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Cucine a induzione

Induktionsherd
Le cucine a induzione consentono di cucinare rapidamente, risparmiando energia. Per questi loro vantaggi sono impiegate da tempo nelle grandi aziende e sempre di più anche nelle economie domestiche private.
In questo tipo di cucine l’energia calorica è generata da campi magnetici a media frequenza. Essi attraversano il fondo delle pentole producendo energia elettrica che scalda il contenitore e il suo contenuto. Poiché una parte dei campi magnetici non è assorbita dalla pentola, nelle immediate vicinanze della cucina possono svilupparsi campi magnetici.
Per il momento non si sa se i campi magnetici generati dalle cucine a induzione costituiscano un rischio per la salute. L'uso appropriato della cucina può sicuramente contribuire a ridurli. Ecco alcune raccomandazioni utili in tal senso.

  • Utilizzare pentole il cui fondo corrisponde alla circonferenza della piastra: evitare l’uso di pentole di dimensioni inferiori. La piastra dev’essere interamente coperta da pentole di dimensioni corrispondenti, le quali vanno sempre posizionate al centro.
  • Non utilizzare pentole difettose dal fondo ricurvo, anche se possono essere scaldate senza problemi.
  •  In caso di prestazione ridotta, le persone che si pongono molto vicino alla cucina o toccano con il corpo il piano di cottura, dovrebbero privilegiare l'utilizzazione dei fornelli posteriori oppure di quelli anteriori ma mantenendo ridotta la prestazione.
  • Affinché l’energia sia trasmessa efficacemente dal fornello alla pentola è indispensabile utilizzare pentole concepite appositamente, sulle quali il fabbricante abbia indicato che sono adeguate per cucinare a induzione. Il set di pentole più idoneo è quello fornito insieme alla cucina.
  • Mantenendo una distanza di 5-10 cm dai fornelli si può ridurre sensibilmente l'intensità del campo magnetico cui si è esposti.
  • Non utilizzare mestoli in metallo per evitare che correnti derivate attraversino il corpo
  • Le persone con pace-maker o defibrillatori dovrebbero discutere con il proprio medico dell'opportunità di utilizzare una cucina a induzione.

Informazioni dettagliate

Da tempo, il riscaldamento di elementi elettricamente conduttivi per induzione trova molteplici applicazioni a livello industriale. Nelle abitazioni private questo principio è utilizzato soprattutto per le cucine, nelle quali il calore è prodotto direttamente nel fondo della pentola e non per conduzione attraverso la zona di cottura come avviene nelle cucine convenzionali. Le cucine a induzione presentano tutta una serie di vantaggi: rapidità di reazione e di prima cottura o ebollizione, riduzione dei tempi di cottura, risparmio di energia, minor rischio di scottature o d’incendi perché le zone di cottura non raggiungono alte temperature.

1. Informazioni tecniche

Frequenza: 20 – 100 kHz
Potenza: fino a 7500 W

Principio della cottura a induzione
Ogni piastra della cucina a induzione contiene una bobina induttrice attraverso la quale scorre una corrente alternata a media frequenza (20 – 100 kHz). Questa corrente genera un campo magnetico della stessa frequenza, il quale attraversa senza ostacoli il piano di cottura di vetroceramica e s’infiltra nella pentola situata sul piano di cottura (figura 1). Il campo magnetico crea nel fondo della pentola elettricamente conduttivo una corrente circolare (corrente parassita). Questo principio è detto induzione. Il fondo delle pentole è fabbricato con un materiale in cui, alla frequenza utilizzata, la corrente parassita perde notevolmente calore. Questo fenomeno avviene nei materiali magnetici, particolarmente permeabili. Il loro campo alternato è spinto sulla superficie esterna del fondo della pentola (effetto pelle) aumentando la resistenza e producendo di conseguenza un maggiore riscaldamento. Inoltre, il campo magnetico alternato genera demagnetizzazioni nei fondi delle pentole, le quali contribuiscono a loro volta a produrre calore (perdite per isteresi) [1].
induktionskochherd
induktionskochherd
 1 Bobina induttrice  5 Plancia comandi
 2 Sensore termico  6 Fondo di pentola in materiale ferromagnetico
 3 Isolazione  7 Campo elettomagnetico alternato
 4 Piano di cottura di vetroceramica  
Formazione dei campi di dispersione
Il campo magnetico non raccolto dalla pentola attraverso l’induzione è detto campo di dispersione. Esso si forma soprattutto se la superficie della pentola non copre totalmente la zona di cottura [3]. Considerato che la corrente parassita genera a sua volta un campo magnetico nel fondo della pentola che contrasta il campo magnetico del fornello, quest'ultimo e il campo di dispersione vengono indeboliti.

