Campi a bassa frequenza presenti in ambito aziendale

I campi elettromagnetici a bassa frequenza trovano largo impiego in campo industriale; tra le applicazioni possiamo citare le semplici attività lavorative connesse all'uso del computer, gli impianti industriali, gli elettrodotto e molte altre fonti. In genere i campi elettrici e magnetici sono presenti ovunque vi siano apparecchiature alimentate da tensione o linee percorse da elevate correnti continue.

Bassissime frequenze (0 - 30 kHz)

I campi elettromagnetici aventi frequenza compresa tra 0 e 30 kHz non hanno applicazioni significative se non a frequenza industriale (50 Hz) nella produzione, trasporto ed uso di correnti elettriche, nell'attività manutentiva di linee elettriche ad alta tensione e di linee elettriche attive e in generale associati al funzionamento dei grandi motori elettrici.

Ogni linea elettrica aerea o interrata, ogni cablaggio, ed in generale qualsiasi cavo elettrico percorso da corrente costituisce una sorgente di campo elettromagnetico per l'ambiente circostante.

Sotto una line a 380 kV il campo elettrico può raggiungere e superare i 5 kV/m e l'induzione magnetica qualche decina di micro Tesla. L'esposizione degli addetti alle centrali elettriche è stata stimata attorno ai 40 micro Tesla in media, con picchi sensibilmente più elevati per gli addetti alla manutenzione delle linee elettriche.

Molte sono le attrezzature utilizzate in ambiente industriale dotate di sottostazione autonoma per l'alimentazione elettrica. La presenza di questi cablaggi sotterranei comporta spesso elevati valori di campo magnetico nelle postazioni lavorative che si trovano al di sopra di suddetti cablaggi.

I lavoratori impiegati presso forni elettrici e nelle fonderie dove viene fatto il trattamento dell'acciaio e di altri metalli tramite fusione, possono essere esposti con continuità a campi magnetici tra 100 micro Tesla e 10 mT, con picchi di 100 mT nel caso dei saldatori. Altri lavoratori esposti in modo significativo a campi magnetici sono gli addetti al processo di smerigliatura (con esposizione fino a 300 micro Tesla) e gli addetti alla produzione di magneti permanenti (esposizione intorno ai 500 micro Tesla).

I macchinisti delle Ferrovie sono esposti a campi magnetici in media dell'ordine del micro Tesla, in un intervallo di frequenza tra 5 e 500 Hz dovuto alla presenza di alternatori e gruppi statici a bordo delle motrici dei treni.

Basse frequenze (30 - 300 kHz)

Questi campi sono poco usati nell'industria, fatta eccezione per particolari sonde che vengono utilizzate nei forni ad induzione. Nelle vicinanze di questi strumenti si generano correnti indotte molto intense e le esposizioni possono essere significative.

Campi a frequenza alta ed intermedia presenti in azienda

Le sorgenti di esposizione a campi elettromagnetici in ambiente industriale si basano sulla trasformazione in calore dell'energia elettromagnetica assorbita dal materiale oggetto di trattamento.

Le applicazioni sono numerose suddivise in tre grandi categorie a seconda del principio e delle modalità di funzionamento:

•  A perdita dielettrica

•  A induzione magnetica

•  A microonde

• Riscaldatori a microonde

I riscaldatori a microonde sono impiegati nell'industria cartiera (essicamento della pasta di cellulosa), nell'industria alimentare (forni a microonde per precottura, sterilizzazione di granaglie), nell'industria chimica (essicamento di laminati o fili di plastica). Funzionano a frequenze prestabilite di 915 e 2.450 MHz con potenze da qualche kW a centinaia di kW (potenza media 600 kW). Un'efficace schermatura delle guarnizioni degli sportelli di carico e scarico dei materiali garantisce un buon grado di sicurezza per gli utilizzatori.

Riscaldatori a perdite dielettriche

Sono in grado di produrre calore direttamente all'interno del materiale trattato, e vengono impiegati nell'industria del legno (incollaggio, laminazione, piegatura a caldo con frequenza che vanno dai 3 ai 15 MHz), per la saldatura e stampaggio di manufatti in plastica (con frequenze che vanno dai 10 ai 50 MHz, tipicamente 27,12 MHz) e nell'industria tessile (essiccamento delle fibre, riscaldamento di filati in lana). Gli strati di materiale da trattare vengono pressati tra due elettrodi a piastre di dimensioni variabili alimentati con radiofrequenza tramite barre conduttrici.

Le potenze in gioco variano da alcune centinaia di W fino a diverse decine di kW, e le frequenze d'uso vanno da qualche MHz sino al centinaio di MHz, anche in ragioni delle dimensioni degli applicatori e del materiale da trattare (le macchine per la plastica lavorano alla frequenza ISM di 27.12 MHz, quelle per il legno a frequenze più basse).

L'esposizione degli operatori avviene in zona di campo vicino.

I livelli di esposizione dipendono in modo critico, oltre che dalla potenza della macchina, dal tipo e dalla configurazione degli applicatori, dalla posizione del lavoratore, dalla presenza di riflessioni o meno su superfici metalliche, dalle procedure di utilizzo della macchina.

Tipicamente i livelli variano tra 0,1 e 20 A/m per il campo magnetico e tra 10 e 300 V/m per il campo elettrico. Nel caso degli apparati per lo stampaggio di manufatti in plastica i livelli di campo elettrico nella posizione dell'opearatore possono raggiungere 1 kV/m cui corrispondono correnti di scarica verso terra dell'ordine di 600 mA.

