Esposizione ai campi elettromagnetici auricolari e cuffie

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A forza di consigliare nelle nostre valutazioni CEM l'utilizzo di auricolari per ridurre l'esposizione da campi elettromagnetici in radiofrequenza (durante l’utilizzo di smartphone) ci è venuto il dubbio se il consiglio era corretto, dicono tutti così…

All'interno delle cuffie e degli auricolari sono presenti magneti al neodimio e una serie di avvolgimenti per generare la forza magneto-meccanica sugli altoparlanti e membrane. Nell'area centrale è collocato il magnete e attorno sono avvolte un certo numero di spire. Le nostre misure in campo statico su una cuffia hanno evidenziato valori dell'ordine di 120 Micro Tesla dovuto al magnete permanente nell'area esterna a 3 cm dall'orecchio.

Per riprodurre la voce o la musica viene fatta scorrere la corrente all'interno delle spire che a loro volta creano un campo magnetico che interagisce col magnete facendo "muovere" la membrana; il campo quindi non è più statico ma alternato e quindi più critico (i valori limite di esposizione per le componenti alternate sono molto più bassi rispetto ai campi statici).

Come dire che comunque sia anche con gli auricolari è presente un esposizione ai campi elettromagnetici tutta da valutare.

Tutta da valutare perché questo è il mestiere di medico o biologo, noi siamo fisici e studiamo solo le leggi e grandezze fisiche.

A questo punto il modo per essere esposti il meno possibile ai campi elettromagnetici il modo migliore che non crea dubbi risulta essere l'utilizzo del viva voce o di cuffie con una certa distanza tra i magneti e l'orecchio (almeno 3 cm).

Alla nostra richiesta ai colleghi di ripetizione e confronto delle misure ha risposto Ing. Roberto Piccin di Eurocemis inviandoci una foto di una misura in campo magnetico statico dove si evince per un auricolare iPhone un valore di induzione magnetica pari a 19 mT; si ricorda che il limite di riferimento per evitare magnetizzazione di carte di credito e effetti su soggetti sensibili è 0,5 mT…

Relativamente agli effetti sanitari rimandiamo , come detto in precedenza , a medici e biologi anche se è preferibile non avvicinare gli auricolari a pace-marker , protesi metalliche e carte di credito.

 Il prossimo passo sarà quello di misurare le componenti alternate, cosa di non facile attuazione a causa delle dimensioni elevate dei sensori reperibili in commercio; si stà pensando di utilizzare sensori ad efetto Hall.

Nel frattempo consigliamo di utilizzare i sistemi viva voce o cuffie dove l’orecchio si colloca ad almeno 3 cm dai magneti o telefoni fissi a cavo.

 

Vi teniamo informati.

 

Induzione magnetica riscaldatore a induzione bulloni

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Attenzione al seguente riscaldatore a induzione bulloni portatile. Viene usato per scaldare rapidamente bulloni e dadi bloccati da ruggine in modo da essere tolti agevolmente. I valori di induzione magnetica cadono in zona 1 della CEI EN 50499, ovvero molto pericoloso per portatori di pacemarker.

 

Di seguito si riporta lo spettro in picco ponderato nel tempo.

 

 

 

Come scegliere la frequenza di misura nelle valutazioni CEM

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Di seguito si riporta una tabella dove sono indicate le sorgenti CEM e le relative frequenze e la tipologia di grandezza da misurare ovvero campo elettrico o induzione magnetica o tutti e due. Ovviamente si accettano suggerimenti o integrazioni. Nelle situazioni in cui la misura del campo elettrico non è prevista significa che è trascurabile e che i valori rilevabili sono molto inferiori ai limiti di esposizione per la popolazione.

 

Tabella sorgenti CEM

 

Sorgente

Range Frequenza

Campo elettrico

Induzione magnetica

Cabina MT 15kV/400V

50 Hz

NO

SI

Sottostazione 132 kV/15kV

50 Hz

SI

SI

Motori elettrici industriali

 

50....200 Hz

NO

SI

Puntatrici

50....2000 Hz

NO

SI

Saldatrice a elettrodo

50....1000 Hz

NO

SI

Saldatrice a elettrodo inverter

50....10 kHz

NO

SI

Saldatrice TIG

50....20 kHz

SI

SI

Saldatrice MIG

50.....10 kHz

NO

SI

Barriera antitaccheggio 58 kHz

58 kHz

NO

SI

Wifi

2,45 GHz

SI

NO

Fusione alluminio a induzione

 

50....500 Hz

NO

SI

Tempra superficiale a induzione

 

50....10 kHz

NO

SI

Riscaldamento a induzione stampaggio a caldo

50.....1000 Hz

NO

SI

Inverter impianti fotovoltaici

50.....1000 Hz

NO

SI

UPS di potenza

50.....8 kHz

NO

SI

Calettatrice a induzione

50..... 1000 Hz

NO

SI

Scalda cuscinetti a induzione

50.....1000 Hz

NO

SI

Raddrizzatori impianti galvanici

50..... 2000 Hz

NO

SI

Alternatore centrale

50 Hz

NO

SI

RFID

400..... 2000 MHz

SI

NO

 

 

 

 

 

Induzione magnetica Giogo Magnetico

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Attenzione ai valori di induzione magnetica generati da gioghi magnetici. I valori di esposizione cadono in zona 1 secondo la CEI EN 50499 ovvero l'utilizzo può essere pericoloso per portatori di pacemarker e protesi metalliche, la frequenza di utilizzo è circa 80 Hz.

