti:
- rinforzo delle fonti di irradiazione intensiva all’interno dell’edificio
- rinforzo contro le irradiazioni emesse nell’ambiente dell’edificio.
Gli obiettivi di protezione possono essere i seguenti:
Protezione di persone
Questo obiettivo deve essere rispettato in tutte le situazioni nelle quali le persone
rischiano di essere esposte a dei campi di intensità molto elevata, come in un impianto a
irradiazione “aperta” molto intensa nell’ambito dell’industria o della medicina (installazioni di elettro-erosione, di saldatura, tomografie spin nucleari, ecc.) o per accumulazione di irradiazione proveniente da più fonti.
Protezione di attrezzature, impianti e di memorie dati
Un problema si pone nei casi in cui il buon funzionamento di certe componenti importanti non può essere garantito in modo affidabile dal rinforzo previsto nelle vicinanze
dell’impianto. A questo fine le esigenze sono particolarmente elevate nell’ambito militare. I centri di calcolo e, in modo particolare, la memorizzazione di dati importanti sui
supporti magnetici necessitano ugualmente di una protezione attiva a questo fine.
Realizzazione di zone senza campo elettromagnetico
Le zone senza campo elettromagnetico sono particolarmente richieste nel contesto
medico. Le analisi dei malati per encefalogramma o per magneto-encefalogramma
dovrebbero essere effettuate in locali blindati per il fatto che gli effetti dei campi elettromagnetici possono falsificare le diagnosi.
Abolizione dell’irradiazione compromettente
Un’irradiazione compromettente è un’irradiazione utilizzata come mezzo di trasmissione di informazioni che possono essere “ascoltate” attraverso mezzi semplici se non sono
protetti, come i telefoni senza fili e particolarmente gli schermi dei computer. I dati presenti su uno schermo non blindato possono essere letti fino a 200 metri di distanza.
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IL SISTEMA FORSTER SHIELDING
Fino ad oggi un locale non ha potuto essere blindato in modo soddisfacente, con dei
valori di attenuazione sufficienti, se non installando una cabina chiusa in questo locale.
Questo principio del “locale in un locale” riduce la possibilità di concezione al minimo e
necessita la creazione di cellule interamente dal loro ambiente.
La Hermann Forster SA, realizzatore di sistemi per finestre, porte e facciate, ha sviluppato un sistema innovatore di blindatura trasparente che permette di proteggere i locali
dai campi elettromagnetici.
Figura 6: sezione del sistema Forster Shielding
Il problema da risolvere consiste nel trovare una soluzione che comprende un mezzo trasparente ad alta attenuazione per assicurare la blindatura degli edifici, soddisfacendo
delle severe esigenze in materia di estetica e di concezione.
Il risultato di questa ricerca è il sistema Forster Shielding. È concepito sulla base del sistema testato di isolamento termico Forster Thermfix vario nella sua versione a profili in
acciaio inox. Per ottenere una attenuazione ottimale, Forster ha sviluppato, in collaborazione con la società Glas Trosh, un insieme specifico in vetro che è stato brevettato.
Questo sistema è completato da una unità di tenuta stagna adattata in particolare modo
a questo insieme.
Il sistema Forster Shielding permette agli architetti di realizzare delle soluzioni interamente nuove per creare zone a blindatura elettromagnetica negli edifici.
- Una parte delle pareti della zona blindata potrà d’ora in poi essere realizzata in vetro.
- Il sistema Forster Shielding permette di blindare dei segmenti parziali di una facciata.
- Nonostante la blindatura elettromagnetica, la facciata dell’immobile può essere
realizzata in modo estetico ed omogeneo.
- Tutti i vantaggi di concezione delle facciate realizzate in acciaio ed in vetro, come le
loro sottili strutture, sono disponibili.
- L’isolamento termico, l’insonorizzazione e le altre esigenze di costruzione possono
ugualmente essere realizzate dalle varianti ralative.
- Le intelligenti interfacce del sistema con la generale blindatura garantiscono la sicurezza dell’insieme ed evitano le soluzioni “di bricolage”.
- Il know-how della Forster ed il suo servizio sono a disposizione dell’architetto nella fase
di progettazione.
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Il sistema Forster Shielding può anche essere utilizzato come parete divisoria interna o
sotto forma di elementi fissi individuali, vetrate ed integrate in una parete divisoria blindata.
I tecnici della Forster e dei suoi partner vi garantiscono una soluzione ottimale di blindatura trasparente, dalla progettazione fino alla realizzazione da parte di imprese qualificate.
I VALORI
attenuazione in dB
L’effetto di blindatura del sistema Forster Schielding contro i campi elettromagnetici è
stato misurato secondo la normativa MIL-STD 285 / NSA65-6. Queste misure hanno
mostrato che l’attenuazione era di min. 60 dB nell’area a frequenze molto estese tra 6
MHz e 1 GHz.
frequenza in dB
Figura 7: curva di misura Forster Shielding secondo la normativa MIL-STD 285 / NSA65-6
La clausola addizionale NSA65-6 rappresenta una forma più severa della normativa MILSTD 285, l’intensità del campo è misurata a una distanza di solo 30 cm dall’oggetto misurato.
Conseguentemente, una curva di misurazione secondo NSA65-6 non è direttamente
paragonabile a quella misurata secondo la MIL-STD 285 (senza NSA65-6) effettuata ad
esempio sotto la forma di una misura dai punti centrali.
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