Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica IE – 0502 Proyecto Eléctrico Mediciones de campo eléctrico en el área metropolitana Por: Walter Montero Amador Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Abril del 2007 Mediciones de campo eléctrico en el área metropolitana Por: Walter Montero Amador Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de: BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA Aprobado por el Tribunal: _________________________________ Ing. Víctor Hugo Chacón Prendas Profesor Guía _________________________________ Ing. Diego Castro Profesor lector ____________________________ Ing. Guillermo Rivero Profesor lector ii Índice General ÍNDICE DE TABLAS...............................................................................................................................IV ÍNDICE DE FIGURAS..............................................................................................................................V NOMENCLATURUNIDADESA..........................................................................................................VIII VARIABLES Y CONSTANTES...............................................................................................................IX NOMENCLATURA....................................................................................................................................X CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN............................................................................................................1 1.1OBJETIVOS...............................................................................................................................................2 1.1.1Objetivo General..........................................................................................................................2 1.1.2Objetivos Específicos...................................................................................................................2 1.2 METODOLOGÍA........................................................................................................................................3 CAPÍTULO 2: PROBLEMÁTICA DE LOS CAMPOS ELÉCTRICOS Y BASES PARA LIMITAR LA EXPOSICIÓN........................................................................................................................................4 2.1ESTUDIOS SOBRE LOS EFECTOS DE LOS CAMPOS ELÉCTRICOS (0-100KHZ).........................................................4 2.1.1Efectos en la reproducción..........................................................................................................4 2.1.2Estudios residenciales del cáncer................................................................................................5 2.1.3Estudios ocupacionales................................................................................................................6 2.1.4Estudios en voluntarios................................................................................................................6 2.1.5Estudios en animales y células....................................................................................................7 2.1.6Efectos indirectos de los campos eléctricos.................................................................................9 2.2ESTUDIOS SOBRE LOS EFECTOS DE LOS CAMPOS ELÉCTRICOS (100KHZ- 300GHZ)...........................................10 2.2.1Resultados en la reproducción...................................................................................................10 2.2.2Estudios de cáncer.....................................................................................................................11 2.2.3Estudios en voluntarios..............................................................................................................11 2.2.4Estudios en células y animales..................................................................................................12 2.2.5 Estudios con campos pulsantes y de amplitud modulada.........................................................13 2.2.6Efectos indirectos para campos eléctricos de alta frecuencia...................................................15 CAPITULO 3: RECOMENDACIONES PARA LIMITAR LA EXPOSICIÓN A CAMPOS ELÉCTRICOS...........................................................................................................................................17 3.1 RECOMENDACIONES DE LA ICNIRP.......................................................................................................21 3.2 NORMAS DE LA IEEE............................................................................................................................24 3.2.1Limitaciones para radiaciones de baja frecuencia....................................................................24 3.2.2Limitaciones para radiaciones de radiofrecuencia...................................................................28 CAPÍTULO 4: MEDICIÓN DE CAMPOS ELÉCTRICOS Y PARÁMETROS INVOLUCRADOS .....................................................................................................................................................................31 4.13 MEDICIONES DIRECTAS E INDIRECTAS......................................................................................................32 4.2 MEDICIONES INDIRECTAS: EL SAR.........................................................................................................33 4.2.1 El SAR como función de la frecuencia......................................................................................33 4.2.2 Cálculo de la conductividad del medio utilizando modelos de absorción de onda plana........37 4.2.3 Condiciones de frontera y valores de campos eléctricos internos............................................39 CAPÍTULO 5: MEDICIONES EXPERIMENTALES..........................................................................44 5.1 CONSIDERACIONES PRELIMINARES.............................................................................................................44 5.1.1 Características de la radiación...............................................................................................44 5.1.2 Distancia entre elementos........................................................................................................44 5.1.3 Estimación del campo esperado..............................................................................................45 5.1.4 Criterios de selección de sitios................................................................................................46 5.1.5 Altura de la medición...............................................................................................................46 5.16 Tiempos utilizados en las mediciones........................................................................................46 5.2 RESULTADOS OBTENIDOS.........................................................................................................................47 5.2.1 ICE, San Pedro: Sala de transmisiones internacionales..........................................................47 5.2.2 ICE, San Pedro: Terraza antenas de transmisión.....................................................................49 iii 5.2.3 Sabana: Radiobase 2x1............................................................................................................52 5.2.4 San José: Junta de Protección Social.......................................................................................54 5.2.5 San José: Radiobases RACSAICE, frente al Teatro Nacional..................................................57 5.2.6 Sabanilla: Radiobase UNED....................................................................................................58 5.2.7Laboratorio Escuela de Ingeniería Eléctrica: Radiación celular.............................................61 5.3 CÁLCULO DEL SAR A PARTIR DE CAMPOS ELÉCTRICOS EXTERNOS.................................................................67 5.3.1 Consideraciones generales.......................................................................................................68 5.5 ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS........................................................................................................73 CAPÍTULO 6: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................................78 BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................................82 APÉNDICE A: DESCRIPCIÓN Y USO DEL EQUIPO EMR-300......................................................88 A.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL EQUIPO DE MEDICIÓN EMR-300............................................................88 A5.21.1 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE MEDICIÓN.............................................................................................89 A.2.1 Interfaz gráfica ........................................................................................................................89 A.2.25.1.2 Controles..........................................................................................................................90 A5.2.32 Resultados según el modo de operación..............................................................................91 5A.3 CONFIGURACIÓN DE PARÁMETROS..........................................................................................................92 A5.3.1 El factor de calibración..........................................................................................................92 A5.3.2 El valor límite.........................................................................................................................93 A5.3.3 El tiempo promedio................................................................................................................93 A5.4 ALMACENAMIENTO DE DATOS................................................................................................................94 A5.4.1 Almacenamiento de datos manualmente................................................................................94 A5.4.2 Almacenamiento de datos automáticamente..........................................................................94 A5.4.3 Eliminar datos almacenados en memoria..............................................................................95 A5.4.4 Menú de memoria...................................................................................................................95 A.4.5 Almacenamiento de datos usando el modo promedio espacial................................................97 APÉNDICE B: PRÁCTICAS RECOMENDADAS PARA MEDICIÓN DE CAMPOS ELÉCTRICOS POTENCIALMENTE PELIGROSOS [31].................................................................99 B.1 PROBLEMAS COMUNES EN LA MEDICIÓN DE CAMPOS ELÉCTRICOS POTENCIALMENTE DAÑINOS.............................99 B.1.1 Características de la radiación electromagnética...................................................................99 B.1.2 Patrones de interferencia.......................................................................................................100 B.1.3 Campos reactivos cercanos...................................................................................................100 B.1.4 Problemas relacionados al promedio temporal y espacial...................................................100 B.1.5 Efectos del tamaño del sensor y las distancias relativas al mismo.......................................102 B.1.6 Efectos del tamaño del sensor y la distancia de mediciónProblemas relacionados al SAR. 103 B.1.7 Efectos del tamaño del sensor y la distancia de mediciónLimitaciones comunes asociadas al cálculo preciso del SAR...................................................................................................................103 B.2 INSTRUMENTACIÓN REQUERIDA PARA MEDICIÓN DE CAMPOS ELÉCTRICOS EXTERNOS........................................105 B.3 PRECAUCIONES EN LA TOMA DE MEDICIONES............................................................................................108 B.3.1 Efectos del tamaño del sensor y la distancia de mediciónConsideraciones preliminares....108 B.3.2 Precauciones antes y durante la medición............................................................................110 B.4 PROCEDIMIENTOS DE MEDICIÓN DE CAMPOS EXTERNOS..............................................................................111 B.4.1 Condiciones de onda plana y múltiples fuentes de radiación................................................111 B.4.2 Interacción entre la punta de prueba, reradiadores y radiadores activos............................112 B.4.3 La exactitud de las mediciones en función de la distancia entre la sonda de medición y reradiadores