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La gabbia di Faraday

Un dispositivo fisico che protegge ciò che si trova al suo interno da campi elettrici e onde elettromagnetiche esterne. È costituita da una struttura conduttiva, che distribuisce uniformemente le cariche elettriche su di essa e blocca i campi elettrici esterni.
Come funziona: Quando un campo elettrico o un’onda elettromagnetica colpisce la gabbia, le cariche elettriche nel materiale conduttore si ridistribuiscono, annullando il campo all’interno.

Questo fenomeno è basato sui principi dell’elettrostatica, secondo cui il campo elettrico in un conduttore in equilibrio è nullo.

Utilizzi in ambito sanitario:

  • Schermatura elettromagnetica: Nelle stanze di risonanza magnetica (RM), una gabbia di Faraday protegge l’ambiente interno da interferenze esterne (ad esempio, segnali radio o campi elettromagnetici), garantendo che le immagini diagnostiche siano nitide e prive di disturbi.
  • Protezione di apparecchiature mediche: Alcuni dispositivi elettronici sensibili, come elettrocardiografi (ECG) o elettroencefalografi (EEG), vengono schermati per evitare che i segnali esterni interferiscano con le loro misurazioni.
  • Sicurezza per il personale e i pazienti: In ambienti con macchinari ad alta potenza o che generano campi elettromagnetici intensi, la gabbia di Faraday protegge le persone da esposizioni dannose.
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Soluzioni Innovative e Servizi Completi per Gabbie di Faraday

Sitec Innovation, grazie alla vasta esperienza e alle competenze diversificate consentono a Sitec Innovation
Systems di ideare e realizzare soluzioni "chiavi in mano" di Gabbie di faraday, Grazie a una lunga esperienza nel settore delle strutture e degli impianti sanitari avanzati. È in grado di fornire i seguenti servizi:
  • Analisi preliminare di fattibilità.
  • Progettazione esecutiva
  • Progettazione e realizzazione di Gabbie di Faraday
  • Progettazione e realizzazione di schermature magnetiche
  • Progettazione e realizzazione del tubo di Quench
  • Progettazione e installazione degli impianti elettrici e di illuminazione
  • Progettazione e installazione degli impianti per gas medicali e tecnici
  • Progettazione e installazione degli impianti aeraulici
  • Installazione di sistemi di controllo dell’ossigeno
  • Installazione sistemi di emergenza e monitoraggio
  • Consulenza per la verifica dell’installabilità delle apparecchiature mediche
  • Consulenza sulla compatibilità elettromagnetica
  • Consulenza in radioprotezione.

La gabbia di Faraday proposta da Sitec Innovation innovation

La gabbia di Faraday proposta da Sitec Innovation Systems prevede la realizzazione di una struttura autoportante interamente realizzata in alluminio  e giuntata meccanicamente attraverso l’utilizzo di bulloni in acciaio zincato.

La soluzione proposta punta sulle peculiarità dell’alluminio in particolare: alle sue ottime caratteristiche meccaniche ulteriormente aumentate dal disegno specifico impresso tramite piegatrici, interamente progettato da Sitec, con pannelli pareti dello spessore di 3 mm e pannelli inferiori e superiori dello spessore di 2 mm; Ad un’ottima conducibilità elettrica propria dell’allumino, coniugata alla capacità amagnetiche del metallo, all’altissima resistenza ai fenomeni di corrosione, deformazione per assorbimento di umidita e di deterioramento. La coniugazione di queste caratteristiche rendono le gabbie di Faraday di Sitec Innovation Systems

La coniugazione di queste caratteristiche rendono le gabbie di faraday Sitec:

  • Altamente performanti,
  • durevoli nel tempo,
  • facili da manutenzionare

Componenti principali

Per un’efficace attenuazione delle onde elettromagnetiche con una frequenza compresa fra 1 e 100 MHz, la gabbia di Faraday deve disporre di diversi componenti come uno schermo metallico amagnetico tale da garantire una continuità elettrica su tutta la superficie della struttura schermante, ciò non riguarda solo i pannelli autoportanti in alluminio ma anche altri componenti come:
La finestra Schermata

La finestra visiva per l’osservazione all’interno della sala esami è realizzata con doppio cristallo temperato, con interposta doppia rete metallica schermante sottovuoto

 

 

Articolo Finestra di schermatura MRI
Dimensioni Personalizzabili in base al progetto
Materiale Rete metallica di rame + vetro (5 mm+8 mm)
Materiale telaio Legno/lega di alluminio + fogli di rame
Frequenza di schermatura (10-130 MHz) 90/100 db

(10-130 MHz) 90/100db

La porta schermata

Si tratta di una porta realizzata in rame, alluminio e metalli non magnetici, progettata in modo da eliminare fessure e discontinuità tali da compromettere le prestazioni della gabbia, provvista di un doppio maniglione di sicurezza e di guarnizioni elastiche in rame-berillio. Essa e caratterizzata per un elevato potere schermante, da un’apertura agevolata e non ha sistemi di chiusura a camme.

Caratteristica Descrizione
Articolo Porta RF MRI
Dimensioni Personalizzabili in base al progetto
Materiale Rame, alluminio e metalli NON magnetici
Frequenza di schermatura (10-130 MHz) 90/100 dB
Peso 120 kg (±5 kg)
filtri elettrici

Il passaggio dei cavi di alimentazione all’interno dello schermo avviene attraverso opportuni filtri elettrici, collaudati in conformità alle Normative MIL–STD-220 A. Essi vengono installati all’esterno della camera schermata, su un apposito pannello precedentemente forato.
Con una frequenza di schermatura che va da i 90-100 db da 1 a 100 MHz

filtri a nido d'ape

La ventilazione all’interno della schermatura è assicurata attraverso opportuni filtri a nido d’ape. Tali sono giuntati meccanicamente ai pannelli attraverso bulloneria. Essi hanno una dimensione personalizzabile in base al progetto,
per determinare un regime di 10 ricambi/ora e una bassa rumorosità dell’aria nelle canalizzazioni dell’impianto di condizionamento.

