DIPOSITIVI ELETTROMAGNETICI

I vari dispositivi presenti in commercio vengono presentati dalle rispettive aziende produttrici come la soluzione meno invasiva e reversibile per risolvere il problema dell’umidità di risalita nelle murature. Tutte le aziende sembrano individuare nella differenza di potenziale elettrico tra il terreno (polo positivo) e la muratura soprastante (polo negativo) la causa (in realtà è un effetto) dell’umidità di risalita. Le descrizioni dei vari dispositivi sono invece tra loro molto differenti e per molti aspetti incomplete o imprecise; i termini utilizzati possono suonare bene da un punto di vista commerciale ma si discostano dal linguaggio scientifico. Non si comprende ad esempio come questi dispositivi possano emettere “impulsi”, “vibrazioni” o “onde” (di non precisata natura e a volte menzionati con i prefissi “bio” ed “eco), come questi ultimi si possano propagare nell’ambiente e come possano infine “neutralizzare le cariche” o “invertire la polarità” delle molecole d’acqua o “controllare l’umidità di risalita” presente nelle murature.
L’unica certezza è che questi dispositivi, per poter funzionare, necessitano di energia iniziale (non necessariamente elettrica), la quale (opportunamente trasformata) deve essere in qualche modo propagata nell’ambiente e fatta penetrare nelle murature dell’edificio.
Ma per la fisica come è possibile la propagazione di energia nello spazio? La risposta è data dall’elettromagnetismo, ovvero quella branca della fisica classica che studia l'interazione elettromagnetica e che ha permesso di spiegare fenomeni naturali come l'elettricità, il magnetismo e la luce.
Approfondiamo l’elettromagnetismo partendo dai concetti di base.
Un campo elettrico E non variabile nel tempo è un campo di forze generato nello spazio dalla presenza di una o più cariche elettriche.
Un dipolo elettrico (costituito da due cariche elettriche uguali ed opposte di segno, poste a breve distanza tra loro) genera un campo elettrico, le cui linee di forza (ovvero la rappresentazione grafica dell’azione del campo elettrico nello spazio circostante) sono raffigurate uscenti dalla carica positiva ed entranti in quella negativa.

 

Un campo magnetico B non variabile nel tempo è un campo di forze generato nello spazio dalla presenza di un magnete.
Un dipolo magnetico (costituito dai due poli di un magnete) genera un campo magnetico, le cui linee di forza (ovvero la rappresentazione grafica dell’azione del campo magnetico nello spazio circostante) sono raffigurate uscenti dal polo nord ed entranti nel polo sud.

 

 

Risulta quindi evidente l’analogia tra un dipolo elettrico e un dipolo magnetico e più in generale tra un campo elettrico e un campo magnetico (non variabili nel tempo).
In particolare, in entrambi i casi, l’azione dei rispettivi campi è percepibile sono a breve distanza dai dipoli e si annulla aumentando la distanza. Ad esempio un magnete (calamita) è in grado di attirare un materiale ferromagnetico solo se è posto a breve distanza.
Solo il campo magnetico terrestre (o geomagnetico) può essere percepito in qualsiasi punto della superficie terrestre, proprio perché i poli magnetici sono posti in prossimità dei due poli geografici (l’asse magnetico non corrisponde perfettamente con l’asse geografico terrestre; inoltre il polo Nord magnetico si trova in prossimità del polo Sud geografico e viceversa). Il campo geomagnetico non è uniforme su tutta la superficie terrestre (è massimo in prossimità dei poli e minimo in corrispondenza dell’equatore) e non è costante nel tempo (varia sia giornalmente sia annualmente).

 

 

Sperimentalmente si è scoperto che un campo elettrico E e un campo magnetico B, entrambi variabili nel tempo, sono non solo simili tra loro ma coesistono sotto forma di campo elettromagnetico.
Infatti si è verificato che in una spira (anello di materiale conduttore) attraversata da un campo magnetico variabile si genera una corrente elettrica I variabile (ovvero un campo elettrico variabile). Viceversa una spira attraversata da una corrente elettrica I variabile (ovvero da un campo elettrico variabile) genera un campo magnetico variabile.

 

In una bobina (utilizzata in campo elettronico, elettrotecnico e meccanico), che è un insieme di N spire, tutto risulta amplificato per N volte.

 

 

Un campo elettromagnetico, che è costituito da un campo elettrico E e da un campo magnetico B entrambi variabili nel tempo, si propaga nello spazio (anche nel vuoto) sotto forma di onde elettromagnetiche.