cercanos......................................................................................................................113 B.4.4 La exactitud de las mediciones en función de la distancia entre la sonda de medición y radiadores activos............................................................................................................................113 B.5 ESTIMACIÓN DEL SAR A TRAVÉS DE DATOS DE CAMPOS ELÉCTRICOS EXTERNOS...........................................114 ANEXOS...................................................................................................................................................116 MEDICIONES TOMADAS POR EL EQUIPO EMR-300 EN LAS DIFERENTES LOCALIZACIONES DEL ÁREA METROPOLITANA.116 MEDICIONES TOMADAS POR EL EQUIPO EMR-300 EN EL LABORATORIO DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA 120 Con fuentes de radiación:................................................................................................................120 Sin fuentes de radiación:.................................................................................................................122 RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS Y OTROS DATOS UTILIZADOS....................................................................124 iv Índice de Tablas TABLA 2.1 RANGOS DE CORRIENTE UMBRAL PARA EFECTOS INDIRECTOS, INCLUYENDO NIÑOS, MUJERES Y HOMBRES (ICNIRP 1999)....................................................10 TABLA 2.2 RANGOS DE CORRIENTE UMBRAL PARA EFECTOS INDIRECTOS, INCLUYENDO NIÑOS, MUJERES Y HOMBRES (ICNIRP 1999)....................................................15 TABLA 3.1 RESTRICCIONES BÁSICAS PARA EXPOSICIONES A CAMPOS ELÉCTRICOS PARA FRECUENCIAS HASTA 300 GHZ (ICNIRP 1999)...................................................................22 TABLA 3.2 NIVELES DE REFERENCIA PARA EXPOSICIÓN POBLACIONAL Y OCUPACIONAL A CAMPOS ELÉCTRICOS (VALORES RMS NO PERTURBADOS) (ICNIRP 1999)............................................................................................................................................................23 TABLA 3.3 RESTRICCIONES BÁSICAS APLICADAS A VARIAS REGIONES DEL CUERPO (IEEE C95.6-2002).....................................................................................................................................25 TABLA 3.4 RESTRICCIONES BÁSICAS PARA CAMPOS IRRADIADOS EN EL AMBIENTE (IEEE C95.6-2002).....................................................................................................................................25 TABLA 3.5 RESTRICCIONES BÁSICAS PARA EXPOSICIONES A CAMPOS ELÉCTRICOS DE RADIOFRECUENCIA Y TIEMPOS PROMEDIO DE EXPOSICIÓN (IEEE C95.1-2002) .....28 TABLA 3.6 EXCEPCIONES PARA EXPOSICIONES PARCIALES A CAMPOS ELÉCTRICOS (IEEE C95.1-2002).....................................................................................................................................30 TABLA 4.1 TIEMPOS A UTILIZAR SEGÚN FRECUENCIA............................................................32 TABLA 4.2. APLICACIÓN DE LOS PRINCIPIOS CUALITATIVOS AL CÁLCULO DEL SAR . 43 TABLA 5.1 RESULTADOS OBTENIDOS EN LA SALA DE TRANSMISIONES INTERNACIONALES DEL ICE, SAN PEDRO....................................................................................48 TABLA 5.2 RESULTADOS OBTENIDOS EN LA TERRAZA DEL ICE, SAN PEDRO..................51 TABLA 5.3 RESULTADOS OBTENIDOS FRENTE A RADIOBASE 2X1, SAN JOSÉ...................53 TABLA 5.4 RESULTADOS OBTENIDOS FRENTE AL EDIFICIO DE LA JPS, SAN JOSÉ.........55 TABLA 5.5 RESULTADOS OBTENIDOS FRENTE AL ICE, SAN JOSÉ.........................................58 TABLA 5.6 RESULTADOS OBTENIDOS PARA LA RADIOBASE DE LA UNED..........................59 TABLA 5.7 RESULTADOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO PARA LA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO.............................................................................................................................62 TABLA 5.8 RESULTADOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO PARA LA DENSIDAD DE POTENCIA................................................................................................................................................64 TABLA 5.9 RESUMEN DE RESULTADOS Y COMPARACIÓN CON LAS NORMAS PARA INTENSIDAD DE CAMPO Y DENSIDAD DE POTENCIA...............................................................74 TABLA 5.10 RESUMEN DE RESULTADOS Y COMPARACIÓN CON LAS NORMAS PARA EL SAR LOCALIZADO.................................................................................................................................76 TABLA A.1 ELEMENTOS DE LA INTERFAZ DEL EMR-300 [20]...................................................89 TABLA A.2 CONTROLES DEL EMR-300 [20].....................................................................................90 TABLA B.1 CARACTERÍSTICAS DESEABLES DEL EQUIPO DE MEDICIÓN Y COMPARACIÓN CON EL EMR-300[20,29].......................................................................................108 TABLA B.2 ERRORES EN LA MEDICIÓN DE LA INTENSIDAD DE CAMPO PARA SONDAS PRÓXIMAS A RERADIADORES PASIVOS [31]...............................................................................113 v Índice de Figuras FIGURA 3.1 NIVELES DE REFERENCIA ICNIRP PARA EXPOSICIÓN A CAMPOS ELÉCTRICOS VARIABLES EN EL TIEMPO (ICNIRP 1999)...........................................................24 FIGURA 4.1 VALORES PROMEDIOS DE SAR DE CUERPO ENTERO CALCULADOS PARA UN HOMBRE PROMEDIO UTILIZANDO TRES POLARIZACIONES DISTINTAS. LA DENSIDAD DE POTENCIA INCIDENTE ES DE 1 MW/CM2..........................................................35 FIGURA 4.2 VALORES PROMEDIOS DE SAR DE CUERPO ENTERO CALCULADOS PARA UNA RATA PROMEDIO UTILIZANDO TRES POLARIZACIONES DISTINTAS. LA DENSIDAD DE POTENCIA INCIDENTE ES DE 1 MW/CM2..........................................................36 FIGURA 4.3 PERMITIVIDAD PROMEDIO DEL SER HUMANO (EQUIVALENTE A DOS TERCIOS DE LA PERMITIVIDAD DEL TEJIDO MUSCULAR) COMO FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA...........................................................................................................................................38 FIGURA 4.4 PENETRACIÓN VERSUS FRECUENCIA PARA UN DIELÉCTRICO CON PERMITIVIDAD EQUIVALENTE A DOS TERCIO DEL TEJIDO MUSCULAR..........................38 FIGURA 4.5 COMPONENTES DEL CAMPO CERCANO A UN VECINDARIO ENTRE DOS MEDIOS TENIENDO PERMITIVIDADES 1 Y 2................................................................................40 FIGURA 4.6 UN DIELÉCTRICO EN UN CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME............................41 FIGURA 4.7 EVALUACIÓN CUALITATIVA DE CAMPOS INTERNOS BASADOS EN PRINCIPIOS CUALITATIVOS ..............................................................................................................43 FIGURA 5.1 UBICACIÓN DEL EQUIPO EN LA SALA DE TRANSMISIONES INTERNACIONALES..............................................................................................................................47 FIGURA 5.2 GRÁFICA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO VS TIEMPO PARA LA SALA DE TRANSMISIONES INTERNACIONALES DEL ICE, SAN PEDRO...........................................49 FIGURA 5.3 GRÁFICA DENSIDAD DE POTENCIA VS TIEMPO PARA LA SALA DE TRANSMISIONES INTERNACIONALES DEL ICE, SAN PEDRO.................................................49 FIGURA 5.4 UBICACIÓN DEL EQUIPO EN LA TERRAZA DE LAS ANTENAS DEL ICE, SAN PEDRO.......................................................................................................................................................50 FIGURA 5.5 GRÁFICA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO VS TIEMPO PARA LA TERRAZA DEL ICE, SAN PEDRO........................................................................................................51 FIGURA 5.6 GRÁFICA DENSIDAD DE POTENCIA VS TIEMPO PARA LA TERRAZA DEL ICE, SAN PEDRO.....................................................................................................................................52 FIGURA 5.7 EQUIPO DE MEDICIÓN FRENTE A RADIOBASE 2X1, SABANA.........................52 FIGURA 5.8 GRÁFICA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO VS TIEMPO PARA LA RADIOBASE 2X1, LA SABANA.............................................................................................................53 FIGURA 5.9 GRÁFICA DENSIDAD DE POTENCIA VS TIEMPO PARA LA RADIOBASE 2X1, LA SABANA...............................................................................................................................................54 FIGURA 5.10 UBICACIÓN DEL EQUIPO PREVIO A LA TOMA DE MEDICIONES EN EL PARQUEO LA JUNTA, FRENTE AL EDIFICIO DE LA JUNTA DE PROTECCIÓN SOCIAL DE SAN JOSÉ..................................................................................................................................................54 FIGURA 5.11 GRÁFICA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO VS TIEMPO PARA RADIOBASE FRENTE AL EDIFICIO DE LA JPS..............................................................................55 FIGURA 5.12 GRÁFICA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO VS TIEMPO PARA RADIOBASE FRENTE AL EDIFICIO DE LA JPS..............................................................................56 FIGURA 5.13 LOCALIZACIÓN DEL EQUIPO DE MEDICIÓN FRENTE AL TEATRO NACIONAL................................................................................................................................................57 FIGURA 5.14 GRÁFICA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO VS TIEMPO PARA RADIOBASES DEL ICE, SAN JOSÉ.....................................................................................................58 vi FIGURA 5.15 GRÁFICA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO VS TIEMPO PARA RADIOBASES DEL ICE, SAN JOSÉ.....................................................................................................58 FIGURA 5.16 UBICACIÓN DEL EQUIPO DE MEDICIÓN FRENTE A RADIOBASE DE LA UNED, EN LA FACULTAD DE AGRONOMÍA....................................................................................59 FIGURA 5.17 GRÁFICA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO VS TIEMPO PARA LA RADIOBASE DE LA UNED, SABANILLA...........................................................................................60 FIGURA 5.18 GRÁFICA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO VS TIEMPO PARA LA RADIOBASE DE LA UNED, SABANILLA...........................................................................................60 FIGURA 5.2319 INTERFAZ DEL SOFTWARE DE MEDICIÓN EMR-300.....................................61 FIGURA 5.2320 INTENSIDAD DE CAMPO EN FUNCIÓN DEL TIEMPO.....................................63 FIGURA 5.2321 DENSIDAD DE POTENCIA EN FUNCIÓN DEL TIEMPO..................................64 FIGURA 5.22 INTENSIDAD DE CAMPO EN FUNCIÓN DEL TIEMPO .......................................65 Y FUNCIÓN EQUIVALENTE UTILIZADA.........................................................................................65 FIGURA 5.23 DENSIDAD DE POTENCIA EN FUNCIÓN DEL TIEMPO .....................................66 Y FUNCIÓN EQUIVALENTE UTILIZADA.........................................................................................66 FIGURA 5.24 CONDUCTIVIDAD EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA [11]................................69 FIGURA 5.825 GRÁFICA DEL SAR EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA PARA LA SALA DE TRANSMISIONES INTERNACIONALES DEL ICE, SAN PEDRO.................................................70 FIGURA 5.2619 GRÁFICA DEL SAR EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA PARA RADIOBASE 2X1LA SALA DE TRANSMISIONES INTERNACIONALES DEL ICE, SAN PEDROSABANA..70 FIGURA 5.270 GRÁFICA DEL SAR EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA LA SALA DE TRANSMISIONES INTERNACIONALES DEL ICE, PARA RADIOBASE DE FRENTE A LA JUNTA DE PROTECCIÓN SOCIAL, SAN PEDROJOSÉ..................................................................71 FIGURA 5.2128 GRÁFICA DEL SAR EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA PARA RADIOBASE DE AVENIDA SEGUNDA LA SALA DE TRANSMISIONES INTERNACIONALES DEL ICE, SAN PEDROJOSÉ....................................................................................................................................71 FIGURA 5.2229 GRÁFICA DEL SAR EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA PARA RADIOBASES DEL ICE, SAN JOSÉ.....................................................................................................72 FIGURA 5.2330 GRÁFICA DEL SAR EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA PARA LA RADIOBASE DE LA UNED, SABANILLA...........................................................................................72 