Corso di specializzazione per Addetti al Comando CC Tutela Ambiente Normativa Tecnica. Claudio Baratta

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1 Corso di specializzazione per Addetti al Comando CC Tutela Ambiente Normativa Tecnica Claudio Baratta 1

2 Concetti fisici di base Col termine "campo elettromagnetico" o "radiazione elettromagnetica" si intende il complesso di grandezze e fenomeni fisici governati da un insieme di equazioni che James Maxwell mise a punto nella seconda metà del XIX secolo, riprendendo e completando il lavoro sperimentale e teorico sull'elettricità ed il magnetismo compiuto da un grande numero di studiosi (come Galvani, Volta, Oersted, Laplace, Ampere, Farady per citare solo i più noti) nei due secoli precedenti. NB I termini campo elettrico, campo elettromagnetico, onda elettromagnetica NON sono sinonimi, ma rappresentano aspetti diversi dell'elettromagnetismo, da tenere distinti anche in considerazione delle diverse modalità di interazione con gli individui umani e quindi delle diverse eventuali conseguenze sanitarie. 2

3 Il Campo Elettrico Il campo elettrico (E) è la grandezza fisica attraverso la quale descriviamo una regione di spazio le cui proprietà sono perturbate dalla presenza di una distribuzione di carica elettrica. Il modo più evidente con cui questa perturbazione si manifesta è attraverso la forza che viene esercitata su una qualunque altra carica introdotta nel campo stesso. F = qe 3

4 Il Campo Elettrico (2) Il campo elettrico viene descritto mediante un vettore E che in ogni punto della regione di spazio indica la direzione, l'intensità ed il verso della forza che agisce su una carica puntiforme unitaria positiva che venga posta in quel punto; l'intensità del campo elettrico si misura in volt al metro (V/m). Grazie alla forza che esercita sulle cariche, il campo elettrico è in grado di provocare correnti elettriche nei materiali conduttori. 4

5 Il Campo Magnetico Il campo magnetico (H) è la grandezza fisica attraverso la quale descriviamo una regione di spazio le cui proprietà sono perturbate dalla presenza di una distribuzione di corrente elettrica, perturbazione che si manifesta con una forza che agisce su qualunque altra corrente elettrica introdotta nel campo. 5

6 Il Campo Magnetico (2) Il campo magnetico può essere descritto mediante un vettore H oppure un vettore B (induzione magnetica) definito in maniera un po' complessa, ma in ogni caso riconducibile alla forza che in ogni punto della regione di spazio si manifesta su una corrente elementare che venga posta in quel punto; l'intensità dell'induzione magnetica si misura in tesla (T). B = µh Dove µ, la permeabilità magnetica, è un parametro caratteristico del materiale e rappresenta l attitudine di questo a lasciarsi magnetizzare. 6

7 Il Campo Magnetico (3) Una delle caratteristiche più importanti del campo magnetico variabile nel tempo, almeno dal punto di vista sia della misura sia dell'interazione con organismi biologici, consiste nella sua capacità di provocare correnti elettriche all'interno di oggetti conduttori dove in assenza di campo esse non erano presenti. 7

8 Sorgenti dei campi E e H Carica elettrica e corrente elettrica sono dunque le sorgenti materiali rispettivamente del campo elettrico e del campo magnetico. Generato da È una regione di spazio nella quale si manifestano forze che agiscono su Campo Elettrico qualunque oggetto dotato di carica elettrica altri oggetti dotati di carica elettrica Campo Magnetico qualunque conduttore percorso da corrente elettrica altri conduttori percorsi da corrente elettrica 8

9 Sorgenti dei campi E e H (2) Un campo elettrico può essere generato, oltre che da una distribuzione di carica elettrica, anche da un campo magnetico variabile nel tempo; analogamente un campo magnetico può essere generato, oltre che da una distribuzione di corrente elettrica, anche da un campo elettrico variabile nel tempo. In altre parole, quando si è in regime variabile nel tempo, campo elettrico e campo magnetico divengono uno la sorgente (cioè la "causa") dell'altro. 9

