Disturbi elettromagnetici: origini, impatti e mitigazione

I disturbi elettromagnetici (EM), noti anche come interferenze elettromagnetiche (EMI), possono compromettere il normale funzionamento di un dispositivo elettronico, causando blocchi o errori nei segnali e rappresentano un problema significativo nell’industria moderna.

In questo articolo, cercheremo di andare un po’ nello specifico per capire meglio di cosa si parla.

[INDICE]

1. Cause dei disturbi elettromagnetici
2. Conseguenze e rischi
3. Soluzioni e misure di mitigazione
4. I test di compatibilità elettromagnetica (EMC)
5. Perché i test EMC sono fondamentali
6. L’importanza della prevenzione

Le sorgenti dei disturbi elettromagnetici possono essere classificate in interne ed esterne:

• sorgenti esterne: includono onde radio, segnali RF, fulmini e altri eventi elettromagnetici ambientali
• sorgenti interne: derivano da componenti elettronici, motori, alimentatori switching o scariche elettrostatiche

Nel contesto industriale, le apparecchiature generatrici sono le principali responsabili, come:

• grandi macchinari, motori elettrici, saldatrici a punto e ad arco, forni (sorgenti di potenti campi elettromagnetici)
• sistemi di automazione e VFD (verificatori di frequenza) utilizzati per controllare la velocità dei motori; generano rumore ad alta frequenza a causa della commutazione dei transistor
• carichi elettrici, i cui collegamenti o scollegamenti possono causare fluttuazioni di tensione e disturbi sulla rete elettrica
• interferenze interne dove ogni circuito elettrico genera campi elettrici e magnetici, che possono interferire con i componenti vicini all’interno della stessa apparecchiatura

Le conseguenze dei disturbi elettromagnetici possono avere diverse sfaccettature e livelli di gravità. La presenza di malfunzionamenti piuttosto critici può portare ad errori nei sistemi di controllo e monitoraggio, oppure ad arresti improvvisi nelle linee di produzione. Le manifestazioni più comuni riguardano dispositivi che si bloccano, inviano dati incompleti o interferiscono con altri prodotti in ambienti condivisi.

Oltre a ciò, queste interferenze possono rappresentare un rischio per la sicurezza, influenzando, per esempio, sistemi di allarme o di controllo di processi pericolosi, mettendo quindi a rischio la sicurezza degli operatori (è il caso di molte situazioni che presentano una collaborazione uomo-macchina. tipiche dell’industria 4.0).

Per poter contrastare efficacemente i disturbi elettromagnetici vi sono diverse strategie. In particolare per le apparecchiature industriali, che devono soddisfare standard rigorosi come la IEC 61000, la soluzione più ottimale è rappresentata dai test di compatibilità elettromagnetica (EMC).

I test EMC sono la risposta tecnica per affrontare i disturbi elettromagnetici, verificando sia le emissioni che l’immunità dei dispositivi: in poche parole, essi permettono di verificare sia che il dispositivo non emetta disturbi, sia che sia resistente ai disturbi esterni.

I principali test EMC includono:

• Emissioni irradiate: misurano le interferenze che il dispositivo irradia nell’ambiente
• Emissioni condotte: misure dei disturbi emessi attraverso le linee di alimentazione o di connessione
• Immunità irradiata: verifica se il dispositivo riesce a operare correttamente sotto stimoli elettromagnetici irradiati
• Immunità condotta: verifica la resilienza alle interferenze condotte attraverso cavi o linee di alimentazione
• Altri test specifici: ESD, burst, surge, armonie, flicker, variazioni di tensione

Vi sono diversi motivi per cui è essenziale considerare i test EMC in fase di progettazione di un macchinario. Innanzitutto per l’affidabilità operativa: i test EMC, infatti, garantiscono che il macchinario funzioni senza malfunzionamenti causati da disturbi sia interni che esterni. Un secondo punto riguarda proprio la sicurezza, specialmente per quanto riguarda dispositivi critici come quelli medicali.

Infine, un ulteriore aspetto da non sottovalutare riguarda la conformità normativa. Infatti, i test EMC sono obbligatori in molti mercati; per fare un esempio, la direttiva 2014/30/UE richiede che i prodotti, al fine di ottenere la marcatura CE, siano immuni ai disturbi.

È cruciale preventivare questi test e non effettuarli solo quando c’è necessità o urgenza in seguito al verificarsi di un problema. Quando si pianifica il budget di progettazione della macchina, è importante inserire anche questi test, in modo da risolvere l’eventuale problema all’origine e non ritrovarsi con delle brutte sorprese all’ultimo. 

I disturbi elettromagnetici sono una sfida inevitabile negli ambienti industriali moderni: possono provocare malfunzionamenti, compromettere la sicurezza e causare significative perdite economiche.

Per questo motivo è fondamentale comprenderne le cause, valutarne gli effetti e adottare misure di mitigazione efficaci, come schermature, filtri o soluzioni software. I test EMC rappresentano il passaggio tecnico chiave per garantire che le apparecchiature risultino affidabili, sicure e conformi alle normative e, perciò, andrebbero considerati già nelle prime fasi di progettazione.