FIGURA 5.31 GRÁFICA DEL SAR EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA PARA DATOS............73 RECOPILADOS EN EL LABORATORIO............................................................................................73 FIGURA A.1 INTERFAZ DEL EQUIPO DE MEDICIÓN..................................................................90 FIGURA A.2 MODOS DE OPERACIÓN..............................................................................................92 FIGURA A.3 INTERVALO DE TIEMPOS Y TIEMPO PROMEDIOS PARA PROMEDIOS........94 FIGURA A.4 ALMACENAMIENTO EN MEMORIA MEDIANTE ALMACENAJE MANUAL...94 FIGURA A.5 ALMACENAMIENTO DE DATOS SECUENCIALMENTE.......................................95 FIGURA A.6. EL MENÚ DE MEMORIA.............................................................................................96 FIGURA B.1 APLICACIÓN DE LOS 6 MINUTOS PARA EL CÁLCULO DEL PROMEDIO.....101 PARA EXPOSICIÓN A RADIACIONES QUE VARÍEN CONTINUAMENTE CON EL TIEMPO DADA LAS CARACTERÍSTICAS DE LA FUENTE O EL MOVIMIENTO DEL SENSOR, EL PROMEDIO PUEDE SER OBTENIDO COMO EL ÁREA BAJO LA CURVA DURANTE EL INTERVALO DE MUESTREO. LAS SIGUIENTES ECUACIONES ILUSTRAN DICHO PROCEDIMIENTO:...............................................................................................................................102 DETERMINAR LA MAGNITUD DE LA EXPOSICIÓN EN ESTOS AMBIENTES PUEDE SER SOLAMENTE POSIBLE A TRAVÉS DE INSTRUMENTACIÓN ADECUADA DISEÑADA PARA vii OBTENER UN PROMEDIO A TIEMPO REAL DE LAS VARIACIONES DEL CAMPO MEDIDO..................................................................................................................................................102 FIGURA B.2 COMPONENTES DEL EQUIPO DE MEDICIÓN......................................................105 viii NOMENCLATURUNIDADESA A Amperios (unidad de corriente) A/m2 Amperios por metro cuadrado (unidad de densidad de corriente) ºC Grado Celsius (unidad de temperatura) Hz Hertz (unidad de frecuencia) J Joules (unidad de energía) J/kg Joules por kilogramo (unidad de energía por masa) J/m2 Joules por metro cuadrado (unidad de energía por área) Kg Kilogramo (unidad de masa) m Metro (unidad de longitud) m/s Metros por segundo (unidad de velocidad) rad/s Radianes por segundo (unidad de frecuencia angular) rms Raíz media cuadrática s Segundos (unidad de tiempo) S/m Siemens por metro (unidad de conductividad) T Teslas (unidad de intensidad de campo magnético) V/m Voltios por metro (unidad de intensidad de campo) W Watts (unidad de potencia) m metro (unidad de longitud) Hz Hertz (unidad de frecuencia) W/kg Watts (unidad del SAR) W/m2 Watts por metro cuadrado (unidad de potencia por área) Ω Ohmios (unidad de resistividad) ix VARIABLES Y CONSTANTES c Velocidad de la luz (3x108 m/s) E Intensidad de campo eléctrico f Frecuencia H Intensidad de campo magnético S Densidad de potencia SA Absorción específica SAR Taza de absorción específica σ Conductividad ρm Densidad de masa ε Permitividad compleja ε′ Parte real de la permitividad compleja ε" Parte imaginaria de la permitividad compleja ε0 Constante de permitividad (8.85 x10-12 F/m) ω Frecuencia angular λ Longitud de onda x NOMENCLATURA ADN Acido desoxirribonucleico AM Amplitud Modulada CEM Campos electromagnéticos mTELF Frecuencias extremadamente bajas por sus siglas en inglés (Extremely Low Frequencies) FM Frecuencia Modulada GSM Sistema Global para las Comunicaciones Móviles por sus siglas en inglés (Global System for Mobile communications) ICE Instituto Costarricense de Electricidad ICNIRP Comisión Internacional para la Protección de Radiación no Ionizante por sus siglas en inglés (International Comission on Non-Ionizing Radiation Protection) IEEE Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos por sus siglas en inglés (Institute of Electrical and Electronic Engineers) MPE Exposición máxima permisible por sus siglas en inglés (Maximun Permisible Exposure) ODC Decarboxilasa OMS Organización Mundial de la Salud RF Radio frecuencia RNI Radiaciones no Ionizantes TDMA Acceso Múltiple por División de Tiempo por sus siglas en inglés (Time Division Multiple Access) SAR VDU Unidad de interfaz de video por sus siglas en inglés (video display unit) CAPÍTULO 1. Introducción La aparición de aparatos electrónicos así como la mayor utilización de sistemas de telecomunicaciones en los últimos años han producido un notable incremento de la exposición del ser humano a fuentes de radiación electromagnética. Este tipo de aparatos e instalaciones incluyen radioemisoras, transmisores de televisión, equipos de radar, sistemas de satélites, líneas de transmisión y telefonía móvil. Aunque todos ellos buscan el mejoramiento en la calidad de vida del hombre, también son fuente de radiación electromagnética a la que se ha visto expuesta el ser humano. El creciente uso y aparición de tecnología basada en el uso de campos electromagnéticos, ha despertado la preocupación (ya de por sí existente) por los efectos que estos campos puedan tener en la salud del hombre. Como consecuencia, las autoridades de salud se han visto en la obligación de evaluar el riesgo asociado a la exposición del ser humano a estos campos. Paralelo a esto, se han dado a la tarea de crear estándares y normativas capaces de regular y limitar la exposición a este tipo de radiaciones. Diversas investigaciones han demostrado que existe una relación importante entre la exposición a estos campos y ciertos padecimientos y consecuencias. Esta relación varía con la frecuencia La creación de estas normativas es el producto de años de investigación y su conocimiento es de vital importancia para determinar los niveles de radiación nocivos para la salud así como las consecuencias tanto inmediatas como a largo plazo. Su estudio además ha permitido determinar cuáles son las fuentes más importantes de radiación, las medidas que se deben llevar a cabo para prevenirlas y los sectores que pueden resultar más afectados. Este proyecto pretende primeramente llevar a cabo una revisión de la documentación más importante en lo que respecta a regulación de campos eléctricos por parte de entidades nacionales e internacionales. Esto permitirá hacer uso de las investigaciones y documentos elaborados en este campo para tener una idea más clara 2 de los posibles efectos de la radiación y los límites de exposición establecidos con el fin de lograr una evasión prudente del campo eléctrico. Se deberá, además, incluir el estudio de las normativas de medición y de los parámetros involucrados en el proceso. Posteriormente, se realizarán mediciones dentro del área metropolitana para evaluar el cumplimiento de estas normas en nuestro país. Para esto será importante comprender el uso de la instrumentación a utilizar y de sus alcances. Se incluirá, además, el estudio de distintos materiales, su efecto en la atenuación del campo y su papel como agentes aislantes de campos eléctricos. 1.1 Objetivos 1.1.1 Objetivo General Realizar mediciones de radiaciones de campo eléctrico en puntos de interés en el área Metropolitana. 1.1.2 Objetivos Específicos • Estudiar y utilizar el equipo de medición de radiaciones electromagnéticas. • Analizar y comparar los resultados obtenidos con las normas internacionales. • Estudiar las normativas de medición para exposiciones a la radiación y los parámetros involucrados en el proceso. • Analizar el impacto en la salud producto de la exposición a las radiaciones. • Estudiar los materiales aislantes y su respectivo efecto en la atenuación de las emisiones de campo. • Determinar los sectores más afectados con la emisión de las radiaciones. 3 1.2 Metodología • Se realizará un estudio amplio acerca del manejo y funcionamiento del equipo de medición de radiación electromagnética. • Basados en el conocimiento del equipo, se llevarán a cabo mediciones experimentales tomando en cuenta los parámetros involucrados así como distintos puntos de interés dentro del área metropolitana. Estos puntos pueden incluir: o Los alrededores de la escuela de ingeniería Eléctrica o Antenas de telefonía móvil o Equipo de transmisión de señales de radio y televisión Es importante tomar en cuenta que las ubicaciones deben incluir distintos rangos de frecuencia dado que los límites de exposición varían en función de la misma. • Se utilizará el equipo para medir el efecto de atenuación de distintos materiales usados en la construcción expuestos a fuentes de radiación de distintas frecuencias. • Se compararán los resultados obtenidos mediante las mediciones experimentales con los límites establecidos por las normas internacionales más importantes. Esto a su vez permitirá: o Evaluar el cumplimiento de las normas en distintos sectores del área metropolitana. o Determinar los sectores poblacionales más afectados por la exposición a las radiaciones en caso de existir y las posibles consecuencias en su salud. o Aportar suficiente información que permita determinar en que caso y cuáles normativas deben ser tomadas en cuenta para cumplir con los parámetros establecidos por las mismas. 4 CAPÍTULO 2: Problemática de los campos eléctricos y bases para limitar la exposición Para analizar el efecto de la exposición a los campos eléctricos es necesario hacer una revisión de la literatura científica publicada. Esto incluye estudios de laboratorio y de campo efectuados tanto en seres humanos como en animales que han servido para determinar los niveles de exposición que pueden resultar perjudiciales para la salud. Primeramente, se realizará una revisión de las conclusiones obtenidas en estudios donde el rango de frecuencias varía entre 0 y 100 kHz. Se verá posteriormente que existe una diferencia importante entre el efecto de estos campos eléctricos y aquellos cuya frecuencia excede los 100 kHz. 2.1 Estudios sobre los efectos de los campos eléctricos (0-100kHz) 2.1.1 Efectos en la reproducción No se ha obtenido evidencia consistente de que los monitores de video (VDU, video display unit) tengan ningún efecto adverso en el embarazo o en las mujeres que trabajan con ellos. Al comparar el riesgo de aborto espontáneo o de malformación entre mujeres que usaban el VDU y mujeres que no lo utilizaban no se observó ningún incremento concluyente (Bergqvist 1993; Shaw y Croen 1993; NRPB 1994a; Tenforde 1996). Las investigaciones incluyeron, además de las VDU, mediciones de la capacidad real de las líneas de potencia fuera de los hogares, mediciones semanales continuas de exposición a campos en zonas residenciales, el uso de mantas de eléctricas y camas de agua caliente. La evidencia actualmente disponible no ha logrado demostrar una relación entre la exposición ocupacional a VDU así como otros artefactos y los efectos reproductivos adversos. 5 2.1.2 Estudios residenciales del cáncer Varios estudios parecen sugerir que existe una conexión entre la exposición a los campos eléctricos y magnéticos de frecuencias extremadamente bajas y el incremento en el riesgo de cáncer. Varios informes señalan una relación desde que en 1979, Nancy Wertheimer y Ed Leeper publicaron el primer informe de mortalidad infantil en Denver, Colorado (Wertheimer y Leeper 1979). Este informe establecía una asociación entre la mortalidad infantil por cáncer y la proximidad de residencias con líneas de transmisión con “alta configuración de corriente”. Se mostró que la probabilidad de desarrollar ciertos padecimientos como leucemia, linfoma o tumores en el sistema nervioso se duplicaba o triplicaba para aquellos niños expuestos a líneas de transmisión de alto voltaje. El estudio se tachó de deficiente tiempo después debido a que los investigadores no fueron precisos al definir las líneas de alto voltaje así como la intensidad del campo eléctrico asociado. Más de una docena de estudios se han realizado desde entonces tomando en cuenta mediciones de corta duración, en base a la distancia y tomando en cuenta la configuración de línea. Los resultados más convincentes han sido los relacionados al incremento en la probabilidad de aparición de leucemia, cuyas estimaciones de riesgo relativo muestran un incremento entre el 1,5 y el 3,0. Uno de los estudios más interesantes fue realizado en Suecia en 1992. Este estudio mostró que para la población infantil el riesgo de padecer leucemia se triplica si se vive en una zona donde la intensidad de campo magnético es de por lo menos 0.2 mT y se cuadriplica si la intensidad de campo magnético es de 0.4 mT o mayor. Esto parece indicar que el riesgo de contraer leucemia es directamente proporcional a la intensidad de campo magnético. Este estudio tampoco parece ser concluyente debido a que los cánceres en la población infantil son muy poco frecuentes y esto hace que se reduzca notoriamente el tamaño de la muestra. Además, el estudio calculó valores promedios y no los valores puntuales de las mediciones. Los datos obtenidos hasta el momento sobre cáncer en adultos es escaso y los estudios realizados hasta la fecha muestran una pequeña cantidad de casos insuficientes como para extraer conclusiones válidas. 