 

 

In generale un conduttore attraversato da corrente elettrica variabile nel tempo è in grado di generare onde elettromagnetiche che si propagano nello spazio circostante. Queste onde a loro volta possono generare in un conduttore una corrente elettrica variabile nel tempo (induzione elettromagnetica).
Su questi principi si basa il funzionamento di una antenna trasmittente (che emette le onde elettromagnetiche) e di una antenna ricevente (che riceve le onde elettromagnetiche).
Anche i dispositivi, concepiti per risolvere il problema dell’umidità di risalita nelle murature, si basano sui medesimi principi fisici: tutti sono infatti in grado di generare e di emettere (mediante piccole antenne trasmittenti) onde elettromagnetiche nello spazio circostante.
Per generare un campo elettromagnetico, alcuni dispositivi utilizzano un conduttore attraversato da una corrente elettrica variabile ottenuta dalla corrente elettrica domestica (corrente continua); altri dispositivi utilizzano una spira o una bobina attraversata da una corrente elettrica variabile indotta dal campo magnetico terrestre (variabile nel tempo).
Le onde elettromagnetiche, emesse da tali dispositivi, possono generare in una muratura umida (che si comporta come un conduttore) una corrente elettrica variabile, in grado di annullare (o ridurre), analogamente all’elettrosmosi, la differenza di potenziale elettrico tra il terreno (polo positivo) e la muratura soprastante (polo negativo).
Questo risultato, come già accennato, è raggiungibile grazie al fatto che le onde elettromagnetiche possiedono e trasportano energia nello spazio.
Per comprendere meglio un’onda elettromagnetica (e l’energia associata) dobbiamo conoscere i parametri che la individuano. Più precisamente un’onda elettromagnetica, in quanto onda periodica, è definita da una lunghezza d’onda (a cui è legata la frequenza) e da una ampiezza (a cui è associata la potenza).

 

 

La lunghezza d’onda λ (metro) è la distanza tra due massimi e due minimi dell’onda.
La frequenza u (hertz) è il numero di oscillazioni dell’onda nell’unità di tempo (secondo).
L’ampiezza A (metro) è la massima variazione dell’onda (ovvero la distanza tra i massimi o i minimi dell’onda e il suo asse di propagazione).
Nel caso di un’onda elettromagnetica all’ampiezza è associata la potenza P (watt) ovvero l’energia E (joule) trasportata nell’unità di tempo (secondo).
Per un’onda elettromagnetica sono fondamentali le due equazioni seguenti:
λ•u = c
c velocità della luce nel vuoto (circa 300.000 km/s),
E = h•u
h costante di Planck.
Dalla prima equazione si apprende che un’onda elettromagnetica si propaga nel vuoto alla velocità della luce e che la sua lunghezza d’onda diminuisce all’aumentare della frequenza e viceversa.
Dalla seconda equazione si apprende che l’energia trasportata dall’onda elettromagnetica aumenta all’aumentare della frequenza.
Si definisce intensità I (watt/mq) dell’onda elettromagnetica l’energia trasportata che nell’unità di tempo attraversa una superficie unitaria perpendicolare alla direzione di propagazione dell’onda.
Nel caso di una sorgente puntiforme (come per i dispositivi in questione) le onde elettromagnetiche si propagano con fronti d’onda sferici; in tal caso l’intensità delle onde elettromagnetiche diminuirà all’aumentare della distanza dalla sorgente, in quanto l’energia (anche conservandosi) attraverserà superfici sferiche sempre più ampie.

 

 

E’ chiaro quindi che a un’onda elettromagnetica è associato un concetto di energia; per questo motivo un’onda elettromagnetica viene denominata radiazione elettromagnetica.
Tutte le radiazioni elettromagnetiche (finora conosciute) possono essere classificate in base alla loro frequenza (o lunghezza d’onda) all’interno dello spettro elettromagnetico.

 

 

