ONDE ELETTROMAGNETICHE

UTILI O PERICOLOSE ?

A cura di: Dott. A. Piana e Arch. M. Gemelli

Questo articolo vuole essere una guida di facile e rapida consultazione per approfondire le conoscenze su un tema di grande attualità.

Conoscendo meglio il problema si possono prevenire le possibili conseguenze.

L’informazione sulle tematiche ambientali e’ uno degli scopi della nostra associazione. Speriamo di poter contribuire a fare  piu’ di chiarezza su questo tema.

Campi e onde elettromagnetiche

L’umanità è sempre stata immersa in un "fondo" elettromagnetico naturale: producono onde elettromagnetiche il Sole, le stelle, alcuni fenomeni metereologici (scariche elettrostatiche). La Terra stessa genera un campo magnetico.
A queste fonti si sono aggiunte le sorgenti artificiali, tra cui gli apparecchi televisivi, i forni a microonde, le linee dell’alta tensione, gli impianti delle telecomunicazioni, i radar.

I campi elettromagnetici (CEM) hanno origine dalle cariche elettriche e dal movimento delle cariche stesse (corrente elettrica).
Infatti l’oscillazione delle cariche elettriche, per esempio in un’antenna o in un conduttore percorso da corrente, produce campi elettrici e magnetici che si propagano nello spazio sotto forma di onde
Le onde elettromagnetiche sono una forma di propagazione dell’energia nello spazio e, a differenza delle onde meccaniche (es. onde sonore) per le quali c’è bisogno di un mezzo, si possono propagare anche nel vuoto.
Il campo elettrico (E) e il campo magnetico (H) oscillano perpendicolarmente alla direzione dell’onda.

La velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche è di 300.000 km/s (chilometri al secondo).

Ogni onda elettromagnetica è definita dalla sua frequenza. Questa rappresenta il numero delle oscillazioni compiute in un secondo dall’onda e si misura in cicli al secondo o Hertz (Hz). Maggiore è la frequenza di un’onda, maggiore è l’energia che essa trasporta.
Altre unità di misura caratteristiche dell’onda elettromagnetica sono quelle che misurano l’intensità del campo elettrico, quella del campo magnetico, quella dell’energia trasportata.

L’insieme di tutte le possibili onde elettromagnetiche, al variare della frequenza, viene chiamato spettro elettromagnetico.

Come si vede dalla figura lo spettro può essere diviso in due regioni:

·         radiazioni non ionizzanti (NIR = Non Ionizing Radiations)

• radiazioni ionizzanti (IR = Ionizing Radiations)

a seconda 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.
Le radiazioni non ionizzanti comprendono le frequenze fino alla luce visibile.
Le radiazioni ionizzanti coprono la parte dello spettro dalla luce ultravioletta ai raggi gamma.

E’ alle radiazioni elettromagnetiche non ionizzanti con frequenza inferiore a quella della luce infrarossa che ci si riferisce quando si parla di inquinamento elettromagnetico.

In relazione ai possibili effetti delle onde sugli organismi viventi, si possono suddividere le radiazioni non ionizzanti in due gruppi di frequenze:

Ai due gruppi di frequenze sono associati diversi meccanismi di interazione con la materia vivente e diversi rischi potenziali per la salute umana.

Ai due gruppi di frequenze sono associati diversi meccanismi di interazione con la materia vivente e diversi rischi potenziali per la salute umana.
I campi ad alta frequenza (RF) cedono energia ai tessuti sotto forma di riscaldamento, i campi a bassa frequenza (ELF) inducono invece delle correnti nel corpo umano. 

Le sorgenti

Le principali sorgenti di campi elettromagnetici che interessano gli ambienti di vita possono essere suddivise in base alle frequenze a cui operano.

Generano campi a ‘bassa frequenza’:

• le linee di distribuzione della corrente elettrica ad alta, media e bassa tensione (elettrodotti),
• gli elettrodomestici e i dispositivi elettrici in genere,

Generano campi a ‘radiofrequenza’:

• gli impianti di telecomunicazione (impianti radiotelevisivi, stazioni radio-base, telefoni cellulari….),
• forni a microonde, apparati per saldatura e incollaggio a microonde, etc.