Formazione delle correnti derivate  
La bobina induttrice e la pentola sulla piastra creano un condensatore elettrico. Accendendo la bobina induttrice la pentola si carica elettricamente. Se una persona la tocca, una leggera corrente (corrente derivata) può percorrere il suo corpo [7].

Potenze tipiche
Negli apparecchi concepiti per l’uso privato sono previste generalmente quattro zone di cottura con potenze che variano dai 1200 ai 3600 Watt. Nelle cucine a incasso la potenza totale è di ca. 7500 Watt. Per una prima rapida cottura o per scaldare l’acqua i fornelli possono essere azionati per breve tempo con una potenza supplementare (booster o funzione power).

Regolazione della potenza termica
La potenza termica può essere regolata con diversi metodi che incidono sulle proprietà dei campi magnetici. Metodi più comuni:
  • Regolazione attraverso la frequenza della rete alternata: La cucina a induzione costituisce un circuito elettrico oscillante che raggiunge la massima potenza alla frequenza di risonanza. Se la frequenza non corrisponde più alla frequenza di risonanza, la corrente e la potenza si indeboliscono (es: potenza massima alla frequenza di risonanza di 17,5 kHz, un quarto della potenza a 41,7 kHz).
  • Regolazione a modulazione di larghezza d’impulso: La potenza è regolata in modo tale che a livelli di cottura bassi il campo magnetico si inserisca e si disinserisca periodicamente. A tale scopo è lanciato un impulso a intervalli di 2 secondi la cui durata varia a seconda della potenza selezionata. I campi magnetici che ne risultano sono pulsati con una frequenza di 0,5 Hz e una durata di impulso variabile.

2. Esposizione della persona ai fornelli a campi magnetici di dispersione

Nel 2006, su mandato dell’UFSP sono stati misurati i campi di dispersione magnetica di due modelli di cucine a induzione a incasso con quattro zone di cottura (piastra 1 e piastra 2) nonché di un potente apparecchio mobile con una zona di cottura (piastra 3) [3].
Conformemente alla norma vigente [4] le cucine a induzione utilizzate con pentole adeguate, dalle dimensioni corrette e posizionate al centro della piastra devono rispettare il valore limite raccomandato dalla ICNIRP (Commissione internazionale per la protezione dalle radiazioni non ionizzanti) di 6,25 microtesla (µT) a una distanza di 30 cm. Tutti gli apparecchi misurati soddisfano questi requisiti.
Nell’uso giornaliero può però capitare che queste condizioni non siano rispettate. È stato quindi esaminato l’influsso esercitato dal funzionamento contemporaneo di più piastre o di pentole inadeguate o scentrate sui campi di dispersione. I campi magnetici sono stati determinati a una distanza da 1 a 30 cm dal bordo del piano di cottura in vetroceramica, in quanto nella pratica non sempre può essere rispettata la distanza minima di 30 cm: si pensi in particolare alle donne incinta, ai bambini e alle persone di bassa statura.

Uso contemporaneo di più piastre
Le misurazioni hanno rivelato che accendendo contemporaneamente più piastre i campi di dispersione generati in prossimità della cucina non aumentano significativamente rispetto all’uso di un unico fornello.