10 Sorgenti dei campi E e H (3) Grazie a questa interdipendenza, il campo elettrico ed il campo magnetico possono in quel caso essere considerati come due aspetti di un'unica grandezza fisica (il campo elettromagnetico) in grado di propagarsi a distanza indefinita dalla sorgente, un fenomeno indicato anche col termine radiazione elettromagnetica. In molti casi importanti, risulta che l'ampiezza del campo elettromagnetico radiato varia in modo oscillatorio sinusoidale tanto nel tempo quanto nello spazio: si parla allora di onda elettromagnetica. 10

11 L onda elettromagnetica Le onde elettromagnetiche sono una forma di propagazione di energia nello spazio e, a differenza delle onde meccaniche (es. onde sonore) per le quali c è bisogno di un mezzo, possono propagarsi anche nel vuoto 11

12 Lo spettro elettromagnetico Lo spettro EM è suddiviso in due regioni: radiazioni non ionizzanti (NIR, Non Ionizing Radiations) radiazioni ionizzanti (IR, Ionizing Radiations) 12

13 IR e NIR Tale classificazione è associata al fatto che l energia trasportata dalle onde elettromagnetiche sia o meno sufficiente a ionizzare gli atomi, cioè a strappar loro gli elettroni e quindi a rompere i legami atomici che tengono unite le molecole nelle cellule. La ionizzazione, quando avviene (cioè se la frequenza è sufficiente), avviene per qualunque intensità: quello che cambia con l'intensità della radiazione è solo il numero di atomi che subiranno il processo, rapportato all'unità di tempo e di superficie esposta. 13

14 IR e NIR (2) La distinzione tra radiazioni ionizzanti e non riveste una grande importanza per quel che riguarda gli effetti biologici: il meccanismo di ionizzazione può infatti provocare nei tessuti alterazioni genetiche e tumori. Le radiazioni ionizzanti sono pertanto cancerogeni certi a qualunque livello di intensità. Quando si parla di inquinamento elettromagnetico ci si riferisce invece alle radiazioni elettromagnetiche non ionizzanti (radiazioni con frequenza inferiore a quella della luce infrarossa, NIR). 14

15 Normativa Possiamo distinguere tra: Normativa di legge: disposizioni normative emanate da organismi governativi (UE, Stato, Regioni, Province, Comuni, etc.) Normativa tecnica: disposizioni normative emanate da organismi autorevoli non governativi (CEI, CENELEC, IEC, etc.) 15

16 Normativa tecnica Il CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano), attraverso il suo Comitato Tecnico 106 (ex CT 211) interessato alla preparazione di norme sull'esposizione umana ai campi elettromagnetici, ha già in vigore dal 2001 due documenti normativi fondamentali (le Guide CEI e CEI 211-7), che definiscono i criteri di misura e di valutazione dei campi elettromagnetici rispettivamente a bassa e ad alta frequenza. Tali Guide sono espressamente citate nei due DPCM dell 8/7/2003 come riferimento tecnico per le modalità di misurazione e valutazione dell esposizione e 211-7: le pietre miliari! 16

17 Norme CEI e Le due norme sono strutturate in modo identico ed hanno come scopo quello di fornire una metodologia per la misura delle grandezze fisiche che caratterizzano i campi magnetici ed elettrici a bassa frequenza (211-6) o i campi elettromagnetici ad alta frequenza (211-7), in vista della valutazione dei livelli di esposizione, in un determinato ambiente, della popolazione e dei lavoratori addetti. In pratica tali guide: definiscono la terminologia descrivono le caratteristiche generali dei campi magnetici ed elettrici (211-6) o elettromagnetici (211-7) descrivono le principali sorgenti 17

18 Norme CEI e (2) identificano le specifiche per i misuratori di campo richiamano i principi generali di funzionamento degli strumenti indicano i metodi di taratura definiscono le prescrizioni relative all incertezza degli strumenti descrivono i metodi di misura che permettono di raggiungere gli obiettivi richiesti per quanto riguarda la caratterizzazione dell esposizione umana 18