Apparecchi per riscaldamento a induzione

Queste apparecchiature sfruttano intensi campi magnetici per produrre calore all'interno di metalli e semiconduttori. Il campo di applicazione è prevalentemente nel trattamento dei materiali metallici (saldatura, indurimento, tempera, fusione) e nell'industria elettronica (raffinamento di semiconduttori, riscaldamento sottovuoto, produzione di fibre ottiche).

Il materiale da trattare viene in genere posto all'interno di un applicatore a forma di solenoide o a spira che alimentato con la radiofrequenza, cede energia al materiale attraverso l'induzione nello stesso di elevate correnti.

Le potenze impiegate possono variare tra le centinaia di kWatt e le migliaia di kWatt, mentre la frequenza d'uso può variare da 50 Hz fino poche decine di MHz.

L'esposizione degli operatori avviene in zona di campo vicino e il maggior interesse è concentrato sulla componente magnetica.

Apparati per telecomunicazioni

Antenne per broadcasting radiotelevisivo

Le antenne radiotelevisive utilizzano frequenze da circa 0,5 MHz (radio a modulazione di ampiezza - AM) fino a circa 1 GHz (canali televisivi privati) con trasmettitori operanti ad una potenza variabile da decine di watt a centinaia di KW in funzione del tipo di propagazione e dell'area da coprire.

Gli operatori, la cui mansione comporta la salita su torri e tralicci per l'installazione o la manutenzione di sistemi radio FM (87,5 MHz - 108 MHz), o televisivi UHF (470 MHz - 862 MHz) possono essere sottoposti a campi elettrici fino a 1000 V/m e magnetici fino a 5 A/m.

Radar per controllo traffico aereo e centri di trasmissione militari

I radar vengono usati per il controllo del traffico terrestre, aereo e navale per scopi civili e militari (le frequenze a cui operano sono 3-30 GHz e 30-300 MHz), per sorveglianza e per uso metereologico (300 MHz-3GHz). Sono sistemi molto direttivi ed in genere si trovano in aree isolate e sicuramente non aperte al pubblico.

Nei centri di trasmissione militare, oppure negli aeroporti può succedere che sistemi antenna si trovino prossimi a strutture che ospitano uffici, o risultino comunque accessibili per necessità di presidio.

Esposizioni non superiori a 0,1 W/m², sono in genere associate alla vicinanza a sistemi radar per il controllo del traffico aereo, nonostante potenze di picco dell'ordine dei 10 MW, in considerazione della rotazione dell'antenna e della pulsazione del segnale. Potenze ancora più basse sono impiegate nei sistemi radar per il controllo del traffico marino

Antenne per telefonia cellulare GSM e UMTS

Gli operatori addetti alla manutenzione di stazioni radiobase GSM (frequenza 900 MHz -1800 MHz) e UMTS (frequenza 1900 MHz - 2200 MHz) sono sottoposti a esposizioni rilevanti. Ad esempio, una antenna emittente a 1800 MHz con una potenza totale di 80 W produce livelli di densità di potenza che possono raggiungere i 300 W/m² a 10 cm di distanza e rimanere dell'ordine dei 20 V/m2 a 60 cm di distanza nella direzione di massima irradiazione.

Altri apparati per radiotrasmissioni:

Apparati in banda cittadina - CB: operano alla frequenza di 27 MHz e vengono utilizzati per comunicazione privata o lavorativa. Le potenze in gioco variano da 0, 5 a 5 watt a seconda del canale di trasmissione che viene usato.

 Apparati dei servizi di emergenza: sono impiegati dal personale di polizia e di altri servizi di emergenza (personale delle ambulanze, vigili del fuoco) ed operanoa frequenze di 400 MHz. Tali sistemi si basano sull'utilizzo di terminali posti all'interno del veicolo con antenna localizzata all'esterno dello stesso e trasmettono segnali pulsati con potenze di picco variabili fino a 30 W. Nel caso di dispositivi localizzati all'interno di veicoli, i limiti base sul SAR locale a livello della testa possono essere superati se l'operatore si trova a pochi centimetri dall'antenna emittente.

 Apparati radio per comunicazione aerea e navale: operano su medie e grandi distanze con potenze dell'ordine di qualche kW.

Sistemi antitaccheggio e apparati simili

Sistemi antitaccheggio: largamente diffusi per la prevenzione dei furti, basano il loro funzionamento sull'emissione di campi elettrici e magnetici di frequenza variabile, a seconda del dispositivo, dalle basse frequene (10 Hz - 135 KHz), alle radiofrequenze (1 MHz - 20 MHz) e microonde (0,8 GHz - 2,5 GHz). Le postazioni degli operatori (cassiere all'interno dei supermercati, guardie nei pressi di musei o biblioteche) sono localizzate in genere ad una distanza variabile da 1 a 3 metri da tali sistemi e i livelli di esposizione risultano bassi in quanto i campi emessi diminuiscono rapidamente allontanandosi dalla sorgente.

Sistemi RFID: operano ad una frequenza variabile tra 1 Hz e 5,8 GHz e vengono utilizzati per controllo a distanza degli accessi. I livelli di esposizione a cui sono sottoposti i lavoratori che presenziano accanto a questi apparati sono generalmente molto bassi

Metal detector: i metal detector manuali, che utilizzano campi di frequenza compresa tra 10 KHz e 2 MHz, in prossimità del rivalatore possono produrre livelli di esposizione al campo magnetico variabile tra 0,1 e 10 mT.