Pentola adeguata o inadeguata
Le misurazioni sono state fatte con pentole adeguate e inadeguate, posizionate al centro della piastra.

  • Pentole adeguate: sono adeguate le pentole concepite per l’uso su cucine a induzione E il cui diametro corrisponde alla superficie della zona di cottura.
  • Pentole inadeguate: sono inadeguate le pentole non concepite per l’uso su cucine a induzione OPPURE il cui diametro non corrisponde alla superficie della zona di cottura.
Utilizzando pentole inadeguate i campi di dispersione risultano fino a 3,5 volte superiori a quelli generati dall’uso di pentole adeguate (figura 2).
campo magnetico
Figura 2: Sono stati misurati i campi di dispersione generati dall’impiego di pentole adeguate e inadeguate, posizionate al centro della piastra a una distanza da 1 a 30 cm.
Pentola centrata o scentrata
Una cucina a induzione si disinserisce automaticamente non appena la pentola viene tolta dalla piastra. Nelle misurazioni sono stati messi a confronto i campi di dispersione generati dall’impiego di pentole, adeguate, perfettamente centrate con quelli determinati da pentoleadeguate, talmente scentrate da non consentire alla cucina di spegnersi. La figura 3 dimostra che se la pentola è scentrata il campo di dispersione aumenta fino a 5 volte.
campo magnetico
Figura 3: Sono stati misurati i campi di dispersione delle pentole adeguate, centrate e adeguate scentrate a una distanza da 1 a 30 cm.
Pentola adeguata e centrata o inadeguata e scentrata
La figura 4 mette a confronto i campi di dispersione di una pentola adeguata ma scentrata con quelli di una pentola inadeguata e scentrata (peggiore dei casi). I campi di dispersione nello scenario peggiore sono fino a 9,5 volte più elevati di quelli generati da un uso della cucina conforme alle norme.
campo magnetico
Figura 4: Sono stati misurati i campi di dispersione delle pentole adeguate e centrate e quelli delle pentole scentrate e inadeguate a una distanza da 1 a 30 cm.
Influsso della distanza sui campi di dispersione
Più ci si avvicina al piano di cottura e più i campi di dispersione aumentano. A una distanza di 30 cm il valore limite di 6,25 microtesla (µT) raccomandato dalla ICNIRP è rispettato da tutti i modelli. Alla distanza di 1 cm dall’estremità del piano di cottura il campo di dispersione supera invece questo valore nella maggior parte dei casi. I campi di dispersione raggiungono il valore di riferimento a una distanza compresa tra < 1 e 12 cm con pentole adeguate e tra < 1 cm e 20 cm con pentole inadeguate. Tutte le misurazioni sono state effettuate con la massima potenza calorifica e quindi in condizioni estreme (worst case). Lo stesso vale per la distanza di 1 cm che nella realtà quotidiana non si verifica praticamente mai. Con una distanza di 5-10 cm - molto frequente nella prassi - e un'utilizzazione appropriata della pentola (come il posizionamento centrale) il valore di riferimento ICNIRP è rispettato in tutte le misurazioni.

3. Esposizione della persona ai fornelli con correnti corporee indotte

Il campo magnetico che si forma in prossimità delle piastre a induzione genera correnti elettriche che scorrono nel corpo della persona ai fornelli. Per evitare effetti gravi, come infiammazioni nervose e muscolari, tali correnti non devono superare i valori limite corrispondenti della ICNIRP per la popolazione generale. 