All’interno dello spettro elettromagnetico possiamo notare una prima distinzione tra radiazione non ionizzante e radiazione ionizzante, in base alla propria incapacità o capacità di liberare elettroni dagli atomi o molecole (ionizzandoli) dei corpi investiti.
Radiazioni elettromagnetiche non ionizzanti sono considerate le onde radio, le microonde, i raggi infrarossi, la luce visibile e i raggi ultravioletti (frequenze minori).
Radiazioni elettromagnetiche ionizzanti sono considerate i raggi ultravioletti (frequenze maggiori), i raggi X e i raggi gamma.
Osservando lo spettro è evidente come all’aumentare della frequenza aumenta l’energia trasportata dalla radiazione elettromagnetica e di conseguenza la sua pericolosità.
Tutte le radiazioni elettromagnetiche sopra menzionate possono propagarsi nello spazio vuoto, nei gas (aria), nei liquidi e nei solidi con velocità differenti. Inoltre, ad eccezione della luce visibile, le radiazioni elettromagnetiche risultano invisibili all’occhio umano.
Analizziamo meglio la classificazione delle radiazioni elettromagnetiche all’interno dello spettro, partendo dalle basse frequenze.
Le onde radio sono le radiazioni elettromagnetiche in parte (per le frequenze più basse) generate localmente da linee elettriche esterne (a corrente alternata) e dagli elettrodomestici (computer, lavatrice, frigorifero,…) e in parte (per le frequenze più alte) utilizzate da alcuni sistemi di comunicazione (radio, televisione, telefoni cordless, reti Wi-Fi) e dai radar.
Le microonde sono le radiazioni elettromagnetiche utilizzate da alcuni sistemi di comunicazione (televisione satellitare, telefoni cellulari), dai radar e dai forni a microonde (nei quali i cibi vengono riscaldati o cotti per effetto dell’irraggiamento sulle molecole dell’acqua).
I raggi infrarossi sono le radiazioni elettromagnetiche emesse da tutti i corpi “caldi” (in funzione della loro temperatura) e per questo vengono definite radiazioni termiche (le termocamere sono in grado di rilevare queste radiazioni termiche emesse dai corpi mentre le telecamere IR consentono una visione diurna e notturna grazie alla sensibilità agli infrarossi); i raggi infrarossi vengono utilizzati per riscaldare (lampade IR riscaldanti) e per la trasmissione di dati (telecomandi).
La luce visibile è rappresentata da tutte le radiazioni elettromagnetiche visibili all’occhio umano ovvero dai colori rosso, arancione, giallo, verde, ciano, blu e violetto (in ordine a frequenza crescente); ad esempio la lampada ad incandescenza è una sorgente di radiazioni elettromagnetiche visibili ovvero di luce.
I raggi ultravioletti sono le radiazioni elettromagnetiche utilizzate per analizzare alcuni materiali sfruttando la fluorescenza (in ambito scientifico ed investigativo), per sterilizzare (in ambito ospedaliero) e per ottenere sul corpo umano un’abbronzatura (con brevi esposizioni a lampade UV abbronzanti).
I raggi X sono le radiazioni elettromagnetiche utilizzate, per la loro elevata capacità di penetrazione nei corpi (solo spesse lastre di piombo e notevoli strutture in calcestruzzo possono arrestarli), in ambito medico per visualizzare la struttura ossea del corpo umano (radiografie), in ambito scientifico per l’analisi chimica dei materiali, in ambito industriale per controlli non distruttivi dei prodotti ed infine in ambito di sicurezza aeroportuale per il controllo dei bagagli.
I raggi gamma sono le radiazioni elettromagnetiche prodotte dal decadimento radioattivo (radioattività) dei nuclei atomici (ad esempio in un reattore nucleare) ed utilizzate in ambito medico per la radioterapia contro alcune forme tumorali.
Il Sole è in grado di produrre radiazioni elettromagnetiche di qualsiasi frequenza (prevalentemente raggi infrarossi, luce visibile e raggi ultravioletti) che viaggiano nello spazio (vuoto) alla velocità della luce. Fortunatamente l’atmosfera terrestre riflette e assorbe le radiazioni più pericolose mentre si lascia attraversare dalle onde radio, dalle microonde (parzialmente), dai raggi infrarossi (che ci riscaldano), dalla luce visibile (che ci illumina) e dai raggi ultravioletti con frequenze minori (che ci abbronzano). E’ evidente quindi che la vita non sarebbe possibile sulla Terra senza le radiazioni solari.
In generale per stabilire quanto una radiazione elettromagnetica possa essere pericolosa per l’essere umano devono essere considerati tre parametri: la frequenza (all’aumentare della quale aumenta l’energia trasportata), l’intensità (all’aumentare della quale aumenta l’energia che nell’unità di tempo attraversa una determinata superficie) e la durata dell’esposizione all’irraggiamento.