6 El juicio de las entidades internacionales es que los resultados de las investigaciones sobre este tipo de padecimientos no son suficientemente fuertes como para establecer recomendaciones sobre la exposición sustentadas en una base científica sólida (NRPB 1992, 1994b; NAS 1996; CRP 1997). 2.1.3 Estudios ocupacionales Estudios en lugares de trabajo han intentado encontrar relación entre los el aumento del riesgo de los trabajadores de padecer algún tipo de cáncer y la exposición a campos, especialmente a frecuencias muy bajas (50-60 Hz). La primera investigación de este tipo fue realizada por Milham (Milham 1982) quién aprovecho bases de datos existentes sobre mortalidad por cáncer y por tipo de ocupación. Milham clasificó la información por empleo y por nivel presumido de exposición a campos, hallando un elevado incremento de riesgo entre trabajadores eléctricos. Estudios posteriores hallaron incrementos en el riesgo de adquirir varios tipos cáncer incluyendo leucemia y cáncer de cerebro. Tres facilidades en donde se realizaron evaluaciones arrojaron resultados muy distintos (Theriault y col., 1994). En el primer caso, la probabilidad de adquirir leucemia se incremento en un grupo de trabajadores expuestos a campos eléctricos en comparación a otro grupo no expuesto y dedicado al control. La relación era además proporcional a la intensidad de campo eléctrico. En la segunda instalación, no se reportó relación entre la leucemia y la exposición, más si para la misma asociación con el cáncer de cerebro. Finalmente, en la tercera instalación no se reflejaron relaciones entre exposición a campos y algún tipo de cáncer, pero la muestra era mucho más pequeña en comparación a las dos anteriores. 2.1.4 Estudios en voluntarios La exposición a campos eléctricos variables en el tiempo puede ser percibida al ser inducida carga eléctrica alterna en la superficie del cuerpo. Esto produce vibración en los bellos del cuerpo. Al realizarse mediciones sobre voluntarios, se mostró que la 7 mayoría de las personas pueden percibir campos de 50/60 Hz de una intensidad de al menos 20 kV/m y una pequeña minoría detecta aquellos iguales o menores a 5 kV/m (UNEP/OMS/IRPA 1984; Tenforde 1991). Se observaron pequeños cambios en la función cardiaca para sujetos expuestos a campos eléctricos y magnéticos combinados de 9kV/m y 20 μT (Cook y col. 1992; Graham y col. 1994). Se detectó un decremento de 3 a 5 latidos por minuto en el ritmo de cardíaco de descanso durante e inmediatamente después de estar expuestos a dichos campos. Los resultados para intensidades de campos mayores o menores no provocaron cambios significativo en la función cardiaca de los voluntarios. Sin embargo, la mayoría de estudios en voluntarios se realizaron utilizando campos magnéticos donde las corrientes inducidas por los mismos fueron capaces de producir excitación en los nervios y efectos biológicos irreversibles como la fibrilación cardiaca. Dichas investigaciones establecen efectos en función de la intensidad de campo magnético y por ende escapan el campo de estudio del presente estudiotrabajo.. 2.1.5 Estudios en animales y células Aún y cuando muchas investigaciones se han realizado para detectar efectos biológicos producto de exposición a campos, pocos han definido el umbral capaz de producir estos efectos. La corriente eléctrica inducida por estos campos puede estimular el sistema nervioso y muscular una vez que se han excedido los valores de umbral (UNEP/ OMS/ IRPA 1987; Bernhardt 1992; Tenforde 1996). Para valores de densidad de corriente menores al umbral, estas corrientes pueden alterar la actividad eléctrica e influenciar neuronas adyacentes. A partir de modelos simples del comportamiento de las células en campos débiles se ha logrado determinar que una señal eléctrica en el campo extracelular debe ser mayor que aproximadamente 10-100 mV/m para exceder el nivel de ruido físico y biológico endógeno en membranas celulares. Esto equivale a una densidad de corriente de cerca de 2.20 mA/m2 (Astumian y col. 1995). 8 Muchos efectos adversos se han señalado entre los que podemos citar alteraciones neuroendocrinas (2.20mA/m2), efecto en los tejidos y en las funciones cerebrales (10-100 mA/m2) y estímulo neuronal y neuromuscular (100-500 mA/m2). Finalmente, a densidades que exceden 1mA/m2 efectos como extrasístoles cardíacos, fibrilación ventricular, tétanos muscular y fallas respiratorias pueden resultar potencialmente peligrosos para la vida. La severidad y la ocurrencia de efectos irreversibles parecen aproximar el límite de los 10-100 mA/m2, por lo que resulta apropiado limitar la exposición humana en cabeza, cuello y tronco a un máximo de 10 mA/m2 en el rango de frecuencias de pocos Hz hasta 1 kHz. Otro grupo importante de estudios realizados en grupos celulares es el de los efectos de los campos electromagnéticos en el incremento de la posibilidad de efectos teratogénicos1 y en el desarrollo. Basados en la evidencia existente, parece improbable que los campos de baja frecuencia tengan efectos nocivos en el desarrollo embrionario y postnatal en mamíferos (Chernoff y col. 1992; Brent y col. 1993; Tenforde 1996). Esto incluye mutaciones somáticas y efectos genéticos para exposición a campos por debajo de los 100 kHz (Cridland 1993; Sienkiewicz y co. 1993). Para finalizar, numerosos informes apuntan acerca de otros efectos de los campos electromagnéticos de bajas frecuencias (ELF – Extremely Low Frecuency). Entre ellos se citan cambios en las funciones celulares y las características del crecimiento como incrementos en la proliferación y las alteraciones del metabolismo, la expresión de genes, la biosíntesis de proteínas y las actividades enzimáticas (Cridland 1993; Sienkiewicz y col. 1993). Otros incluyen efectos en el transporte del Ca++ a través de la membrana celular y la concentración intracelular de este ión, actividad de ciertas enzimas como la decarboxilasa (ODC) relacionada con la proliferación de células y formación de tumores (Walleczek y Liburdy 1990; Liburdy 1992; Walleczek 1992; Byus y col. 1987, 1988; Litovitz y col. 1991, 1993). No obstante, la carencia de efectos directos sobre la estructura de los cromosomas sugiere que los campos electromagnéticos de ELF actúan más como promotores y no como iniciadores en el 1 Se entiende por teratología a la disciplina científica que estudia los monstruos o criaturas deformes, es decir, aquellas creaciones naturales en una especie que no responden al patrón común. 9 proceso de la carcinogénesis, acelerando la proliferación de estas células en lugar de causar daños iniciales en el ADN o en la cromatina. 2.1.6 Efectos indirectos de los campos eléctricos Nos referimos a efectos indirectos a todos aquellos efectos resultados del contacto físico entre una persona y un objeto con un potencial eléctrico distinto. El resultado es una corriente de contacto o flujo de carga eléctrica que se almacenó ya sea en la persona o en el objeto. Para frecuencias hasta los 100 kHz, esta corriente puede causar el estímulo de nervios y músculos periféricos. El aumento en los niveles de corriente en el cuerpo puedenpuede causar desde una simple percepción hasta la fibrilación ventricular cardiaca2 (Tenforde y de Kaune, 1987). Esto incluye otros efectos como dolor por descarga y/o quemadura, dificultad para respirar y falta de habilidad para soltar el objeto. El umbral de corriente para dichos efectos es función de la frecuencia ocurriendo el efecto a más baja frecuencia entre los 10 y 100 Hz. El umbral para efecto en nervios periféricos permanece bajo hasta frecuencia de varios kHz. Otro efecto importante son las descargas de chispa. Experimentos de laboratorio revelaron que para percibir alguna descarga al acercar la punta del dedo a un objeto el umbral puede ser tan bajo como 0.6-1.5 kV/m en el 10 % de los casos. Para percibir alguna molestia este umbral pasaba a estar en el orden de 2.0-3.5 kV/m (UNEP/OMS/IRPA 1993). La siguiente tabla resume las corrientes de umbral para frecuencias hasta 100 kHz. 2 Se entiende por fibrilación cardiaca a los latidos rápidos no coordinados que son producto de contracciones de fibras musculares cardíacas individuales. 10 Tabla 2.1 Rangos de corriente umbral para efectos indirectos, incluyendo niños, mujeres y hombres (ICNIRP 1999) Efecto Indirecto Percepción al tocar Dolor en el dedo que hace contacto Descarga dolorosa Descarga severa/dificultad Umbral de corriente (mA) a distintas frecuencias 50/60 Hz 1 kHz 100 kHz 0.2-0.4 0.4-0.8 25-40 0.9-1.8 1.6-3.3 33-55 8-16 12-24 112-224 12-23 21-41 160-320 para respirar 2.2 Estudios sobre los efectos de los campos eléctricos (100kHz300GHz) 2.2.1 Resultados en la reproducción Dos estudios realizados en mujeres tratadas con microondas diatérmicas para calmar el dolor de contracciones uterinas no encontraron evidencia alguna de efectos negativos sobre los fetos (Daels 1973,1976). No así ocurrió con otros siete estudios en los que trabajadoras expuestas a radiación de microondas, donde se produjeron resultados tanto positivos como negativos. No se obtuvieron resultados concluyentes, por ejemplo, en soldadores femeninos de plástico y fisioterapeutas que utilizan con dispositivos de diatermia de onda corta. En dicho estudio la estadística no fue significativa para asociar malformaciones fetales o elevación en el índice de aborto a dichos empleados (Kallen y col. 1982). Similar situación ocurrió en estudios de trabajadores masculinos expuestos a radiación microondas y la asociación con el riesgo de síndrome de Down en su descendencia (Cohen y col. 1977). Otros estudios en poblaciones similares encontraron un incremento significativo en el riesgo de aborto y defectos en el nacimiento. 11 En resumen, los estudios reproductivos relacionados con la exposición a microondas son generalmente reducidos, poco detallados en cuanto a los niveles de exposición y generalmente tomando muestras muy pequeñas y por lo tanto poco concluyentes. Aunque los resultados han sido negativos en su mayoría, no es posible emitir un juicio concluyente hasta no tener más datos epidemiológicos y una mejor evaluación de los campos y los niveles de exposición de los sujetos. 2.2.2 Estudios de cáncer Los resultados del pequeño número de estudios epidemiológicos publicados hasta el momento son incapaces de proveer información detallada sobre el riesgo de cáncer. A esto se le suma la falta de una evaluación cuantitativa de la exposición mencionada en los estudios existentes. La mayoría de estos estudios han arrojado resultados negativos. Dos estudios epidemiológicos de trabajadores en radares tanto en la industria aeronáutica como en la milicia no hallaron relación entre la mortalidad o morbilidad por alguna causa (Barron y Baraff 1958; Robinette y col. 1980; UNEP/OMS/IRPA 1993). El mismo resultado se obtuvo en trabajadores de la embajada de EE.UU. en Moscú sometidas a bajos niveles de radiación microondas. Finalmente, estudios en trabajadores y personal militar expuestos a campos de microondas no arrojaron asociación entre tumores del tejido nervioso y este tipo de emisión (Beall y col. 1996; Grayson 1996). Como contraparte, un estudio mostró el riesgo creciente de cáncer entre trabajadores de las fuerzas armadas y su relación con exposición a radiaciones. Este estudio, sin embargo, carece de detalle en cuanto a niveles de exposición y el tamaño de muestra utilizado (Szmigielski y col. 1988). Otro estudio posterior del mismo autor encontró un incremento en los índices de leucemia y linfoma nuevamente en personal militar pero aún sin indicar los niveles de exposición (Szmigielski 1996). 2.2.3 Estudios en voluntarios 12 Estudios en voluntarios permitieron determinar que conforme la frecuencia aumenta de aproximadamente 100 kHz a 10 MHz, el efecto dominante para un aumento en la intensidad del campo varía de ser un simple estímulo de nervios y músculos al incremento de la temperatura corporal o calefacción. A 100 kHz se producía una sensación de zumbido en el nervio, mientras que a 10 MHz el efecto producido era el de calor en la piel. Para rangos de 10 MHz a 300 GHz, el principal efecto fue el de calefacción ocasionando incrementos de temperatura entre 1 y 2 ºC (Chatterjee y col. 1986). Este incremento en temperatura puede tener efectos adversos en la salud como agotamiento por calor y ataques de calor. Algunos trabajadores sometidos a una corriente de alta frecuencia de entre 100 y 200 mA a través de una extremidad reportaron una sensación de calor. No obstante, es poco probable que el valor de SAR (razón de absorción específica de campos electromagnéticos) sea capaz de producir un incremento de más de 1º C en alguna extremidad (Chatterjee y col. 1986, Chen y Gandhi 1988, Hoque y Gandhi 1988). Este ha sido establecido como el límite superior sin efectos adversos en la salud. Otros datos en voluntarios reportan que para 50 MHz y 110 MHz (la cota superior de la banda de radiodifusión) el límite superior de corriente inducida en las extremidades es de 100 mA para evitar efectos térmicos nocivos. 