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Campi elettromagnetici

Ogni corpo avente una temperatura diversa dallo zero assoluto (-273 oC) emette una radiazione elettromagnetica, le cui caratteristiche dipendono dalla temperatura, che genera un campo elettromagnetico naturale ("fondo").

L'introduzione di sorgenti elettromagnetiche artificiali ha alterato e innalzato questo campo elettromagnetico naturale che, in quanto tale, è sempre esistito. Tutte le tecnologie che per il loro funzionamento usano energia elettrica generano campi elettrici nonché la presenza di cariche elettrice, ferme e/o in moto, generano campi elettrici, campi magnetici o campi elettromagnetici (CEM).

Per alcune tecnologie la generazione dei CEM costituisce un effetto non voluto e non necessario per il funzionamento stesso.
Lo scopo di un elettrodotto, ad esempio, non è quello di generare campi elettrici e magnetici ma quello di trasportare e distribuire energia elettrica: il campo elettrico e magnetico prodotto è un effetto secondario non necessario al suo funzionamento. In altre circostanze, invece, la produzione di campi elettromagnetici non rappresenta un effetto secondario ma è lo scopo principale per il quale sono progettate le tecnologie elettriche ed elettroniche. è così per i sistemi di telecomunicazione nei quali l'informazione, per essere trasmessa a distanza, deve necessariamente essere "supportata" da un'emissione di campo elettromagnetico.
I campi elettromagnetici generati dalle tecnologie elettriche ed elettroniche presenti negli ambienti di vita e di lavoro hanno le seguenti caratteristiche:

  • Generano un'energia sempre minore rispetto a quella necessaria per separare un elettrone da un atomo (ionizzazione). Per questo motivo vengono definite "Radiazioni non ionizzanti" (NIR = Non Ionising Radiation). Sono, invece, radiazioni elettromagnetiche ionizzanti quelle emesse dai raggi ultravioletti, dai raggi X e dai raggi gamma.
  • Sono compresi in un intervallo di frequenza che va da 0 Hz a 300 GHz.
  • Possono essere suddivisi in due classi principali: a basse frequenze, da 0 Hz a 10 kHz (elettrodotti, elettrodomestici), e ad alte frequenze, da 10 kHz a 300 GHz (impianti radiotelevisivi e di telefonia mobile, radar, ponti radio e sistemi antitaccheggio).

Un campo elettromagnetico viene misurato in base alle seguenti grandezze:

  • Intensità del campo magnetico, misurata in ampere/metro (A/m).
  • Induzione magnetica, misurata in tesla (T) e suoi sottomultipli (1 millitesla = 0.001 tesla; 1 microtesla = 0.000 001 tesla).
  • Densità di potenza, misurata in watt/metro quadrato (W/m2) e suoi sottomultipli (milliwatt/cm2).
  • Frequenza, misurata in Hz.
  • Lunghezza d'onda, misurata in metri.

Alte frequenze

Alle alte frequenze, i campi elettrici e magnetici sono correlati: l'esistenza dell'uno comporta sempre l'esistenza dell'altro e, insieme, danno luogo a un "campo elettromagnetico". Quest'ultimo ha la caratteristica di propagarsi nello spazio a distanze molto grandi (anche a migliaia di chilometri) dalla sorgente che lo ha generato. Tutto il sistema delle telecomunicazioni e delle relative tecnologie si fonda su questa capacità di propagazione del campo elettromagnetico.

Questa tipologia di frequenze viene prodotta, in particolare, dai seguenti impianti:

  • radiofonici
  • televisivi
  • telefonia mobile
  • ponti radio

La potenza di emissione di tali impianti, la frequenza di funzionamento, la capacità di captare o irradiare potenza nelle varie direzioni e la posizione dell'antenna rispetto agli insediamenti abitativi rappresentano dei parametri da considerare per le notevoli implicazioni sulla salute umana.

La varietà degli impianti che originano alte frequenze (radiofrequenza e microonde) non consente di definire in modo semplice e univoco l'andamento del campo elettromagnetico. Un approccio semplice per verificare preventivamente l'emissione di un impianto di telefonia mobile, nel rispetto dei limiti normativi, è quello che si basa sulla stima del "volume di rispetto". La procedura prevede di calcolare il volume al di fuori del quale i valori del campo elettromagnetico sarebbero inferiori ai limiti di legge e di accertare successivamente che nessun recettore sia all'interno di tale volume. Il criterio utilizzato per la definizione del volume di rispetto è un criterio "precauzionale" per la stima del rispetto dei limiti di esposizione. I livelli di esposizione all'interno del volume di rispetto potrebbero, infatti, anche risultare inferiori al valore limite per il quale il volume è stato calcolato.

Basse frequenze

Il campo elettrico e il campo magnetico alle basse frequenze (fino a 10 kHz) possono essere considerati indipendenti l'uno dall'altro.

Le sorgenti tipiche dell'inquinamento alle basse frequenze sono gli elettrodotti, ossia il sistema di trasporto, la trasformazione e la distribuzione dell'energia elettrica a 50 Hz. La tecnica usata per il trasporto dell'energia elettrica consiste nell'utilizzare tensioni molto elevate e correnti relativamente basse allo scopo di minimizzare le perdite. Per il trasporto dell'energia elettrica sono utilizzate le tensioni di 380.000 volt (380 kV), 220.000 volt (220 kV), 150.000 volt (150 kV) e 132.000 volt (132 kV).

Più alta è la tensione della linea, maggiore è il campo elettrico da essa prodotto. Poiché la tensione di esercizio per ciascun tipo di linea ha un valore costante, il campo elettrico generato è costante e diminuisce molto rapidamente con la distanza dalla linea. Il campo magnetico generato da un elettrodotto dipende dalla corrente trasportata o meglio dalle condizioni di carico della linea. Tali condizioni non sono costanti poiché dipendono dalla richiesta di energia, che varia durante le ore del giorno e i periodi dell'anno. Maggiore è la quantità di energia richiesta, maggiore è la corrente trasportata dalle linee e quindi maggiore è il campo magnetico generato.

Altresì, il campo magnetico prodotto dagli elettrodotti all'interno di una abitazione è dello stesso ordine di grandezza di quello esterno. Al contrario, il campo elettrico viene fortemente attenuato da qualsiasi struttura.