19 Definizioni Campo elettrico (E) Grandezza vettoriale che, in ogni punto di una data regione di spazio, rappresenta il rapporto tra la forza esercitata su una carica elettrica q ed il valore della carica medesima. L unità di misura nel sistema S.I. è il Volt/metro (V/m). Campo magnetico (H) Grandezza vettoriale pari al rapporto tra l induzione magnetica B e la permeabilità magnetica µ del mezzo. L unità di misura nel sistema S.I. è l Ampere/metro (A/m). 19

20 Induzione magnetica (B) Definizioni (2) Grandezza vettoriale che, in ogni punto di una data regione, determina una forza F su una carica q in moto con la velocità v: F = q (v x B) L unità di misura nel sistema S.I. è il Tesla (T). Densità di potenza (S) Potenza che fluisce nell'unità di superficie posta perpendicolarmente alla direzione di propagazione dell'onda elettromagnetica. L unità di misura nel sistema S.I. è il Watt per metro quadrato (W/m 2 ). 20

21 Definizioni (3) Frequenza (f) Numero di periodi nell unità di tempo. L unità di misura nel sistema S.I. è l Hertz (hz). Lunghezza d onda () Parametro di un onda e.m. legato alla frequenza ed alla velocità di propagazione v dall espressione v = f. Nel vuoto la velocità di un onda e.m. è uguale alla velocità della luce (c). L unità di misura nel sistema S.I. è il metro (m). 21

22 Definizioni (4) Onda piana Distribuzione del campo e.m. in cui in ogni punto ed in ogni istante i vettori campo elettrico e campo magnetico sono perpendicolari fra loro e giacciono su piani perpendicolari alla direzione di propagazione. 22

23 Regione di campo lontano Definizioni (5) Regione dello spazio in cui il campo e.m. si propaga per onde sferiche. Localmente è sempre possibile approssimare un onda sferica mediante un onda piana. Per un onda piana il campo e.m. è composto da distribuzioni uniformi delle intensità di campo elettrico e magnetico nello spazio, su piani che sono a 90 l uno rispetto all altro ed ortogonali rispetto alla direzione di propagazione dell onda e.m.. I campi elettrico e magnetico sono in fase e le ampiezze sono legate da una relazione costante (E/H = 377 Ω nel vuoto). La zona di campo lontano si estende da una distanza dalla sorgente di o di 2D 2 / (il maggiore dei due valori), fino all infinito dove D è la massima dimensione della sorgente. 23

24 Definizioni (6) Regione di campo vicino radiativo Regione nella quale comincia a formarsi il fascio di radiazione. Tale regione, quando presente, inizia alla distanza di transizione e si esaurisce ad una distanza pari a o 2D 2 / (il maggiore dei due valori), dove D è la massima dimensione della sorgente. Regione di campo vicino reattivo Regione nella quale le componenti reattive del campo elettromagnetico predominano su quelle radiative. Essa è localizzata nelle immediate vicinanze della sorgente. Questa zona si estende dalla superficie della sorgente fino ad una distanza di transizione dell ordine della lunghezza d onda (da /2 a 3 in relazione alla lunghezza d onda ed alla dimensione della sorgente). 24

25 Importanza della frequenza Le onde elettromagnetiche sono caratterizzate dalla intensità (legata all'ampiezza dell'onda), dalla frequenza (numero di cicli d'onda completi che si susseguono nell'unità di tempo) e dalla lunghezza d'onda (distanza nello spazio tra due successive creste d'onda). Frequenza e lunghezza d'onda sono inversamente proporzionali: λ = c/f La frequenza condiziona tutti gli aspetti teorici e tecnologici connessi con l'elettromagnetismo: le tecniche per generare campi elettromagnetici, i sistemi per rivelarli e misurarli, le modalità con cui essi si propagano ed interagiscono con la materia (e quindi con gli organismi biologici). 25

26 Importanza della frequenza (2) Per questo motivo, anche gli effetti biologici dei campi elettromagnetici dipendono profondamente dalla frequenza, al punto che un campo elettrico di fissata intensità può essere pressoché insignificante o assai pericoloso, a seconda della sua frequenza: ciò spiega perché le norme di sicurezza specifichino sempre limiti massimi notevolmente variabili con la frequenza. Due sono gli aspetti significativi di questa questione. 1. La frequenza condiziona la struttura del campo elettromagnetico nell'intorno della sorgente, che si modifica notevolmente in funzione della distanza da essa, rapportata alla lunghezza d'onda del campo, passando dalla zona dei campi reattivi a quella dei campi radiativi. 26