2.2.4 Estudios en células y animales Se han efectuado numerosos estudios en animales de laboratorio incluyendo roedores, perros y primates para analizar su respuesta fisiológica y de comportamiento a exposiciones de campo con frecuencias superiores a los 10 MHz. Todas las respuestas se asocian a actividad en el hipotálamo y en receptores térmicos en la piel y en otras partes del cuerpo. A su vez, señales que reflejan el cambio en temperatura son capaces de modificar la actividad de control en el sistema neuroendocrino provocando así respuestas fisiológicas para lograr mantener la homeostasis. El hipotálamo en considerado el centro de control del proceso termorregulatorio del cuerpo y su actividad puede ser modificada con pequeños aumentos de temperatura local. Experimentos realizados en animales en los cuales se indujo una absorción en 13 exceso de aproximadamente 4 W/kg revelaron modelos característicos en la respuesta termorreguladora en donde inicialmente se da un incremento en la temperatura y luego se estabiliza al producirse la activación de mecanismos termorreguladores. La fase inicial se caracteriza por un aumento en el volumen de sangre provocado por el aumento de líquido del espacio extracelular hacia la circulación, aumentos del ritmo cardiaco y la presión intraventricular en la sangre. Todas estas respuestas facilitan la conducción de calor hacia la superficie del cuerpo. Exposiciones prolongadas o excesivas a campos de alta frecuencia pueden producir el colapso de estos mecanismos (Michaelson 1983). Para aumentos en la temperatura de entre 1-2 º C provocados por campos eléctricos se han detectado una gran cantidad de efectos fisiológicos adversos para la salud (Michaelson y Elson 1996). Estos efectos incluyen: • alteraciones en funciones neuronales y neuromusculares • debilitamiento ocular como opacidad de la lente y anormalidades córneas • cambios en el sistema inmunológico • cambios hematológicos • cambios reproductivos (producción reducida de esperma) • cambios en la morfología celular, incluyendo funciones de la membrana Finalmente, varios estudios se realizaron para determinar si existen posibles efectos cancerígenos producto de la exposición a campos de microondas como los utilizados en los sistemas de comunicaciones actuales incluyendo los teléfonos móviles y los transmisores de las estaciones base. Hay muchos informes que sugieren que los campos de microondas no son mutagénicos3 y por tanto es poco probable que inicien la carcinogénesis o la formación de células cancerosas (ICNIRP 1996). No así los señalan otras investigaciones que sugieren que la exposición de este tipo de campos en roedores en el orden de 1 W/kg puede ocasionar la ruptura de los enlaces del ADN en el cerebro y testículos (Sarkar y col. 1994; Lai y Singh 1995, 1996). Sin embargo, muchas deficiencias metodológicas pudieron influenciar los resultados finales. 2.2.5 3 Estudios con campos pulsantes y de amplitud modulada Un mutágeno (del latín, origen del cambio) es un agente físico o químico que altera o cambia la información genética (usualmente ADN) de un organismo y ello incrementa la frecuencia de mutaciones por encima del nivel natural. 14 Los campos pulsantes y de amplitud modulada en frecuencias de microondas pueden ser más eficaces en producir una respuesta biológica casi inmediata, en especial cuando hay un umbral bien establecido para obtener el efecto esperado. Ejemplo de esto es el efecto auditivo obtenido exponer a una persona con audición normal a un campo pulsante o modulado a frecuencias entre 200 MHz y 6.5 GHz. El efecto es descrito como un zumbido, un clic o bien un estallido dependiendo de la modulación utilizado. Este comportamiento es atribuido a una interacción termoelástica en la corteza auditiva del cerebro. El umbral para este efecto ha sido establecido en cerca de 100-400 mJ/m2 para pulsos de menos de 30 μs a una frecuencia de 21.45 GHz aproximadamente.(Frey 1961, Frey y Messenger 1973; Lin 1978) y puede tener consecuencias potencialmente dañinas para la audición. Estudios en animales han arrojado conclusiones adicionales asociadas únicamente a campos pulsantes. Por ejemplo, se determinó que la retina, el diafragma y el endotelio córneo del ojo de los primates es sensitivo a bajos niveles de radiación. Los efectos en las células fueron observados para niveles de energía absorbida de tan sólo 26 mJ/kg (Kues y col. 1985; UNEP /OMS/IRPA 1993). Al intentar obtener los mismos resultados para campos no pulsantes los intentos fracasaron. Otros estudios realizados para campos de amplitud modulada (AM) se han centrado en efectos previos a que ocurra el sabido calentamiento del tejido. Entre ellos el efecto de los campos pulsantes en la liberación de iones de Ca++ en las superficies de las células del cerebro de polluelos (Bawin y col. 1975; Blackman y col. 1979). Intentos por replicar resultados fracasaron. Otros estudios sobre consecuencias similares han tenido resultados tanto positivos como negativos. Interpretar los resultados de estudios en campos pulsantes ha tenido la dificultad adicional de que parecen existir “ventanas” de respuesta en los dominios de la densidad de potencia y de la frecuencia. Aún no existen modelos que logren explicar este fenómeno. Cabe señalar que los efectos no térmicos producidos por este tipo de campos están aún pobremente establecidos y por tanto ha resultado imposible utilizar este tipo de información como base para establecer límites a la exposición humana. 15 2.2.6 Efectos indirectos para campos eléctricos de alta frecuencia Para rangos de frecuencia entre 100 kHz y 110 MHz shocks eléctricos y quemaduras para individuos que mantengan contacto con un objeto eléctricamente cargado no conectado a tierra. La frecuencia superior para corrientes de contacto (110 Mhz) ha sido así determinada por una carencia de datos a estas frecuencias. Las corrientes de umbral que dan a lugar a este tipo de efectos se resumen en la tabla 2.2: Tabla 2.2 Rangos de corriente umbral para efectos indirectos, incluyendo niños, mujeres y hombres (ICNIRP 1999) Efecto Indirecto Percepción al tocar Dolor en el dedo que hace contacto Descarga dolorosa Descarga severa/dificultad Umbral de corriente (mA) a distintas frecuencias 100 kHz 1 MHz 25-40 25-40 33-55 28-50 112-224 No determinado 160-320 No determinado para respirar En general se ha demostrado que las corrientes de umbral varían poco para valores de frecuencia entre 100 kHz y 1 MHz y por lo tanto es poco probable que cambien para valores superiores hasta 110 MHz. Es relevante señalar que las bases actuales para limitar la exposición sólo toman en cuenta las exposiciones de corto plazo causantes de efectos inmediatos a la salud tales como estimulación de nervios periféricos y músculos, choques eléctricos y quemaduras producto del contacto con objetos conductores así como la generación de un incremento en la temperatura producto de la exposición a campos de altas frecuencias. Las consecuencias potenciales producto de la exposición a largo plazo, tales como el incremento en el riesgo en la aparición del cáncer, no serán incluidas. Esto dado que según la ICNIRP4 (ICNIRP 1999): 4 La ICNIRP (International Comission on Non-Ionizing Radiation Protection) es una comisión creada por la OMS (Organización Mundial de la Salud) para investigar los peligros que pueden ser asociados con las radiaciones No-Ionizantes (RNI), desarrollar recomendaciones internacionales sobre los límites de exposición y tratar todos los aspectos sobre protección contra las RNI. 16 “…la información disponible es insuficiente para proporcionar una base para el establecimiento de restricciones a la exposición… ” El mismo criterio es emitido por la IEEE en su estándar C95.6-2002, según el cual: “Aún y cuando estos mecanismos no pueden ser desestimados y ser tomados como irrelevantes, el conocimiento en lo que a ellos concierne es insuficiente para establecer una base sólida para establecer límites de exposición en humanos (IEEE C95.6-2002)” 17 CAPITULO 3: Recomendaciones para limitar la exposición a campos eléctricos Basado en estudios realizados a través de los años, varias organizaciones se han dado a la tarea de establecer recomendaciones para limitar la exposición a los campos electromagnéticos con el fin de evitar efectos adversos en la salud de la población mundial. Entre los estándares más importantes y que serán utilizados durante el presente proyecto están: • Recomendaciones para limitar la exposición a campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos (hasta 300 GHz): Este estándar fue creado por la ICNIRP2 y su objetivo principal es establecer recomendaciones para limitar la exposición a los CEM (campos electromagnéticos) con el objetivo de proveer protección contra efectos adversos a la salud conocidos. • IEEE Standard C95.6-2002. Niveles de seguridad con respecto a la exposición humana a campos electromagnéticos (0-3 kHz): Pretende definir estándares de exposición seguros para el régimen de frecuencias entre los 0-3 kHz. • IEEE Standard C95.1-2002. Niveles de seguridad con respecto a la exposición humana a campos electromagnéticos (3 kHz-300 GHz): Pretende definir estándares de exposición seguros para el régimen de frecuencias entre los 3 kHz y los 300 GHz. Efecto adversos y biológicos Por norma general, las recomendaciones actuales pretenden evitar efectos adversos en la salud y no efectos biológicos. Se entiende por efecto adverso aquel que causa un deterioro detectable en la salud de los individuos expuestos a la radiación o a su descendencia, mientras que los efectos biológicos pueden o no resultar en un efecto adverso a la salud. Otro aspecto importante es la diferencia existente entre los límites que se establecen en estos estándares entre la exposición ocupacional y del público en general. La población ocupacional expuesta comprende adultos que generalmente están 18 expuestos a campos electromagnéticos donde las condiciones son bien conocidas y son entrenados para estar concientes del riesgo potencial y para tomar las protecciones adecuadas. En contraste, el público en general comprende individuos de todas las edades y de estados de salud variables pudiendo incluir grupos más susceptibles a la exposición. No es de esperar que el público en general este conciente de exposiciones a la radiación y por lo tanto las restricciones a la exposición a cualquier tipo de radiación deberán ser mucho más estrictas. Existen dos tipos de parámetros involucrados en las restricciones a la exposición a campos electromagnéticos. Primeramente están las restricciones básicas basadas en efectos en la salud ya establecidos que utilizan cantidades físicas distintas dependiendo de la frecuencia en la cual se este trabajando y del estándar que se este analizando. Además, existen niveles de referencia que son provistos para comparación con los valores de referencia dados. El cumplimiento de todos los niveles de referencia en las recomendaciones conlleva al cumplimiento de las restricciones básicas. Los niveles de referencia son obtenidos a partir de restricciones básicas mediante el uso de modelos matemáticos y por extrapolación de los resultados de los experimentos realizados en laboratorios a distintas frecuencias. A continuación se incluye una explicación de las distintas variables involucradas: Densidad de corriente: La exposición a campos electromagnéticos puede resultar en corrientes internas dentro del cuerpo y en absorción de energía por parte de los tejidos dependiendo de los mecanismos de acoplamiento y de la frecuencia. El campo eléctrico y la densidad de corriente están relacionados según la ley de Ohm: J =σ ⋅E [A/m2] (3-1) donde σ es la conductividad eléctrica del medioExposición ocupacional y del público en general . 19 Absorción específica (SA – Specific absortion): Es el cociente de un elemento diferencial de energía (dW) absorbido por determinada masa (dm) de volumen dV y de densidad ρ dada: SA = Razón de absorción dW dW = dm ρdV específica [J/kg] (SAR (3-2) – “Specific Absortion Rate”): Matemáticamente, se define como la derivada con respecto al tiempo de un elemento diferencial de energía (dW) absorbida o disipada por un elemento diferencial de masa (dm) contenido en un volumen (dV) a una densidad ρ dada: SAR = d dW d dW = dt dm dt ρdV [W/kg] (3-3) Definiendo el SAR más formalmente, es la razón a la cual la energía electromagnética es absorbida por un elemento de masa de cualquier ser vivo. El SAR es aplicable a cualquier tejido u órgano que sea de interés ya sea un elemento microscópico o bien el cuerpo humano como un todo.En dosimetría, el SAR es definido como la transferencia de energía a un cuerpo en forma de partículas cargadas producto de la exposición a un campo eléctrico o magnético. La definición matemática anterior es la forma puntual del SAR que expresa la energía absorbida por un elemento infinitesimal de volumen. De igual forma podemos definir un SAR promedio sobre un cuerpo entero de la siguiente forma: SAR promedio = ∫ P dV V c M [W/kg] (3-4) El SAR promedio sobre cuerpo entero calcula la energía total absorbida por un cuerpo, dividida entre la masa M del mismo. En la práctica, es común llamar al SAR promedio de cuerpo entero solamente como SAR promedio. 