 

I valori di induzione si avvicinano al limite di zona 2 effetti sanitari ma non vengono superati, di seguito si propone lo spettro della sorgente esaminata in picco ponderato percentuale pesato con la 2013/35/EU LOW.

Come funziona: All'interno del traferro, appoggiato sulla lastra metallica da controllare, è presente un intenso campo di induzione magnetica, l'addetto spruzza una miscela contenente particelle magnetica sulla lastra. Se non ci sono cricche la polvere si deposita in modo uniforme secondo le linee di forza del campo. Se ci sono cricche la polvere si deposita in corrispondenza di esse e comunque in modo non regolare. In questo modo è possibile verificare o meno la presenza di cricche o difetti di fusione.

Valutazione CEM - Metodo standard o Picco Ponderato?

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La nota A3-3 del Dlgs 159/2016 specifica che nel caso di campi non sinusoidali, la valutazione  dell'esposizione effettuata ai sensi dell'articolo 209 e' di norma basata sul metodo del picco  ponderato, come descritto negli strumenti tecnici e specialistici per la riduzione dei livelli di rischio di cui all'articolo 28, comma 3-ter. In tale ambito potranno altresì  essere indicate  procedure alternative di valutazione scientificamente provate e validate, che conducano a risultati comparabili. Nella guida europea  si riporta inoltre la seguente nota :

Semplificando un po, nel caso siano presenti più componenti in frequenza ovvero escludendo cabine di trasformazione, barriere antitaccheggio a 58 kHz, motori elettrici trifase ecc che sono a singola componente in frequenza, i due metodi più accreditati e utilizzabili (comparabili) per la verifica dei valori di azione (popolazione e professionali) sono i seguenti :

  • Metodo standard con determinazione dell'indice IMS (Metodo detto anche delle frequenze diverse)
  • Metodo dei picchi ponderati con l'indice IWP

Metodo standard

Il metodo standard, anch'esso metodo dei picchi ponderati,  si basa sul fatto che, poichè le componenti spettrali che costituiscono una forma d'onda non coerente sono tra loro indipendenti per definizione, non si può escludere che si realizzi la condizione in cui esse raggiungono il valore picco tutte nello stesso istante: in quell'istante, il valore del campo è effettivamente uguale alla somma dei valori di picco delle singole componenti spettrali e quindi si impone che tale somma sia inferiore al valore limite. Nel caso in cui si abbia invece a che fare con una forma d'onda coerente, la condizione di coincidenza dei valori di picco delle varie componenti spettrali è del tutto eccezionale e quindi imporre una limitazione basata su di essa è altamente cautelativa. Il metodo standard passa attraverso l'utilizzo della seguente formula formulata attraverso i valori di picco :

 

Per essere soddisfatti tutti i valori di azione l'indice IMS deve essere minore di 1.

Per esempio nello spettro riportato di seguito sono presenti 4 picchi ma solo due sono significativi ovvero il picco A e il picco B in quanto i picchi C e D pesano per frazioni inferiori all'1% (Scala logaritmica).

 

Picco A : 33 µT  50 Hz  Limite popolazione 100 µT percentuale 33/1,41*100= 0,23

Picco B : 0,60 µT 150 Hz Limite popolazione 33,3 µT percentuale 0,60/1,41*33=0,016

Sommando i termini si ottiene

IMS = 0,23 + 0,016 = 0,25  ( = 25 %).

Come si era anticipato, il metodo standard dà  luogo ad indici che possono essere molto cautelativi rispetto, per esempio, al picco ponderato. Inoltre, il valore dell'indice dipende da alcuni parametri, come la risoluzione spettrale, che devono essere fissati in funzione della particolare forma d'onda osservata. La scelta di una risoluzione insufficiente può portare a trascurare componenti spettrali significative e causare quindi risultati errati, mentre risoluzioni elevate portano a valutazioni estremamente cautelative.