I campi elettromagnetici inoltre vengono usati in medicina a scopo diagnostico o terapeutico: risonanza magnetica nucleare, marconiterapia, radarterapia, magnetoterapia...

Elettrodotti e distribuzione dell’energia elettrica

L’energia elettrica viene portata dai centri di produzione agli utilizzatori (case, industrie…) per mezzo di elettrodotti che lavorano con tensioni di intensità variabile fino a 380.000 volt (380 kV).
La rete di distribuzione dell’energia elettrica è formata da una grande maglia di elettrodotti che costituiscono un complesso circuito caratterizzato dalle linee, dalle centrali elettriche e dalle cabine di trasformazione. Queste ultime hanno la funzione di trasformare la corrente ad alta tensione prodotta dalle centrali dapprima in media tensione e poi in tensioni piu’ basse fino ai valori utilizzati nelle applicazioni pratiche. Per tensioni fino a 15000 Volt e per tratte di linee urbane in bassa tensione a volte vengono utilizzate le linee interrate.
Gli elettrodotti, nei quali circola una corrente alternata alla frequenza di 50 Hz, producono campi elettrici e magnetici variabili nel tempo.

Il campo elettrico dipende dalla tensione e ha un’intensità tanto più alta quanto più aumenta la tensione di esercizio della linea (dai 220 Volt dell’uso domestico ai 380.000 volt delle linee di trasmissione più potenti).
Il campo magnetico dipende invece dalla corrente che scorre lungo i fili conduttori delle linee ed aumenta tanto più è alta l’intensità di corrente sulla linea.
In prossimità di una linea ad alta tensione, ad una distanza di circa 30 metri, i valori del campo elettrico sono inferiori a 1 kV/m, i valori di campo magnetico sono dell’ordine del µT.

L’intensità dei campi elettrico e magnetico diminuisce all’aumentare della distanza dal conduttore.

I campi elettrico e magnetico dipendono anche dal numero e dalla disposizione geometrica dei conduttori, nonché dalla distribuzione delle fasi della corrente tra i conduttori stessi. In particolare le linee di trasporto possono viaggiare in terna singola (una linea con i tre conduttori per le tre fasi) o in terna doppia (due linee di tre conduttori ciascuna su di un’unica serie di tralicci).

singola terna	doppia terna

Il campo elettrico è facilmente schermabile da parte di materiali quali legno o metalli, ma anche alberi o edifici: tra l’esterno e l’interno degli edifici si ha quindi una riduzione del campo elettrico.
Il campo magnetico è difficilmente schermabile e diminuisce soltanto allontanandosi dalla linea.
L’interramento delle linee permette di diminuire i campi nello spazio circostante, ma questa soluzione ha costi molto elevati e può essere effettuata solo per tratti limitati.

Tipico profilo del campo magnetico (B) ed elettrico (E) generato da una linea ad alta tensione (132 kV, singola terna, 275 A) in funzione della distanza dalla proiezione sul terreno dell’asse della linea

Tipico andamento della corrente che scorre lungo una linea ad alta tensione nell’arco della giornata

Le sorgenti domestiche dei campi ELF

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.

A. Spina non allacciata; solo campo elettrico generato dalla presa sotto tensione.

B. Spina attaccata, ma interuttore spento; il campo elettrico si estende anche alla lampada.

C. Interruttore acceso; il passaggio di corrente necessaria all'accensione della lampadina genera il campo magnetico.

I campi generati dagli apparecchi domestici 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 elettrodomestico, della sua potenza, della condizione di funzionamento.

In tabella sono riportati i valori indicativi dei campi magnetici generati da alcuni elettrodomestici a diverse distanze dal corpo

	A ridosso	10 cm	20cm	30cm
Asciugacapelli	40÷100	40	5	1,5
Aspiratore	2÷235	20	7	3
Frullatore	50÷230	14	3,5	1,5
Ventilatore	30÷50	2,9	0,4	0,15
Lampada ad incandescenza	60	3,8	0,85	0,27
Radio registratore	0,3÷15	2	0,8	0,4
Coperta elettrica	0,4÷2,3	0,25	0,18	0,13
Televisore 14"	2÷7	2,5	1	0,5
Rasoio	50÷1300	20	5	1,7
Lavatrice	0,1÷27,5	12,6	10	7,2
Lavastoviglie	0,3÷3,4	0,2	0,11	0,1
Frigorifero	0,5÷1,7	1,5	1	0,25