Quindi per l’essere umano è sicuramente pericolosa l’esposizione ad una radiazione elettromagnetica ad alta frequenza (raggi X e raggi gamma) anche di bassa intensità per un brevissimo periodo di tempo (pochi secondi); analogamente potrebbe essere pericolosa l’esposizione a una radiazione elettromagnetica di bassa frequenza (onde radio e microonde) di media intensità per un lungo periodo di tempo (ad esempio dodici ore ripetute ogni giorno dell’anno per dieci o più anni).
Per entrambi i casi, ma specialmente per il secondo, è fondamentale considerare l’intensità della radiazione. Infatti, ipotizzando di rimanere a una distanza costante dalla sorgente elettromagnetica, l’esposizione diventa più pericolosità all’aumentare dell’intensità della radiazione. Ipotizzando invece che la sorgente emetta una radiazione di intensità costante, l’esposizione diventa più pericolosa avvicinandosi alla sorgente, in quanto aumenta la quantità di energia assorbita dalla superficie corporea nell’unità di tempo.
La comunità scientifica ha riconosciuto all’unanimità la pericolosità delle radiazioni ionizzanti e i terribili effetti sulla salute degli esseri umani (lo hanno dimostrato le bombe atomiche nel 1945, il disastro di Chernobyl nel 1986, il meno noto ”incidente” di Tokaimura nel 1999, …)
Per quanto riguarda la pericolosità delle radiazioni non ionizzanti il dibattito è attualmente ancora aperto. Vi invito a tal proposito a leggere su Wikipedia nella voce “Radiazione elettromagnetica” il capitolo “Effetti biologici delle radiazioni” in cui si pone l’attenzione sui possibili effetti delle radiazioni non ionizzanti sugli esseri umani (e su tutti gli esseri viventi).
Dopo questa digressione scientifica sulle onde/radiazioni elettromagnetiche siamo in grado di completare la descrizione dei dispositivi concepiti per risolvere il problema dell’umidità di risalita nelle murature. Come già accennato, le onde elettromagnetiche, emesse da tali dispositivi, possono generare in una muratura umida (che si comporta come un conduttore) una corrente elettrica variabile, in grado di annullare (o ridurre), analogamente all’elettrosmosi, la differenza di potenziale elettrico tra il terreno (polo positivo) e la muratura soprastante (polo negativo).
Le aziende produttrici non forniscono informazioni precise (ovvero frequenza ed intensità) relative alle onde elettromagnetiche che il proprio dispositivo è in grado di emettere. Alcune aziende non menzionano neppure all’elettromagnetismo: su quali principi fisici si basa allora il funzionamento del dispositivo da loro prodotto? Ricordiamo a tal proposito che, nel linguaggio della fisica, i termini “impulso”, “vibrazione” ed “onda elastica” vengono usati nell’ambito della meccanica e i termini “onda elettrica”, “onda magnetica”, “onda naturale”, “bio-onda” (o similari) non identificano nulla di esistente.
Leggendo quanto dichiarato dalle aziende produttrici apprendiamo che, a fini del normale funzionamento, per la maggior parte dei dispositivi è richiesta poca energia (corrente elettrica domestica) e per alcuni di essi è sufficiente l’energia fornita dal campo magnetico terrestre.
Altra informazione (o meglio prescrizione) comune per tutte le aziende è che, a garanzia del corretto funzionamento, tutti i dispositivi devono essere posizionati rispetto alla pianta dell’unità immobiliare in posizione baricentrica.
L’informazione più importante fornita dalle aziende produttrici è che il funzionamento dei propri dispositivi è stato brevettato, verificato in laboratorio e certificato da un ente riconosciuto.
Ricordiamo che la verifica in laboratorio prevede il posizionamento dei dispositivi in un ambiente ideale di piccole dimensioni (senza la presenza di persone, arredi ed elettrodomestici) e il loro funzionamento per un periodo limitato di tempo.
Completamente diversa è la situazione reale in cui l’ambiente (unità immobiliare) può avere una pianta non regolare e presentare al suo interno persone, arredi ed elettrodomestici. In una situazione reale i dispositivi si trovano inevitabilmente ad operare in una situazione diversa da quella ideale del laboratorio e si possono quindi manifestare i relativi limiti di funzionamento.
Nella valutazione oggettiva di questi dispositivi elettromagnetici preferiamo parlare degli “effetti” che sono in grado di apportare all’ambiente (in termini di asciugatura delle murature) e alle persone presenti (per lunghi periodi).
1 Effetto psicologico notevole
Le persone decidono di installare i dispositivi elettromagnetici presso la propria abitazione, confidando che questi possano risolvere in breve tempo il problema dell’umidità di risalita nelle murature, e cercando di allontanare il pensiero del loro principio di funzionamento (elettromagnetismo) e del ripristino degli intonaci ammalorati (che dovrà comunque essere effettuato in un secondo momento).
2 Effetto estetico minimale