Le correnti corporee non sono misurabili direttamente, ma devono essere calcolate mediante simulazioni al computer, utilizzando come modello persone virtuali. Su mandato dell'UFSP, la fondazione per la ricerca IT'IS di Zurigo ha eseguito queste simulazioni con modelli di persone, posti direttamente davanti ai tre fornelli a induzione misurati, che cucinano con pentole appositamente concepite per l'induzione e centrate in modo ottimale. Le simulazioni delle correnti prendono in considerazione, oltre all'influenza dei campi magnetici, anche il sesso, l'età, la costituzione, l'anatomia, le proprietà tessutali e il portamento dei seguenti modelli di persone:

  • donna, 26 anni, statura 1,60 m, peso 58 kg, non incinta;
  • donna , 26 anni, statura 1,60 m, incinta al terzo, settimo e nono mese;
  • feti di tre, sette e nove mesi;
  • bambina, 5 anni, statura 1,08 m, peso 18 kg;
  • bambino, 6 anni, statura 1,17 m, peso 20 kg;
  • ragazzo, 14 anni, statura 1,65 m, peso 50 kg;
  • uomo, 34 anni, statura 1,74 m, peso 70 kg;
  • uomo, 37 anni, statura 1,78 m, peso 120 kg.

Sono state simulate le correnti in tutto il corpo e, specificatamente, nel sistema nervoso centrale (cervello e midollo spinale), di modelli di persone in piedi davanti al bordo del piano di cottura. Normalmente, in questa posizione le persone sono distanti alcuni centimetri dai fornelli, integrati nel piano di lavoro o posti sopra di esso. Per la simulazione si è ipotizzato che i modelli di persone cucinano con pentole concepite appositamente per l'induzione e posizionate al centro della zona di cottura, coprendola completamente. Nelle figure 5 e 6 sono illustrate le esposizioni massime constatate con riferimento al valore limite.


Figura 5: Esaurimento del valore limite per correnti corporee in tutto il corpo di modelli di persone poste direttamente di fronte al piano della cucina, davanti alle piastre a induzione. Il 100 per cento corrisponde al valore limite per la popolazione generale. Le piastre 1 e 2 sono incassate, mentre la piastra 3 è un apparecchio mobile per uso professionale.

Figura 6: Esaurimento del valore limite per correnti corporee nel sistema nervoso centrale di persone modello poste direttamente di fronte al piano della cucina, davanti alle piastre a induzione. Il 100 per cento corrisponde al valore limite per la popolazione generale. Le piastre 1 e 2 sono incassate, mentre la piastra 3 è un apparecchio mobile per uso professionale. SNC = Sistema nervoso centrale.

Per quanto riguarda le due piastre incassate, dai risultati emerge che nella maggioranza delle persone modello il valore limite per le correnti corporee è rispettato o esaurito, mentre le correnti corporee nella donna incinta al nono mese e nel bambino di 6 anni superano il valore limite. L'apparecchio mobile per uso professionale più potente genera correnti corporee che, nella maggior parte dei casi, superano il valore limite (figura 5). Le correnti nel sistema nervoso centrale si situano in tutte le persone modello al di sotto del valore limite (figura 6).

4. Effetti sulla salute

Per ora non esistono studi specifici sugli effetti a lungo termine provocati dalle cucine a induzione sulla salute. Secondo l'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) [6] per i campi magnetici di media frequenza non vi sono indicazioni convincenti relative agli effetti a lungo termine sulla salute. Per escludere effetti acuti, quali stimolazioni muscolari e nervose, l'ICNIRP ha definito il suo valore limite per la densità di corrente nel corpo in modo tale che sia cinquanta volte inferiore alla soglia di eccitabilità del sistema nervoso[5]. Attenendosi ai consigli riportati sotto «Rischi per la salute e prevenzione» può essere certamente assicurato il rispetto della raccomandazione relativa al valore limite dell'ICNIRP.