• I valori sono indicati in microtesla (µT)

Impianti fissi per telecomunicazioni

Un impianto di telecomunicazione è un sistema di antenne la cui funzione principale è quella di consentire la trasmissione di un segnale elettrico, contenente un’informazione, nello spazio aperto sotto forma di onda elettromagnetica.
Le antenne possono essere sia trasmittenti (quando convertono i segnale elettrico in onda elettromagnetica) sia riceventi (quando operano la trasformazione inversa). Gli impianti di telecomunicazioni trasmettono ad alta frequenza (tipicamente le frequenze utilizzate sono comprese tra i 100 kHz e 300 GHz).

Esistono due diverse metodologie di trasmissione :

·         di tipo broadcasting: da un punto emittente a molti punti riceventi, come accade per i ripetitori radiotelevisivi e le stazioni radio base della telefonia cellulare;

• direttiva: da punto a punto, quella ad esempio dei ponti radio.

I ripetitori radiotelevisivi sono situati per lo più in punti elevati del territorio (colline o montagne), dato che possono coprire bacini di utenza che interessano anche diverse province.

La potenza in antenna è generalmente superiore al KW; entro circa dieci metri dai tralicci di sostegno, l’intensità di campo elettrico al suolo può raggiungere valori dell’ordine delle decine di V/m.
Tuttavia la localizzazione di queste antenne prevalentemente al di fuori dei centri abitati permette di realizzare installazioni in regola con le norme di sicurezza relative all’esposizione della popolazione.

Le stazioni radio base (SRB) per la telefonia cellulare sono gli impianti di telecomunicazione che, per la loro capillare diffusione nei centri abitati, generano maggiore preoccupazione tra i cittadini.
Il servizio di telefonia cellulare viene realizzato tramite un sistema complesso di tipo broadcasting che è la rete radiomobile. Essa è distribuita sul territorio ed è costituita da un insieme di elementi, ognuno dei quali è in grado di dialogare con gli altri: le centrali di calcolo in grado di localizzare l’utente e di gestirne la mobilità, le centrali che fisicamente connettono le linee, le Stazioni Radio Base e i telefoni cellulari.

Ciascuna SRB è costituita da antenne che trasmettono il segnale al telefono cellulare ed antenne che ricevono il segnale trasmesso da quest’ultimo.
Le antenne possono essere installate su appositi tralicci, oppure su edifici, in modo che il segnale possa essere irradiato senza troppe attenuazioni sul territorio interessato.
Le frequenze utilizzate sono comprese tra i 900 MHz e i 1900 MHz e le potenze in antenna possono variare tra i 25 Watt (per sistemi GSM) e circa 70 Watt (per sistemi TACS). Ogni SRB interessa una porzione limitata di territorio, detta comunemente cella.
A differenza degli impianti radiotelevisivi sono usati bassi livelli di potenza per evitare che i segnali provenienti da celle attigue interferiscano tra loro. Inoltre, grazie anche alle particolari tipologie di antenne impiegate, i livelli di campo elettromagnetico prodotto rimangono nella maggioranza dei casi molto bassi.

Al suolo, i livelli di campo elettrico che si riscontrano entro un raggio di 100-200 m da una stazione radio base sono generalmente compresi tra 0.1 e 2 V/m, mentre il decreto nazionale fissa a 20 V/m il limite di esposizione e a 6 V/m la misura di cautela (nel caso di edifici adibiti a prolungata permanenza).

All’aumentare dell’altezza da terra, il campo elettrico aumenta in quanto ci si avvicina alla direzione di massimo irraggiamento delle antenne trasmittenti (che di solito sono poste a 25-30 m da terra).
A scopo cautelativo, nella zona circostante l’impianto, è necessario che non siano presenti edifici elevati in un raggio di circa 30-40 metri.
In zone caratterizzate da alta densità di popolazione è necessaria l’installazione di un numero elevato di SRB, tuttavia la vicinanza relativa tra gli impianti stessi impone che le potenze in antenna siano mantenute, per quanto possibile, ridotte onde evitare i problemi dovuti alle interferenze dei segnali.