I dispositivi elettromagnetici per ragioni estetiche vengono quasi sempre posizionati in un disimpegno (a parete o a soffitto); in alcuni casi la loro posizione non risulta più perfettamente baricentrica rispetto alla pianta dell’unità immobiliare, limitandone il corretto funzionamento.
3 Effetto ambientale reversibile
Quello che viene definito dalle aziende come un vantaggio ovvero la reversibilità del funzionamento è in realtà uno svantaggio. Infatti nel caso di furto, danneggiamento o semplicemente cattivo funzionamento dei dispositivi installati, il problema dell’umidità di risalita si ripresenta in breve tempo su tutte le murature.
4 Effetto ambientale superficiale
Da quanto dichiarato dalle aziende produttrici i dispositivi richiedono poco energia; quindi presumiamo che l’effetto del campo elettromagnetico sulle murature più lontane rispetto ai dispositivi sia decisamente superficiale (sarebbe meglio che sia un poco più invasivo; ricordiamo però che l’invasività per tali aziende è vista come uno svantaggio).
5 Effetto ambientale irregolare
Dal momento che la pianta di un’unità immobiliare è quasi sempre irregolare (per la presenza di murature di spessore differente e a distanza variabile rispetto alla posizione baricentrica), l’effetto del campo elettromagnetico generato dai dispositivi potrà essere più significativo su alcune murature e meno su altre.
6 Effetto ambientale parziale
Abbiamo visto che tutti gli elettrodomestici e tutti i corpi caldi sono in grado di emettere radiazioni elettromagnetiche, a cui si aggiungono tutte le radiazioni emesse dai sistemi di comunicazione. Anche se non è nota la frequenza (o le frequenze) delle radiazioni elettromagnetiche emesse dai dispositivi all’oggetto, è probabile che si possano verificare fenomeni di interferenza (nel caso in cui si sovrappongono due onde elettromagnetiche con la medesima frequenza) con le altre radiazioni presenti nell’ambiente. In caso di interferenza l’effetto del campo elettromagnetico generato dai dispositivi su alcune murature sarà parziale se non quasi nullo.
7 Effetto ambientale incompleto
Come abbiamo visto nel caso dell’elettrosmosi, con il procedere dell’asciugatura della muratura si riduce la quantità d’acqua che consente alla corrente elettrica (indotta dal campo elettromagnetico emesso dai dispositivi) di attraversare la muratura. Di conseguenza il processo di asciugatura si arresta prima che la muratura sia di fatto completamente asciutta.
8 Effetto ambientale nullo
Esiste una situazione tale per cui l’effetto del campo elettromagnetico generato dai dispositivi è completamente nullo. Questo si verifica quando la muratura è stata consolidata in fase di ristrutturazione con l’inserimento di reti metalliche negli intonaci (situazione molto frequente nelle attuali ristrutturazioni in cui l’aspetto del consolidamento strutturale è fondamentale). Le reti metalliche applicate all’esterno della muratura costituiscono una gabbia di Faraday (definita come quell’involucro costituito da un materiale elettricamente conduttore in grado d'isolare l'ambiente interno da un qualunque campo elettromagnetico presente al suo esterno) ed impediscono alle radiazioni elettromagnetiche di investire la muratura.
9 Effetto biologico non trascurabile
Le radiazioni elettromagnetiche emesse dai dispositivi all’oggetto rientrano quasi sicuramente nell’ambito delle radiazioni non ionizzanti. Non ne conosciamo l’esatta frequenza ma possiamo immaginare, viste le dimensioni dei dispositivi, che l’intensità delle radiazioni emesse possa essere sicuramente maggiore di quella delle radiazioni emesse dai sistemi di comunicazione senza fili presenti nelle nostre abitazioni. Premesso che non possiamo al momento conoscere gli effetti di tali radiazioni elettromagnetiche sull’essere umano a lungo termine (ad esempio dodici ore ripetute ogni giorno dell’anno per dieci o più anni) possiamo però immaginare che qualche effetto lo possano avere anche a breve termine. Infatti, prendendo atto che il campo elettromagnetico generato dai dispositivi è efficace su una muratura umida, come è possibile che questo non possa avere alcun effetto sul corpo umano (che in termini di peso è costituito dal 60% di acqua)?
10 Effetto complessivo variabile
Alla luce dei punti precedenti possiamo affermare che l’effetto complessivo dei dispositivi elettromagnetici non sarà certamente il medesimo in tutte le unità immobiliari in cui vengono installati. L’effetto complessivo sarà più significativo in alcune situazioni e lo sarà molto meno in altre. Anche i controlli di verifica del buon funzionamento dei dispositivi, effettuati dai tecnici delle aziende produttrici, essendo ovviamente di parte, non evidenzieranno in modo oggettivo i risultati ottenuti.