Influsso sui dispositivi elettronici impiantabili 
Alcuni studi hanno analizzato l'influsso esercitato dalle cucine a induzione sui dispositivi elettronici impiantabili [7-10]. Non è escluso che campi magnetici dispersi generati da cucine a induzione possano avere a breve distanza un'influenza sui dispositivi medici elettronici impiantati nel corpo umano, come dimostrato per gli stimolatori cardiaci [10].  Nel caso dei pace-maker unipolari vanno considerate anche le correnti derivate. Alle persone con pace-maker unipolari si consiglia di non toccare per lungo tempo le pentole e di non utilizzare mestoli in metallo [7]. Le persone con dispositivi elettronici impiantabili dovrebbero attenersi scrupolosamente alle avvertenze di sicurezza del fabbricante e discutere con il proprio medico dell'opportunità di usare una cucina a induzione. Utilizzando correttamente tali cucine, la probabilità che esse possano provocare una disfunzione dell'impianto è pressoché minima.

5. Disciplinamento giuridico

Le cucine a induzione sono considerate prodotti a bassa tensione e come tali disciplinate in Svizzera nell’ordinanza sui prodotti elettrici a bassa tensione [11]. In virtù di quest’ordinanza, in condizioni di impiego conformi alle disposizioni e, per quanto possibile, anche in condizioni prevedibili di impiego non corretto o, ancora, in presenza di guasti prevedibili, i prodotti a bassa tensione non devono mettere in pericolo persone o cose. Inoltre, i prodotti a bassa tensione possono essere immessi in commercio soltanto se sono conformi ai requisiti principali concernenti la sicurezza e la protezione della salute della direttiva europea (CE) «bassa tensione».
Un fabbricante che immetta in commercio un prodotto a bassa tensione deve poter presentare una dichiarazione di conformità dalla quale risulti che il prodotto è conforme ai requisiti principali. I requisiti principali dei singoli prodotti sono stabiliti in norme tecniche: per i campi elettromagnetici di elettrodomestici è applicabile la norma EN 62233 [4]. I rispettivi criteri di conformità sono identici alle raccomandazioni della ICNRP sul valore limite [5]. 
In mancanza di controlli di mercato approfonditi, in Svizzera è il fabbricante stesso a rispondere dell'adeguatezza del suo apparecchio ai criteri di conformità. Le autorità verificano il rispetto delle disposizioni mediante esami retroattivi per campionatura sul mercato.

6. Bibliografia

1. Llorente S et al. A comparative study of resonant inverter topologies used in induction cookers. Seventeenth Annual IEEE Applied Power Electronics 2, 1168-1174. 2002.
2. Gaspard JY et al. Cuisson par induction: une nouvelle génération de systèmes inducteurs. Proceedings of Congrès Eurpéen L’induction et ses applications industrielles. 1991
3. Clementine Viellard et al. B-field exposure from induction cooking appliances. ITIS-Foundation, Zurich, July 2006. Rapporto IT'IS. Vedi "Documenti"
4. SN EN 62233 «Apparecchi per uso domestico e similare – campi elettromagnetici – metodo per la valutazione e le misure»
5. ICNIRP. Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic and electromagnetic fields up to 300 GHz. Health Phys. 75: 494-521. 1998. Vedi "Ulteriori informazioni"
6. WHO: Extremely Low Frequency Fields. Environmental Health Criteria Monograph No.238, 2007. Vedi "Ulteriori informazioni"
7. Irnich W, Bernstein AD. Do induction cook tops interfere with cardiac pacemakers? Europace. 2006; 8: 377-84.
8. Binggeli C et al. Induction ovens and electromagnetic interference: what is the risk for patients with implantable cardioverter defibrillators? J Cardio-vasc.Electrophysiol. 2005; 16: 399-401.
9. Rickli H et al. Induction ovens and electromagnetic interference: what is the risk for patients with implanted pacemakers? Pacing Clin Electrophysiol.2003, 26:1494-7.
10. Hirose M et al. Electromagnetic interference of implantable unipolar cardiac pacemakers by an induction oven Pacing Clin.Electrophysiol. 2005;28:540-8
11. RS 734.26: Ordinanza del 9 aprile 1997 sui prodotti elettrici a bassa tensione (OPBT). Vedi "Ulteriori informazioni" 

Messaggio per lo specialista: emf@bag.admin.ch
Aggiornato l'ultima volta il: 08.11.2011

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