20 Es posible relacionar el SAR con la intensidad de campo eléctrico interno de un cuerpo según la ecuación 2-5 (ver anexos ecuación 5:) SAR = P ρm = σE ρm 2 = ωε 0 ε´´ E ρm 2 [W/kg] (3-5) donde: σ es la conductividad del medio ρm es la densidad de masa en un punto dado ε" es la parte compleja de la permitividad, una medida de la fricción asociada con el cambio de la polarización y el desplazamiento de las cargas en el medio (ver anexo) ε0 la permitividad del espacio libre ω es la frecuencia del campo en rad/s Esta ecuación permite determinar el SAR una vez determinado el campo eléctrico interno de un objeto y su conductividad. Sin embargo, veremos posteriormente que el campo eléctrico interno de una medio rara vez es sencillo de calcular y depende de factores como la frecuencia y la polarización de los campos incidentes. Densidad de potencia (S): Potencia por unidad de área normal en la dirección de propagación. Es usualmente expresado en watts por metro cuadrado (W/m2). Para ondas planas la densidad de potencia, la intensidad de campo eléctrico y la intensidad de campo magnético están relacionados por la impedancia del espacio libre (377 Ω): S = E⋅H = E2 = H 2 ⋅ 377 377 [W/m2] (3-64) Una vez analizadas las variables involucradas en las restricciones a la exposición procederemos a analizar cada una de las 3 normas por separado. 21 3.1 Recomendaciones de la ICNIRP Las restricciones básicas provistas por la ICNIRP2 en su publicación: “Recomendaciones para limitar la exposición a campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos (hasta 300 GHz)” utilizan distintas variables dependiendo del rango de frecuencias en que se este trabajando: 1 Hz – 10 MHz: Las restricciones básicas son dadas en términos de densidad de corriente y están orientada a prevenir daños en el sistema nervioso. 100 kHz – 10 GHz: Se incluye el SAR como variable a analizar para prevenir estrés térmico en todo el cuerpo y/o un calentamiento localizado excesivo en los tejidos. Nótese que para el rango de frecuencias 100 kHz – 10 Mhz los límites son provistos tanto en densidad de corriente como en SAR. 10 – 300 GHz: Se utiliza la densidad de potencia con el fin de prevenir un calentamiento excesivo del cuerpo. La siguiente tabla resume las restricciones básicas establecidas por la ICNIRP: 22 Tabla 3.1 Restricciones básicas para exposiciones a campos eléctricos para frecuencias hasta 300 GHz (ICNIRP 1999) Densidad Caracteresticas de la exposición Rango de frecuencias 0-1Hz 1-4 Hz 4 Hz-1 kHZ Exposición 1-100 kHz Ocupacional 0.1- 10 MHz 0.01-10 GHz 10-300 GHz 0-1Hz 1-4 Hz Exposición 4 Hz-1 kHZ al público en 1-100 kHz 0.1- 10 MHz general 0.01-10 GHz 10-300 GHz SAR de Densidad corriente De cuerpo Cabeza y Extremid (ma/m2) entero tronco ades (W/kg) (W/kg) (W/kg) (rms) 40 40/f 10 f/100 f/100 8 8/f 2 f/500 f/500 - 0.4 0.4 0.08 0.08 - 10 10 2 2 - 20 20 4 4 - de Potencia (W/m2) 50 10 Notas: 1. Las densidades de corriente están dadas para cabeza y tronco promediados sobre una sección transversal de 1 cm2, perpendicular a la dirección de la corriente. 2. f es la frecuencia en Hz 3. Para frecuencias hasta 100 kHz, los valores de la densidad de corriente pico pueden obtenerse multiplicando el valor rms por 1.414. Para pulsos de duración tp, la frecuencia equivalente a aplicarse en las restricciones básicas debeía ser calculado según f = 1/2tp. 4. Los valores de SAR deben ser promediados sobre períodos de 6 minutos 5. La masa para promediar el SAR localizado es cualquier tejido contiguo de 10 g de masa; el máximo SAR así obtenido debería ser el valor usado para la estimación de la exposición. 6. Para pulsos de duración tp, la frecuencia equivalente a aplicarse en las restricciones básicas debería ser calculado según f = 1/2tp. Adicionalmente en el rango de frecuencias de 0.3 a 10 GHz y para exposición localizada en la cabeza, con el objeto de evitar el efecto auditivo causado por la expansión termoelástica, se recomienda una restricción básica adicional. Esta restricción es que la SAR promediada sobre 10 g de tejido no debe exceder 10 mJ/kg para trabajadores y 2 mJ/kg para el público en general. 23 7. La densidad de potencia debe ser promediada sobre cualquier área expuesta de 20 cm2 y sobre cualquier periodo de 68/f1.05 minutos (f en GHz) para compensar la profundidad de penetración progresivamente corta conforme se incrementa la frecuencia. 8. Las densidades de potencia máximos espaciales, promediados sobre 1 cm 2 no deberían exceder 20 veces los valores antes mencionados. Los niveles de referencia son provistos a continuación: Tabla 3.2 Niveles de referencia para exposición poblacional y ocupacional a campos eléctricos (valores rms no perturbados) (ICNIRP 1999) Rango de frecuencias 0-1 Hz 1-8 Hz 8-25 Hz 0.025 – 0.8 kHz 0.8- 0.82 kHz 0.82- 3 kHz 3- 65 kHz 65- 150 kHz 0.15- 1MHz 1- 10 MHz 10- 400 MHz 400- 2000 MHz 2-300 GHz Intensidad de campo Densidad de potencia eléctrico(V/m) Poblacional Ocupacional 10 000 20 000 10 000 20 000 250 / f 500 / f 250 / f 500 / f 250 / f 610 87 610 87 610 87 610 0.5 87 / f 610 / f 28 61 0.5 1.375 f 3 f 0.5 61 137 (W/m2) Poblacional Ocupacional 2 10 f / 200 f / 40 10 50 Notas: 1. f esta en la frecuencia que se indica en al columna rango de frecuencias 2. Asumiendo que se cumplen las restricciones básicas y que se pueden excluir los efectos indirectos adversos los valores de las intensidades de campo pueden ser excedidos 3. Para frecuencias entre 100 kHz y 10 GHz Seq y E2 deben ser promediados sobre cualquier periodo de 6 minutos 4. Para valores pico en frecuencia hasta 100 kHz ver nota 3 de la tabla anterior. 5. Para frecuencias mayores a 10 GHz, Seq y E2 deben ser promediados sobre cualquier periodo de 68 /f1.05 minutos (f en GHz). 24 Estos niveles pueden también ser apreciados en la siguiente figura en donde se incluye además valores pico para la exposición: Figura 3.1 Niveles de referencia ICNIRP para exposición a campos eléctricos variables en el tiempo (ICNIRP 1999). 3.2 Normas de la IEEE La IEEE tiene dos estándares básicos que mantienen las exposiciones a las radiaciones dentro de un margen de seguridad. El primero de ellos cubre el rango de frecuencias de 0 a 3kHz y se conoce como el estándar C95.6-2002: Niveles de seguridad con respecto a la exposición humana a campos electromagnéticos (0-3 kHz). El segundo cubre el resto del espectro para las radiaciones no-ionizantes y se conoce como el C95.1-2002: Niveles de seguridad con respecto a la exposición humana a campos electromagnéticos de radiofrecuencia (3 kHz – 300 GHz). 3.2.1 Limitaciones para radiaciones de baja frecuencia Las restricciones básicas son referidas como las limitaciones en la intensidad del campo eléctrico con el fin de evadir efectos nocivos en los tejidos expuestos. La IEEE llama a estas restricciones como Exposición Máxima Permisible ó MPE (“Maximum 25 Permissible Exposure”). Los límites se obtienen de la tabla 3.3 y de las ecuaciones que se muestran a continuación: Ei = E 0 para f ≤ f e (3.2.1-1) f E i = E 0 para f ≥ fe f ≥ fe fe (3.2.1-2) donde Ei es la intensidad máxima del campo eléctrico en todo el rango de frecuencias, fe es un parámetro en frecuencia y E0 es la intensidad de campo máxima a frecuencias menores a fe. Las restricciones básicas aplican para un promedio tomado sobre un segmento de recta de 0.5 cm orientado en la dirección del tejido en estudio. A continuación se muestra la tabla 3.3: Tabla 3.3 Restricciones básicas aplicadas a varias regiones del cuerpo (IEEE C95.6-2002) Tejido expuesto Fe (Hz) Cerebro 20 Corazón 167 Manos, muñecas, 3350 pies y rodillas Otros tejidos 3350 E0 – rms (V/m) Poblacional 5.89x10-3 0.943 Ocupacional 1.77x10-2 0.943 2.10 2.10 0.701 2.10 Las restricciones básicas para campos eléctricos irradiados en el ambiente se muestra en la tabla 3.4: Tabla 3.4 Restricciones básicas para campos irradiados en el ambiente (IEEE C95.6-2002) Público en general Rango de E – rms (V/m) frecuencia (Hz) 1-368 5000º 368-3000 1.84 x106 / f 3000 614 Notas: Ambiente controlado Rango de E – rms (V/m) frecuencia (Hz) 1-272 20000* 272-3000 5.44 x 106 / f 3000 1813 26 * Descargas son regulares para 20 kV/m y bien pueden ser encontradas para el rango de 5-10 kV/m sin medidas protectivas. º Para campos de 5kV/m se pueden provocar descargas que son dolorosas para el 7% de la población. Es importante hacer notar que estos límites son válidos para exposiciones de cuerpo entero. Sin embargo, cuando el campo eléctrico no sea constante en magnitud, dirección o fase sobre toda la superficie del cuerpo, se debe utilizar el promedio en conjunto con las especificaciones de la tabla 3.4. Cuando se este ante un campo pulsante o no senoidal, se debe además limitar el valor pico de la radiación y tomar en cuenta la suma de las componentes del campo eléctrico utilizando el teorema de Fourier. Para limitar el valor pico se debe seguir el siguiente procedimiento: a. Determinar la derivada con respecto al tiempo del campo: dE/dt = Ė b. Determinar el valor pico y el periodo basados en Ė. obtenido multiplicando por El valor pico puede ser 2 el valor rms. c. Utilizar la tabla 3.4 para hallar el valor máximo permisible en conjunto con la siguiente ecuación: 27 E = p (3.2.1-3) donde Ėp es el valor de la restricción para Ė MPEE es la restricción básica tomada de la tabla 3.4 f es la frecuencia de la señal Para determinar si se cumplen las restricciones para campos de varias frecuencias se debe cumplir con la siguiente condición: 28 5 MHz Ai ∑ ME 0 ≤1 (3.2.1-4) i donde Ai es la magnitud de la i-ésima componente de Fourier MEi es la restricción básica para la componente de campo eléctrico a esa frecuencia. Finalmente, otro factor importante que debe ser tomado en cuenta para el uso de las restricciones básicas ó MPE de las tablas 3.3 y 3.4 es la especificación de un tiempo promedio. Para ondas sinusoidales, la duración mínima de exposición al campo para lograr la excitación de los nervios, músculos y otros es de aproximadamente 200 ms. Para otras radiaciones de baja frecuencia cercanas, la variación del periodo de excitación mínimo varía muy poco por lo que usar unos cuantos periodos de duración resulta adecuado. Para frecuencias por debajo de 0.1 Hz, un lapso máximo de 10 segundos (un ciclo) es más que suficiente para realizar las mediciones. 3.2.2 Limitaciones para radiaciones de radiofrecuencia A diferencia de las normas de la ICNIRP, la IEEE utiliza únicamente la densidad de potencia para establecer las restricciones básicas a campos eléctricos variables en el tiempo. El uso del SAR es mencionado como parte de exclusiones agregadas al final de las tablas. Nuevamente, el uso de las siglas MPE es usado para hacer referencia a dichas restricciones. La tabla 3.5 resume los límites de exposición para campos eléctricos de radiofrecuencia: Tabla 3.5 Restricciones básicas para exposiciones a campos eléctricos de radiofrecuencia y tiempos promedio de exposición (IEEE C95.1-2002) 29 Ocupacional Rango de Campo Densidad de frecuencia eléctrico potencia (S) (E) (MHz) (mW/cm2) (V/m) 0.003-0.1 614 0.1-1.34 614 (100, 1000000)5 (100, 1000000/f Poblacional Tiempo promedio E2 o S (min) Campo Densidad de Tiempo eléctrico potencia (S) promedio E2 o S (E) (V/m) (mW/cm2) 6 614 6 614 2 * ) (100, 1.34-3.0 614 3-30 1842 / f 30-100 61.4 100-300 300-3000 3000-15 61.4 - 10000 /f 2) 1.0 f /300 - 10 - 10 000 15 000- 300 000 1000000/f 2) (900/f 2, 10000/f 2) (1.0, (100, 1000 000) * (100, 10000 / f 2) * (180 /f 2, 6 823.8 / f 6 823.8 / f 6 27.5 6 6 27.5 - 940000/f 3.336) 0.2 f /1500 6 - f /1500 616000/ f 1.2 10 000/f 2) (180 /f 2, 10 000/f 2) (0.2, 10 (min) 6 6 6 6 f2/0.3 6 30 6 30 30 30 90000 0.063 6f1.337 30 /f 616 000 /f 1.2 Cabe resaltar que los valores dados en términos de la intensidad de campo eléctrico son obtenidos utilizando el área transversal del cuerpo humano promedio y promediando los cuadrados del campo eléctrico a través de esta área. Algunas consideraciones extras relacionadas las restricciones anteriores deben ser tomadas en cuenta: a) Es posible realizar excepciones para campos no uniformes donde los valores máximos de exposición excedan las restricciones básicas si el promedio sobre el área transversal no supera los límites establecidos. También es posible reducir 5 Estas equivalencias de densidad de potencia de onda plana, aunque puedan no resultar válidas para condiciones cercanas, son comúnmente usadas como una comparación conveniente con los MPE a altas 30 los valores de las restricciones básicas para exposiciones parciales según la siguiente tabla: Tabla 3.6 Excepciones para exposiciones parciales a campos eléctricos (IEEE C95.1-2002) Valor Frecuencia (GHz) pico promedio campo cuadrado Ocupacional Poblacional 0.0001≤ f < 0.3 0.3 < f ≤ 6 6< f ≤96 96 <f ≤ 300 0.0001≤ f < 0.3 0.3 < f ≤ 6 6< f ≤30 30 < f ≤ 300 < 20 Ē2 < 20 Ē2 del Densidad de del potencia al equivalente (mW/cm2) < 20 < 20 (f /6)1/4 40 4 f/ 1.5 20 b) Las restricciones se refieren a valores promediados por periodos de 6 a 30 minutos para frecuencias hasta los 3000 MHz y para periodos mucho menores a frecuencias mayores como lo indicado en la tabla 3.5. c) Para mediciones de campo cercano a frecuencias menores a los 300 MHz, los límites están dados en términos de la intensidad de campo eléctrico. Para situaciones de onda plana en campos más lejanos las restricciones se expresan en términos de la densidad de potencia de la onda plana equivalente. d) Para campos de varias frecuencias, sigue siendo válida la condición para bajas frecuencias donde se debe cumplir con la siguiente condición: 300 GHz ∑ 3 khz Ai ≤1 MEi (3.2.1-4a) donde: Ai es la magnitud de la i-ésima componente de Fourier MEi es la restricción básica para la componente de campo eléctrico a esa frecuencia. 