27 Importanza della frequenza (3) 2. Il meccanismo di accoppiamento fisico tra campi ed oggetti biologici dipende in modo critico dal rapporto tra la dimensione dell'organismo esposto e la lunghezza d'onda del campo (e quindi dalla sua frequenza). L'intensità della radiazione indica l'effettiva ampiezza del campo e quindi delle forze che esso può esercitare. Essa rappresenta anche la quantità di energia trasportata per unità di tempo e di superficie ortogonale alla direzione di propagazione. Qualunque fenomeno di interazione si studi, esso, se si verifica, è normalmente tanto più evidente quanto più la radiazione è intensa. 27

28 Importanza della distanza dalla sorgente L analisi della struttura del campo in funzione della distanza dalla sorgente mostra che in prossimità prevalgono il campo elettrico ed il campo magnetico prodotti dalle sorgenti materiali presenti su di essa, mentre per distanze maggiori di circa una lunghezza d'onda diviene prevalente il campo elettromagnetico dovuto alla mutua generazione, cioè alla radiazione. Nelle immediate vicinanze di una sorgente (antenna, apparato industriale a radiofrequenza, elettrodomestico), e fino a circa un decimo di lunghezza d'onda di distanza da essa, il campo elettrico ed il campo magnetico sono del tutto indipendenti uno dall'altro, essendo legati e determinati dalle rispettive "sorgenti fisiche" (cariche e correnti); essi perciò non possono essere ricavati uno dall'altro e devono essere valutati separatamente. 28

29 Importanza della distanza dalla sorgente (2) A distanze superiori, la struttura dei campi inizia a risentire del fenomeno della radiazione (ovvero la "mutua generazione" tra campo elettrico e campo magnetico), che resta l'unico significativo per distanze dalla sorgente superiori a circa una lunghezza d'onda. Grazie a questa mutua generazione, i campi si propagano a distanza indefinita dalla sorgente, assumendo una struttura detta di tipo radiativo nella quale il campo elettrico ed il campo magnetico sono perpendicolari tra di loro ed alla direzione di propagazione. 29

30 Importanza della distanza dalla sorgente (3) In molti casi importanti le ampiezze dei campi radiativi variano in modo sinusoidale tanto nel tempo quanto nello spazio: si parla allora di onda elettromagnetica. Un'onda elettromagnetica trasporta energia; la densità di potenza (energia trasportata per unità di tempo e di superficie, espressa in watt al metro quadrato, W/m 2 ) risulta proporzionale al prodotto delle intensità del campo elettrico e del campo magnetico e costituisce un'altra grandezza accessibile di misura attraverso la quale caratterizzare l'intensità della radiazione. 30

31 Norma CEI Norma Italiana CEI (anno 2001): Guida per la misura e per la valutazione dei campi elettrici e magnetici nell intervallo di frequenza 0 Hz - 10 khz, con riferimento all esposizione umana Le procedure e le metodologie di misura (e la conseguente strumentazione) descritte si applicano ai campi magnetici ed elettrici a bassa frequenza, nell intervallo compreso tra 0 Hz e 10 khz, prodotti da sorgenti impiegate in vari settori quali quello industriale, domestico e della ricerca. 31

32 Esposizione a CE e CM a bassa frequenza E direttamente legata ai valori di alcune grandezze elettriche che per effetto di tali campi si stabiliscono all interno del corpo umano (grandezze interne): intensità di CE e soprattutto densità di corrente interna. Le grandezze interne non sono direttamente misurabili vengono misurate le grandezze esterne (CE e CM) le cui correlazioni con quelle interne vengono ricavate tramite modelli matematici applicati allo studio dell esposizione di fantocci. La misura dei CE e CM a bassa frequenza avviene sempre in regione di campo vicino reattivo: anche per la f più alta (10 khz) si ha λ = 30 Km, valore molto elevato rispetto alle usuali distanze di misura. 32