Guide d’onda

In alcuni punti della gabbia possono esserci delle guide d’onda, sono dei tubi in ottone di opportuna lunghezza che, fino ad una certa frequenza di lavoro, si comportano come una guida d’onda: pertanto eventuali tubi di gomma, come quelli per il trasporto di gas medicinali (ossigeno e protossido di azoto), devono passare qui.

Pavimentazione della Sala Esami

La pavimentazione è composta da teli elettroconduttivi in PVC. Le giunzioni sono fresate e sigillate mediante saldatura a caldo. Il battiscopa in PVC, alto circa 10 cm, completa la struttura. Questo sistema è progettato per garantire la continuità elettrica e ridurre il rischio di accumuli elettrostatici.

Rivestimento delle pareti

Le pareti della sala esami RM sono rivestite con pannelli ignifughi realizzati in materiali compositi, come truciolato nobilitato o laminati plastici di colore chiaro su supporti di media densità. Questa soluzione è adottata per facilitare interventi futuri, quali modifiche strutturali, riparazioni o l’installazione di nuovi impianti, senza compromettere l’integrità delle schermature e riducendo al minimo i costi e i tempi di lavoro.
I pannelli di rivestimento sono fissati alla schermatura mediante una struttura composta da listelli in legno e supporti in alluminio.

Controsoffitto

Il controsoffitto, fondamentale per integrare gli impianti del sistema RM, è costituito da pannelli modulari in cartongesso o fibra minerale, supportati da una struttura metallica amagnetica. Su richiesta del committente, è possibile utilizzare materiali alternativi.
All’interno del controsoffitto sono alloggiate le condotte per la distribuzione dell’aria, realizzate in pal, trovano spazio anche le guaine ignifughe che proteggono i cavi elettrici destinati all’alimentazione dei punti luce.
La sospensione del controsoffitto è garantita da pendini regolabili in altezza, fissati a punti di ancoraggio appositi. La regolazione avviene tramite mollette di serraggio, che consentono di adattare la posizione con precisione. Di norma, il controsoffitto è installato a un’altezza di circa 2,70 metri dal pavimento, garantendo un perfetto equilibrio tra funzionalità e accessibilità per eventuali interventi di manutenzione.

La schermatura magnetica

La schermatura magnetica di un locale prevede l’installazione di apposite lastre realizzate in acciaio al silicio o ferro dolce sulle superfici che delimitano la sala RM. Questi materiali, grazie alle loro proprietà magnetiche, permettono di ridurre la dispersione del campo magnetico e di garantire un efficace confinamento, migliorando la sicurezza e le prestazioni
dell’impianto.
Sitec Inovation Systems utilizza il software COMSOL Multiphysics per progettare schermature magnetiche destinate ai sistemi RM, assicurando un efficace contenimento del campo magnetico in base alle caratteristiche specifiche del sito. Questo software, basato
sull’analisi degli elementi finiti, consente di simulare con precisione il comportamento dei campi elettromagnetici sia in due che in tre dimensioni.

Grazie a sofisticati modelli di materiali e avanzate tecniche di calcolo, è possibile condurre studi approfonditi e sviluppare soluzioni di schermatura per ambienti con magneti permanenti o bobine superconducenti.

Sitec Inovation Systems dispone di workstation ad alte prestazioni che permettono di simulare e ottimizzare lo spessore delle schermature magnetiche, garantendo il contenimento del campo magnetico disperso entro superfici e
volumi predefiniti, oltre a mantenere l’omogeneità del campo.

In base alle specifiche dell’apparecchiatura, l’azienda progetta e installa sistemi di confinamento magnetico su misura, assicurando soluzioni efficaci

Tubazione di Quench

Progettato e realizzato da Sitec Inovation Systems in conformità con gli standard e le normative legali di sicurezza e ottimizzato per consentire la migliore soluzione di installazione. È composto da un tubo in acciaio inossidabile con coibentazione termica e copertura protettiva in alluminio.

Pannelli umanizzati

Effetti visivi a parete o a soffitto coinvolgenti ed estremamente realistici.
I pannelli retroilluminati di materiale amagnetico creano una parete o un soffitto senza limiti per le dimensioni.

Le immagini raffigurate evocano sensazioni piacevoli ed alleviano la tensione del paziente durante l’esame.

Le prove

Le prove di schermatura della camera schermante vengono realizzate da tecnici qualificati.
Il sistema solitamente utilizza un generatore di segnale e un analizzatore di spettro, un’antenna trasmittente ed una antenna ricevente.
Le verifiche di efficienza della schermatura viene effettuata in corrispondenza dei seguenti punti

Le modalità di collaudo sono ispirate alla norma di riferimento MIL STD 285 o alla IEEE 299.

Le apparecchiature utilizzate sono tarate secondo UNI EN 45001 e servono per verificare che l’attenuazione della camera sia migliore o uguale a quelle previste nelle specifiche delle case costruttrici delle apparecchiature .

Nel nostro caso sono stati utilizzati i dispositivi “ MPB SEMS B VND” posti rispettivamente a 300 mm dal punto interessato, con una frequenza intorno ai 40/70 MHz (1.5 tesla) con risultati ottimali come riportati in pianta.