31 e) Para exposiciones a campos pulsantes de radiofrecuencia en el rango de 0.1 a 300 000 MHz el máximo permisible es de 100 kV/m. Para radiaciones de este tipo cuya duración sea menor a 100 ms los valores para MPE para un solo pulso están dados por la ecuación: MPE max = ( MPE⋅ t prom ) 5 ⋅ A pulso (3.2.1-5) Se permite un máximo de 5 pulsos con un periodo de repetición de al menos 100 ms durante cualquier periodo promediado. Si hay más de 5 pulsos o los pulsos tienen una duración mayor a 100 ms, se aplican las mismas normas para el cálculo excepto que la densidad de energía es limitada por la fórmula anterior. f) Para frecuencias entre 100 kHZ y 6 GHz las restricciones básicas de intensidad de campo para ambientes controlados pueden ser excedidas si se determina que la exposición produce una razón de absorción específica (SAR) menor de 0.4W/kg promediada sobre todo el cuerpo. Con respecto al tejido objeto de exposición deberá ser menor a 8 W/kg por cada 1g de tejido excepto para manos, muñecas, pies y rodillas donde el valor máximo de SAR no deberá ser mayor a 20 W/kg promediado a través de un volumen de 10 g de tejido. Este misma excepción aplica para ambientes no controlados pero utilizándose un factor de seguridad adicional de 5. Capítulo 4: Medición de campos eléctricos y parámetros involucrados Una vez revisados algunos de los estándares más importantes el siguiente paso consiste en la medición de los parámetros involucrados en dichos estándares. Para esto se procederá a utilizar el equipo de medición de campos electromagnéticos EMR-300. El equipo también posee una punta de prueba de amplio espectro, a saber, 1 MHz a 3GHz. Esto permitirá realizar mediciones en distintos puntos del país para determinar las características de los campos en dichas localizaciones. El equipo fue diseñado 32 especialmente para realizar este tipo de mediciones de modo que pueda asegurarse el cumplimiento o no de las normas internacionales más relevantes. 4.13 Mediciones directas e indirectas Las mediciones de campo pueden ser divididas en dos grupos: las mediciones directas y las mediciones indirectas. Las mediciones directas incluyen todos aquellos parámetros incluidos en las normas que pueden ser calculados directamente utilizando el equipo de medición EMR-300. Estos valores son la intensidad de campo eléctrico y la densidad de potencia. Las normas utilizan distintos tiempos para promediar estos valores y esto deberá ser tomado en cuenta a la hora de realizar la medición. Las mediciones indirectas, por otra parte, incluyen todos aquellos valores que no pueden ser obtenidos directamente del equipo y cuya medición requiere un cálculo adicional. Para nuestro caso, el único parámetro de este tipo es el SAR. Se dedicará una sección posterior para el análisis del mismo. Aún y cuando los estándares coinciden en establecer límites para la exposición a campos eléctricos, la forma de calcular estos valores difiere. Por lo tanto, hay en tener en cuenta estas diferencias a la hora de calcularlos. La siguiente tabla resume y compara la forma en que cada estándar determina los valores máximos de las mediciones directas (a saber intensidad de campo eléctrico y densidad de potencia). Se incluyen además los tiempos requeridos en términos de la frecuencia (en MHz) para calcular el promedio de estos valores. Se omiten las frecuencias inferiores a 0.1 MHz por estar fuera del rango de medición del equipo de medición de campo EMR-300. Tabla 4.1 Tiempos a utilizar según frecuencia Rango de frecuencias (MHz) 0.1-1.34 1.34-3.0 3.0-3000 Tiempo promedio IEEE ICNIRP Ocupacional Poblacional Ocupacional y Poblacional 6 6 6 6 f 2 / 0.3 6 6 30 6 33 3000-10000 10000-15000 15000- 300000 6 6 616000/ f 1.2 90 000 / f 90 000 / f 616000/ f 1.2 6 68 / f 1.05 68 / f 1.05 4.2 Mediciones Indirectas: El SAR En el capítulo anterior se presentó la definición puntual y promedio del valor del SAR. Para efectos de cálculo se establecerá una de las formas de la ecuación del SAR, a saber: SAR = P ρm = σE ρm 2 [W/kg] (4-1) donde: σ es la conductividad del medio ρm es la densidad de masa en un punto dado E es el campo interno en un punto dentro del objeto de medición La medición del SAR es de suma importancia pues permite determinar cuantitativamente la absorción de energía por un cuerpo que se puede manifestar como calor. Ofrece, además, una medida de cómo el campo eléctrico interno afecta los sistemas biológicos de forma distinta al calor natural. Los campos internos, y por lo tanto el SAR, son una función de los campos incidentes, la frecuencia y otras propiedades del cuerpo que absorbe la radiación. Dado que los campos eléctricos internos son causantes de los efectos biológicos, poder calcularlos es importante. Los efectos en animales y sistemas biológicos irradiados hahan sido de gran importancia pues ha permitido extrapolar estos resultados a humanos y determinar así los efectos de la radiación en humanos. 4.2.1 El SAR como función de la frecuencia El SAR es función de la frecuencia puesto que depende de la conductividad σ (o penetración de la onda) del cuerpo. Su valor máximo ocurre a la frecuencia de 34 resonancia. Para sistemas biológicos, esta ocurre cuando la longitud del cuerpo es aproximadamente 4 de la longitud de onda del campo. Para obtener dicho valor se 10 utiliza la relación: (4-2) dondeDonde: fo es la frecuencia de resonancia en hertz del SAR para polarización E es la longitud promedio del cuerpo d es el diámetro promedio del cuerpo Antes de la frecuencia de resonancia el SAR varía aproximadamente como función de f 2, mientras que posterior al punto de resonancia lo hace como función de 1/f. La dependencia general del SAR y la frecuencia se muestra en las figuras xxx 4.4 y xxx4.5. Para la primera de ellas se muestra el efecto del SAR y como varía este en humanos, mientras que la segunda figura ilustra la misma situación en ratas. Se incluyen además las tres polarizaciones de más importantes de onda: E, H y K. Obsérvese que para la polarización E el valor máximo (al cual ocurre la resonancia) es de aproximadamente 80 MHz para el hombre y cerca de 600 MHz para la rata. Para ambas figuras la frecuencia de resonancia es función de las longitudes del cuerpo y la longitud de onda involucrada. 35 Figura 4.1 Valores promedios de SAR de cuerpo entero calculados para un hombre promedio utilizando tres polarizaciones distintas. La densidad de potencia incidente es de 1 mW/cm2. 36 Figura 4.2 Valores promedios de SAR de cuerpo entero calculados para una rata promedio utilizando tres polarizaciones distintas. La densidad de potencia incidente es de 1 mW/cm2 Las figuras 4.3 y 4.4 también muestran que antes de la frecuencia de resonancia el SAR es generalmente mayor para la polarización E, intermedio para la polarización K y menor para la polarización H. Esto es producto de la magnitud del campo interno dentro del cuerpo. Esto será analizado posteriormente cuando se proceda al cálculo del campo eléctrico interno y los efectos de la polarización de la onda. Una vez analizado el comportamiento del SAR promedio en humanos, procederemos a explicar como pueden ser obtenidas las cantidades involucradas, a saber, σ que es la conductividad del medio y E, que es el campo interno en un punto dentro del objeto de medición. 37 4.2.2 Cálculo de la conductividad del medio utilizando modelos de absorción de onda plana La absorción del la energía por parte de un cuerpo es en buena parte función de la frecuencia de la onda incidente. Muchos cálculos de la energía, normalmente complejos de determinar, han sido realizados y existe información y datos relevantes al respecto. Las características de la forma en que ocurre la absorción son explicadas a continuación primero para modelos de onda plana, por ser los más simples de comprender. Aunque los modelos de onda plana no representan bien a humanos, este tipo de análisis ha demostrado ser muy importante para comprender los aspectos cualitativos de las características de la absorción de energía. Cuando una onda plana choca contra un dieléctrico, la onda transmitida a través de este es atenuada conforme avanza y transfiere energía al cuerpo. Para la mayoría de los dieléctricos, la onda se atenúa rápidamente. Esta característica es descrita como penetración. La penetración de una onda puede ser calculada como el valor al cual la intensidad del campo en la superficie a disminuido hasta un 36.8% (e-1=0.368) de su valor inicial. La penetración también es determinable a través del vector de Poynting en el punto en el cual ha sufrido una atenuación del 13.5 % (e-2 = 0.135) del valor en la superficie. Para una onda plana incidente en un objeto dieléctrico plano, la penetración puede obtenerse como: (4-3) Donde: f es la frecuencia en Hertz ε" es la parte compleja de la permitividad, una medida de la fricción asociada con el cambio de la polarización y el desplazamiento de las cargas en el medio ' es la parte real de la permitividad 38 La figura 4.6 muestra la penetración como función de la frecuencia para un dieléctrico plano cuya permitividad corresponde a dos tercios de la permitividad del tejido muscular humano. Figura 4.3 Permitividad promedio del ser humano (equivalente a dos tercios de la permitividad del tejido muscular) como función de la frecuencia. Figura 4.4 Penetración versus frecuencia para un dieléctrico con permitividad equivalente a dos tercio del tejido muscular 39 Conforme aumenta la frecuencia, la penetración es menor siendo la mayor parte de la energía absorbida cerca de la superficie. En nuestro ejemplo, a 2450 MHz la penetración es de 2 cm mientras que a 10 GHz esta pasa a ser de 0.4 cm. Los resultados del modelo de onda plana posee características ciertas para otros objetos. Esto es, a bajas frecuencias las ondas penetran mucho más profundamente que a altas frecuencias. A muy altas frecuencias cualquier material dieléctrico calentado por efecto de ondas planas incidentes tendrá básicamente un calentamiento muy cercano a su superficie. 4.2.3 Condiciones de frontera y valores de campos eléctricos internos En esta sección algunas de las características básicas de los campos electromagnéticos son utilizadas para estimar valores del SAR utilizando dos técnicas cualitativas. La primera consiste en condiciones de frontera de los campos electromagnéticos y la segunda considera el flujo magnético interceptado por el cuerpo sobre el que incide la onda. Se sabe que en la frontera de un cuerpo se deben cumplir las siguientes ecuaciones para los campos eléctricos: E1p = E2p E1n = 1 (4-4) E2n 2 (4-5) donde E1p y E2p son los componentes del campo paralelos a la frontera y E1n y E2nson los componentes perpendiculares a este como se muestra en la figura 4.8xxx. 40 Figura 4.5 Componentes del campo cercano a un vecindario entre dos medios teniendo permitividades Obsérvese que si 2 >> 1y 2. , entonces E2n << E1n. Si E1n es el campo en el espacio 1 vacío y E2n el campo dentro del cual el campo incide, el campo interno cerca de la frontera será mucho menor que el campo externo suponiendo que los campos son normales a la superficie. Además, los campos serán iguales si los componentes son paralelos a la frontera. Estos dos resultados son de gran importancia para entender la absorción de la energía cerca de la superficie. De la forma integral de una de las ecuaciones de Maxwell tenemos: (4-6) Para el caso de un dieléctrico circular en un campo magnético uniforme la ecuación puede ser resuelta utilizando la simetría cilíndrica y por tanto deduciendo que el campo eléctrico únicamente tendrá un componente radial que será constante a través de camino circular como lo muestra la figura 4.8. 