33 Esposizione a CE e CM a bassa frequenza (2) la caratterizzazione completa dell esposizione prevede la misura sia del CE che del CM Il CE dipende dalle tensioni presenti nell impianto o nell apparecchiatura che produce tali campi Il CM dipende dalle correnti in esso circolanti In generale tensioni e correnti sono quantità del tutto indipendenti 33

34 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza Le principali sorgenti di CE e CM a bassa frequenza possono essere suddivise in: linee e stazioni elettriche apparecchiature presenti in ambiente domestico (elettrodomestici: asciugacapelli, lavastoviglie, etc.) apparecchiature presenti in ambiente industriale (saldatrici, forni, etc.) 34

35 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (2) Linee e stazioni elettriche Campo elettrico Le linee elettriche aeree sono sorgenti di CE a bassa frequenza che possono interessare l esposizione della popolazione. I CE presenti nelle stazioni riguardano invece principalmente i lavoratori addetti all esercizio e alla manutenzione. Le linee in cavo interrato non producono CE all esterno in quanto le guaine metalliche dei cavi costituiscono un efficace schermatura. 35

36 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (3) Il CE prodotto da una linea aerea in un dato punto si riduce: al diminuire della tensione della linea all aumentare della distanza dalla linea all aumentare dell altezza della linea al diminuire della distanza tra i conduttori (linee compatte ) al diminuire delle dimensioni del conduttore o del fascio di conduttori al diminuire delle distanze delle eventuali funi di guardia dai conduttori Il CE al suolo è molto influenzato dalla presenza di oggetti (anche se scarsamente conduttori) come la vegetazione e le pareti degli edifici 36

37 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (4) 37

38 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (5) Campo magnetico Le linee elettriche aeree sono sorgenti di CM a bassa frequenza che possono interessare l esposizione della popolazione. I CM presenti nelle stazioni riguardano invece principalmente i lavoratori addetti all esercizio e alla manutenzione. Contrariamente a quanto avviene per il CE, le linee in cavo interrato sono sorgenti di CM, in quanto le guaine dei cavi non costituiscono una schermatura efficace per tale campo. 38

39 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (6) Il CM prodotto da una linea aerea in un dato punto si riduce: al diminuire della corrente circolante nella linea all aumentare della distanza dalla linea all aumentare dell altezza della linea al diminuire della distanza tra i conduttori (linee compatte ) al diminuire delle distanze delle eventuali funi di guardia dai conduttori 39

40 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (7) Mentre il CE prodotto da una linea, dipendendo dalla tensione, fissa, della linea, è praticamente costante nel tempo, il CM, dipendendo dalla corrente che a differenza della tensione varia notevolmente al variare delle condizioni di carico della linea, può assumere valori assai diversi in diversi periodi di osservazione (ad es. nei diversi periodi dell anno) e deve essere quindi analizzato in termini statistici 40

41 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (8) 41

42 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (9) 42

43 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (10) Sorgenti in ambienti domestici e industriali Campo elettrico Negli ambienti domestici e similari i CE prodotti dagli impianti di distribuzione dell energia elettrica e dalle apparecchiature sono di entità molto minore rispetto a quelli prodotti da linee e stazioni ad alta tensione e decrescono molto rapidamente allontanandosi dalla sorgente (diventano trascurabili a distanze di 1-2 m). Solamente nelle estreme vicinanze di apparecchiature di particolari impianti industriali possono essere presenti livelli di CE paragonabili a quelli prodotti da linee e stazioni ad alta tensione: in questo caso sono interessati i soli lavoratori esposti. 43

44 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (11) Campo magnetico A differenza del CE che è assai modesto nella maggior parte degli ambienti industriali, domestici e pubblici, il CM presente in tali ambienti può assumere valori rilevanti, ad es. nell intorno di alcuni elettrodomestici, di tipiche macchine da ufficio (pc, fotocopiatrici, etc.) e di apparecchiature utilizzate in ambiente industriale (forni, saldatrici, etc.). 44

45 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (12) I CM generati dalle apparecchiature domestiche sono localizzati in vicinanza della sorgente e quindi interessano solitamente zone parziali del corpo. L intensità dei campi è molto variabile a seconda del tipo di apparato, della potenza e della condizione di funzionamento. In figura i valori di induzione magnetica generati da alcuni elettrodomestici a diverse distanze dal corpo. 45