 

Picco ponderato in frequenza e nel tempo

 

Come il metodo standard, anche il metodo del picco ponderato conduce alla determinazione di un indice (simbolo IWP), il cui valore deve restare al di sotto dell'unità  (o del 100%, se espresso in percentuale) per garantire il rispetto delle prescrizioni. Per determinare questo indice sono a disposizione tre approcci: nel dominio della frequenza (via software), in hardware, in software nel dominio del tempo. Per la sua applicazione, occorre disporre non solo delle ampiezze efficaci delle componenti spettrali del campo rilevato, ma anche delle rispettive fasi  rispetto ad un riferimento arbitrario. Si devono poi ricombinare le varie componenti spettrali del segnale considerato, dopo averne pesato le ampiezze in funzione del valore limite L(fi) preso a riferimento e averne aumentato le fasi di un opportuno termine (dipendente dalla frequenza)  il valore assoluto massimo della funzione così ottenuta costituisce l'indice cercato:

Si nota subito che ponendo l'argomento del coseno uguale a 0° l'indice IWP coincide con IMS (dopo aver aggiustato i picchi) mentre per valori dell'argomento del coseno uguali a  n¶ i valori si sottraggono. I valori dell'indice IWP risultano quindi in generale inferiori all'indice IMS in quanto tiene conto di eventuali sottrazioni di componenti sfasate tra di loro. L'indice IWP viene calcolato in automatico dallo strumento di misura istante per istante ovvero nel tempo.

La criticità  principale utilizzando il metodo del picco ponderato può nascere nel caso delle forme d'onda non coerenti, in cui non è sempre possibile stabilire a priori quanto tempo sia necessario aspettare affinchè si verifichi la condizione di coincidenza di fase tra le componenti spettrali del segnale che dà  luogo al massimo valore dell'indice stesso. D'altra parte, non è detto che questa debba necessariamente verificarsi, se l'esposizione ha una durata breve. In ogni caso però, è impossibile stabilire quando l'indice IWP possa risultare rappresentativo, se non si ha la garanzia di aver considerato la condizione più sfavorevole, e quindi la più cautelativa, tra tutte quelle possibili. Detto in altri termini nel caso di più sorgenti indipendenti gli indici rilevati potrebbero essere diversi a ogni campionamento in quanto funzione degli sfasamenti tra le componenti che non sono necessariamente costanti nel tempo e indipendenti dalla posizione.

  

Osservazioni conclusive

Scusandoci per la semplicità , si osserva che nessuno dei due indici rasenta la perfezione in particolare:

 

  • Il metodo standard dà  luogo ad indici che possono essere molto cautelativi. Inoltre, il valore dell'indice dipende da alcuni parametri, come la risoluzione spettrale, che devono essere fissati in funzione della particolare forma d'onda osservata, e in questo ambito è fondamentale l'esperienza del Valutatore. La scelta di una risoluzione insufficiente può portare a trascurare componenti spettrali significative e causare quindi risultati errati, mentre risoluzioni elevate portano a valutazioni estremamente cautelative risolvibili però con l'esperienza dell'operatore addetto alla misurazione.
  • La difficoltà  principale col metodo del picco ponderato può nascere nel caso delle forme d'onda non coerenti, in cui non è sempre possibile stabilire a priori quanto tempo sia necessario aspettare (con il rischio di tempi di misurazione estremamente lunghi) affinchè si verifichi la condizione di coincidenza di fase tra le componenti spettrali del segnale che dà luogo al massimo valore dell'indice stesso. D'altra parte, non è detto che questa debba necessariamente verificarsi, se l'esposizione ha una durata breve. In ogni caso però, è impossibile stabilire quanto l'indice IWP possa risultare rappresentativo, se non si ha la garanzia di aver considerato la condizione più sfavorevole tra tutte quelle possibili. Detto in altri termini nel caso di più sorgenti indipendenti gli indici rilevati potrebbero essere diversi a ogni campionamento, e quindi con il rischio di risultare contestabili, in quanto funzione degli sfasamenti tra le componenti che non sono necessariamente costanti nel tempo e indipendenti dalla posizione.

Quale indice utilizzare ?

Glob Tek suggerisce di riferirsi in prima istanza al metodo standard, anch'esso è un metodo "picchi ponderati". Se l'indice IMS risulta minore di 1, l'esposizione può ritenersi sicuramente consentita. In caso contrario, occorre valutare l'impatto dell'eventuale messa in atto di interventi volti ad impedire o mitigare l'esposizione stessa. Se questo dovesse risultare eccessivamente oneroso o penalizzante, potrà  essere presa in considerazione l'applicazione del metodo del picco ponderato in frequenza e nel tempo.

 

Rif. - Bibliografici  Relazione Ispra Ifac v3

 

 

 

 

Sottocategorie

  • Banca Dati Glob-Tek Campi Elettromagnetici

    Si riportano le misure effettuate su varie sorgenti in ambito lavorativo e civile. La banca dati è in continuo aggiornamento. Per eventuali commenti, giudizi, o miglioramenti da voi effettuati non esitate a contattarci.