46 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (13) 46

47 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (14) Osservazione Negli ambienti di vita e di lavoro, tutti gli apparecchi alimentati con l energia elettrica sono sorgenti di campi elettrici e magnetici ELF. Il campo elettrico è sempre presente negli ambienti domestici indipendentemente dal funzionamento degli elettrodomestici. Il campo magnetico, invece, si produce solamente quando gli apparecchi vengono messi in funzione ed in essi circola corrente. 47

48 Sorgenti di CE e di CM a bassa frequenza (15) A Spina non attaccata: CE presente solo nella presa sotto tensione B Spina attaccata ma interruttore spento: il CE si estende anche alla lampada C Interruttore acceso: il passaggio di corrente necessario all accensione della lampadina genera il CM 48

49 Norma CEI Norma Italiana CEI (anno 2001): Guida per la misura e per la valutazione dei campi elettromagnetici nell intervallo di frequenza 10 khz GHz, con riferimento all esposizione umana Le procedure e le metodologie di misura (e la conseguente strumentazione) descritte si applicano ai campi elettromagnetici ad alta frequenza, nell intervallo compreso tra 10 khz e 300 GHz, prodotti da sorgenti impiegate in vari settori quali quello industriale, domestico, medicale, delle telecomunicazioni e della ricerca. 49

50 Esposizione a CEM ad alta frequenza E direttamente legata ai valori di alcune grandezze elettriche che per effetto di tali campi si stabiliscono all interno del corpo umano (grandezze interne): intensità di CE, la densità di corrente indotta (J) e il tasso di assorbimento specifico (SAR), a cui è strettamente legata la sovratemperatura corporea. Alle f più elevate è il SAR il parametro più correlato agli effetti acuti (a breve termine) dei CEM. I sistemi biologici sono molto disomogenei la potenza assorbita all interno del corpo varia da punto a punto con presenza di punti di accumulo di potenza (hot spots) che si manifestano ad es. in corrispondenza di punti in cui si ha restringimento della sezione trasversale (caviglie, ginocchia, collo) in cui la potenza depositata può assumere valori da 10 a 20 volte quella media in tutto il corpo. 50

51 Esposizione a CEM ad alta frequenza (2) L aumento della temperatura corporea è contrastato dal sistema di termoregolazione che interviene per ripristinare le condizioni di equilibrio termico, sia dovuto a riscaldamento attivo (come quando si compie un intenso lavoro fisico) che a riscaldamento passivo esterno. Il tempo di reazione per l'uomo è di circa 6 minuti dopo i quali, in un periodo di tempo che dipende dalla potenza assorbita, la temperatura corporea si assesta ad un valore di equilibrio superiore a quello fisiologico. Qualora l esposizione continui, il sistema di termoregolazione può non essere più in grado di contenere l'aumento di temperatura che può crescere arrivando a causare danni anche irreversibili per l uomo. 51

52 Esposizione a CEM ad alta frequenza (3) Le grandezze interne non sono direttamente misurabili vengono misurate le grandezze esterne (CE, CM e densità di potenza incidente) le cui correlazioni con quelle interne vengono ricavate tramite modelli matematici applicati allo studio dell esposizione di fantocci. 52

53 Caratteristiche generali dei CEM La propagazione delle onde elettromagnetiche avviene nel vuoto (e praticamente anche in aria) alla velocità della luce C = 3 x 10 8 m/s Le grandezze fisiche che caratterizzano l onda EM sono: campo elettrico E campo magnetico H densità di potenza S associata all onda, espressa come modulo del vettore di Poynting (la cui direzione e verso sono quelli di propagazione dell onda): S = E x H 53

54 Caratteristiche generali dei CEM (2) In generale i CEM riscontrabili in una zona ad una certa distanza dalle sorgenti hanno andamenti variabili nello spazio e nel tempo in modo abbastanza complesso in relazione alle caratteristiche delle sorgenti e della zona (f dei segnali, orografia del terreno, presenza di ostacoli) con legami complessi tra le componenti elettrica e magnetica del campo. Fortunatamente molte situazioni reali possono essere ricondotte nel caso particolare di onda piana uniforme (situazioni di campo lontano da sorgenti e ostacoli): in questo caso E e H sono e in fase tra loro (e giacciono su un piano alla direzione di propagazione dell onda) E/H = cost 54

55 Caratteristiche generali dei CEM (3) E/H = cost = Z 0 = impedenza caratteristica del mezzo Nel vuoto (e in aria): Z 0 = 377 Ω In ogni istante la densità di potenza associata all onda è: S = E H 55

56 Caratteristiche generali dei CEM (4) 56

57 Caratteristiche generali dei CEM (5) Nella zona di campo vicino reattivo non esiste una correlazione tra E e H Nella zona di campo vicino radiativo ancora non si realizza la propagazione per onda piana ma E e H iniziano a variare in maniera pressoché proporzionale (E/H = cost) Nella zona di campo lontano avviene la tipica propagazione per onda piana e la ddp vale: S = P G( θ, ϕ ) 2 4πR P: potenza fornita dal tx dell antenna G(θ,ϕ): guadagno dell antenna tx R: distanza antenna-punto di osservazione 57

58 Sorgenti di CEM ad alta frequenza Le sorgenti di CEM ad alta frequenza possono essere suddivise in: Radiatori intenzionali Hanno come scopo l emissione di onde EM (sistemi di TLC) Radiatori non intenzionali Non sono progettati per irradiare energia EM nell ambiente esterno: emettono onde EM come effetto secondario (es. forni a microonde) 58

59 Sorgenti di CEM ad alta frequenza (2) 59

60 Sorgenti di CEM ad alta frequenza (3) Le sorgenti di CEM possono essere classificate in base ai seguenti settori di utilizzo: industriale domestico medicale ricerca radiotelecomunicazione 60

61 Sorgenti di CEM ad alta frequenza (4) Settore industriale applicatori di tipo induttivo applicatori di tipo capacitivo forni a microonde Settore domestico sistemi di rilevazione (allarme, antirapina, etc.) forni a microonde 61

62 Sorgenti di CEM ad alta frequenza (5) Settore medicale (fini diagnostici, terapeutici e chirurgici) diatermia (marconiterapia, radarterapia) ipertermia risonanza magnetica nucleare strumentazione chirurgica (unità elettrochirurgiche e elettrocauterizzanti, per tagliare e cauterizzare) Settore ricerca strumentazione utilizzata in radioastronomia, fisica nucleare, radiospettrometria, ricerca spaziale, etc. 62

63 Sorgenti di CEM ad alta frequenza (6) Settore radiotelecomunicazione ponti radio (collegamenti punto-punto e puntomultipunto) radiomobili (telefoni cellulari, telefoni cordless, apparecchiature per radioamatori) sistemi radio-tv apparati per trasmissioni via satellite radar (per radionavigazione, meteorologici, etc.) 63

64 Normativa tecnica: esempi Norma Italiana CEI (anno 2001): Guida per la misura e per la valutazione dei campi elettrici e magnetici nell intervallo di frequenza 0 Hz - 10 khz, con riferimento all esposizione umana Norma Italiana CEI (anno 2001): Guida per la misura e per la valutazione dei campi elettromagnetici nell intervallo di frequenza 10 khz GHz, con riferimento all esposizione umana Norma Italiana CEI ;V1 (anno 2004): Guida alla realizzazione di una Stazione Radio Base per rispettare i limiti di esposizione ai campi elettromagnetici in alta frequenza Appendice H: Metodologie di misura per segnali UMTS 64

65 La Guida Tecnica ANPA del 2000 ANPA RTI CTN_AGF 1/2000: "Guida tecnica per la misura dei campi elettromagnetici compresi nell intervallo di frequenza 100 khz - 3 GHz in riferimento all esposizione della popolazione" E una guida tecnica che affronta le problematiche di misura delle radiazioni elettromagnetiche a radiofrequenza generate da impianti per telecomunicazione e segue l entrata in vigore del DM 381/98 sulla regolamentazione delle emissioni da impianti per telecomunicazione. E un documento tecnico di riferimento per tutti gli operatori impegnati nella valutazione del rispetto dei limiti imposti dalla normativa vigente. 65

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