41 Figura 4.6 Un dieléctrico en un campo magnético uniforme. Para E constante a través de esta circunferencia y H uniforme tendríamos: (4-7) La ecuación 4-6 muestra que el campo eléctrico depende de la razón de cambio del flujo magnético interceptado por el cuerpo y la ecuación 4-7 muestra que para el caso especial de la figura 4.8 el campo eléctrico circula alrededor del campo magnético y es directamente proporcional al radio. El campo eléctrico de este ejemplo sería mayor para un cuerpo cuya área interceptada por el campo magnético fuera mayor. En otras palabras, el campo eléctrico E es proporcional al área transversal atravesada por el campo magnético. Este resultado es importante para entender cualitativamente las características de absorción de energía. El campo interno total es la suma de los dos campos internos: Ein = E e+ Eh (4-8) donde: Ee es el campo eléctrico interno generado por el campo eléctrico incidente Einc Eh es el campo eléctrico interno generado por el campo magnético incidente Hinc Ein es el campo interno total Ee es la magnitud del vector de campo Ee 42 A bajas frecuencias, Ee puede ser calculado de Einc (de igual manera para Eh) para obtener el campo interno total. A altas frecuencias, los campos estarán fuertemente unidos por las relaciones establecidas en las ecuaciones de Maxwell y será más difícil el cálculo. Sin embargo, las relaciones cualitativas se mantendrán de modo que pueden ser utilizadas para entender el cálculo de Ein. Los principios para comprender el campo Ein de manera cualitativa son dados a continuación: a) Ee es más fuerte cuando Einc es mayormente paralelo a la frontera del cuerpo que cuando es perpendicular a esta. b) Eh es más fuerte cuando Hinc intercepta una sección transversal mayor que cuando intercepta una sección transversal menor. La figura 4.9 muestra algunos ejemplos de evaluaciones cualitativos de los campos internos basados en estos principios. Para simplificar se utilizan cilindros pero las bases son las mismas para figuras más complicadas como el cuerpo humano. La dependencia del SAR a la polarización puede ser explicada a través de estos dos principios básicos como se muestra en la tabla 4.2. 43 Figura 4.7 Evaluación cualitativa de campos internos basados en principios cualitativos Tabla 4.2. Aplicación de los principios cualitativos al cálculo del SAR Polarización E Einc Fundamentalmente paralelo Polarización K Fundamentalmente normal Polarización H Fundamentalmente normal Hinc Intercepta un área transversal amplia Intercepta un área transversal amplia Intercepta un área transversal pequeña Ee Fuerte Eh Fuerte SAR Mayor Débil Fuerte Intermedio Débil Débil Menor 44 Capítulo 5: Mediciones Experimentales Una vez que se haya comprendido los valores a medir y su significado, el paso restante es proceder a tomar mediciones. Antes de tomar cualquier medición, es importante considerar una serie de recomendaciones para reducir las fuentes de error durante las mediciones. Este capítulo considera primeramente todos los factores que deben analizarse antes de tomar las mediciones según el estándar de la IEEE C95.31991[31]. Un resumen ampliado se incluye como apéndice donde se profundiza en cuanto al tema. Una vez que se haya determinado que se cumplen las condiciones necesarias para tomar mediciones libres de errores, se adjuntarán los resultados obtenidos. 5.1 Consideraciones preliminares 5.1.1 Características de la radiación La radiación por analizar debe estar en el rango definido por la antena del EMR300. Esta antena tiene un rango de frecuencias de 3 MHz a 18 GHz por lo tanto se deben considerar toda la radiación existente entre este rango. Esto incluye antenas de TDMA (800 MHz), GSM (1900 MHz), radiodifusión en AM (530-1700 kHz) y en FM (88-108 MHz) entre otras. Se seleccionaron las radiobases por facilidad de acceso para realizar las mediciones. 5.1.2 Distancia entre elementos La distancia que exista entre la punta de prueba del equipo y los distintos elementos del sistema es de vital importancia para asegura que no ocurran errores de medición. Las principales distancias mínimas que deben respetarse son: a) Distancia entre la punta de prueba y la fuente: Se debe respetar una distancia mínima de aproximadamente 0.2 longitudes de onda para asegurarse que el error sea menor al 10% (véase apéndice B.4.3). En nuestro 45 caso esta distancia sería de 0.2λ = 0.2 ⋅ c 0.2(3 x10 8 ) = = 7.5cm tomando en f 800 x10 6 cuenta que la menor frecuencia es la de las antenas TDMA de 800 MHz. b) Distancia entre la punta de prueba y reradiadores pasivos: Se debe asegura primeramente que estemos fuera del campo reactivo de la fuente en cuestión. El campo reactivo es despreciable para distancias mayores a 0.15 longitudes de onda. Para nuestro caso, esta distancia sería: 0.15λ = 0.15 c =5.625cm f Además, se deben asegurar condiciones de onda plana donde exista una exposición de cuerpo entero de la persona a la radiación que facilite la determinación posterior del SAR. Se considera como exposición de onda plana a cualquier distancia mayor a tres longitudes de onda. En nuestro caso particular, esta distancia sería: 3λ = 3 c =1.125m f En ambos casos, se utilizó la frecuencia de la señal TDMA de 800 MHz por ser el peor caso. 5.1.3 Estimación del campo esperado Es importante tener un estimado de la magnitud del campo eléctrico antes de comenzar a tomar mediciones por motivos de seguridad. Se hizo una revisión de la documentación pertinente en informes técnicos realizados por el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE). En todos los estudios, se verifica el cumplimiento de las normas por amplio margen, por lo que se descarta cualquier posibilidad de estar sometido a campos potencialmente perjudiciales. Aún así, en lugares en los que no existen informes actualizados, se realizaron mediciones previas a las definitivas con el fin de verificar la intensidad del campo existente. En ningún caso la densidad de potencia ni la intensidad de campo superaron los valores máximos establecidos por las normas. 46 5.1.4 Criterios de selección de sitios Para la exposición, se recomienda los sitios en La Sabana por ser una muestra representativa y típica de las radiobases rodeadas de núcleos comerciales, residenciales y de recreación. Además, tanto la cercanía entre antenas como la cantidad de ellas, hacen que la condición sea más desfavorable. Se incluyen también sitios en San Pedro por ser el entorno inmediato y San José por ser donde se ubica la mayor concentración poblacional. Ambos sitios cuentan además con cercanía a núcleos comerciales y residenciales así como alta concentración de fuentes de radiación producto de la proximidad entre antenas. Los sitios seleccionados para medición de datos serían los siguientes: • Radiobase 2x1: Edificio Sabana Oeste (antiguo 2x1). • Radiobase JPS: San José centro. • Radiobases RACSA: San José centro frente al Teatro Nacional. • Edificio ICE: San Pedro. • Radiobase UNED: Sabanilla 5.1.5 Altura de la medición Debido a las características de las fuentes de radiación, se ha determinado que el puntos más sensible a la radiación electromagnética producto del uso del celular es el cerebro (IEGMP, 2000). Por tal motivo, se debe utilizar un alturas de 1.7 m tomando en cuenta la ubicación de dicho órgano en un hombre promedio de 1.75 m. 5.16 Tiempos utilizados en las mediciones Tanto las normas de la ICNIRP como de la IEEE coinciden en utilizar un tiempo promedio de 6 minutos para promediar la exposición en ambientes laborales (véase la tabla 4.1). Sin embargo, ambas difieren en el tiempo a utilizar en ambientes poblacionales. La ICNIRP mantiene un tiempo promedio de 6 minutos mientras que la IEEE utiliza un tiempo de 30 minutos. Se utilizará lo establecido por la ICNIRP para facilitar la toma de datos. 47 Otro tiempo importante es el tiempo para determinar promedios utilizado por el equipo de medición de campo electromagnético EMR-300. El equipo puede calcular promedios en lapsos desde 4 hasta 152 segundos. Se utilizó un tiempo de 60 segundos para obtener el promedio a través de 6 datos recolectados en este intervalo con el fin de no almacenar demasiados datos en memoria. 5.2 Resultados obtenidos Los resultados obtenidos en el trabajo de campo una vez realizadas todas las consideraciones necesarias se muestran a continuación. 5.2.1 ICE, San Pedro: Sala de transmisiones internacionales Descripción del lugar: El equipo se colocó en medio del pasillo de la sala de transmisiones internacionales. Esta sala cuenta con equipo que recibe las señales de las antenas GSM y TDMA para demodularlas y decodificarlas. Algunos de estos equipos cuentan con advertencias debido a que emiten alta radiación electromagnética de altas frecuencia. Existe además cableado proveniente de dichas antenas. Figura 5.1 Ubicación del equipo en la sala de transmisiones internacionales 48 Tablas y gráficos de resultados: MEM# 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 VALUE 0.0001 0.0001 0.0002 0.0002 0.0003 0.0003 0.36 0.37 0.38 0.4 0.41 0.41 UNIT W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 V/m V/m V/m V/m V/m V/m RESULT AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AXIS EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF TIME 9:47:58 9:49:01 9:50:01 9:51:00 9:52:00 9:53:00 9:56:36 9:57:36 9:58:35 9:59:35 10:00:43 10:01:43 DATE 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 CAL 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Tabla 5.1 Resultados obtenidos en la sala de transmisiones internacionales del ICE, San Pedro 49 2 1.5 1 0.5 0 10:02:38 10:01:55 10:01:12 10:00:29 9:59:46 9:59:02 9:58:19 9:57:36 9:56:53 9:56:10 Intensidad de campo (V/m) Intensidad de Campo Eléctrico Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.2 Gráfica intensidad de campo eléctrico vs tiempo para la sala de transmisiones internacionales del ICE, San Pedro Densidad de potencia (W/m²) Densidad de potencia 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 9:53:17 9:52:34 9:51:50 9:51:07 9:50:24 9:49:41 9:48:58 9:48:14 9:47:31 Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.3 Gráfica densidad de potencia vs tiempo para la sala de transmisiones internacionales del ICE, San Pedro 5.2.2 ICE, San Pedro: Terraza antenas de transmisión Descripción del lugar: El EMR-300 ubicado entre las antenas GSM y TDMA y la estructura metálica de una torre que sostiene aún más antenas. Se puede observar tanto las antenas GSM como 50 las TDMA al fondo. La exposición en estas circunstancias puede ser únicamente recibida por trabajadores del ICE en caso de reparación de equipo. Figura 5.4 Ubicación del equipo en la terraza de las antenas del ICE, San Pedro 51 Tablas y gráficos de resultados: MEM# 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 VALUE 1.87 1.82 1.82 1.82 1.8 1.78 1.79 1.81 0.0089 0.009 0.0088 0.0086 0.0086 0.0084 0.0082 0.0081 UNIT V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 RESULT AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AXIS EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF TIME 10:43:40 10:44:39 10:45:42 10:46:42 10:47:42 10:48:41 10:49:41 10:50:41 10:56:16 10:57:20 10:58:19 10:59:19 11:00:25 11:01:25 11:02:25 11:03:28 DATE 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 CAL 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Tabla 5.2 Resultados obtenidos en la terraza del ICE, San Pedro 2 1.5 1 0.5 0 10:51:36 10:50:53 10:50:10 10:49:26 10:48:43 10:48:00 10:47:17 10:46:34 10:45:50 10:45:07 Intensidad de campo (V/m) Intensidad de Campo Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.5 Gráfica intensidad de campo eléctrico vs tiempo para la terraza del ICE, San Pedro 52 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 11:01:41 11:00:58 11:00:14 10:59:31 10:58:48 10:58:05 10:57:22 10:56:38 10:55:55 Densidad de potencia (W/m²) Densidad de potencia Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.6 Gráfica densidad de potencia vs tiempo para la terraza del ICE, San Pedro 5.2.3 Sabana: Radiobase 2x1 Descripción del lugar: La radiobase 2x1 en la Sabana se encuentra muy cercana a objetos metálicos (como portones) por lo que se tuvo que ubicar el equipo a cierta distancia de la calle donde no existiera ese inconveniente. Figura 5.7 Equipo de medición frente a radiobase 2x1, Sabana 53 Tablas y gráficos de resultados: MEM# 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 VALUE 1.05 1.05 1.06 1.07 1.07 1.1 1.12 1.14 0.0036 0.0036 0.0036 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 UNIT V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 RESULT AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AXIS EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF TIME 12:34:25 12:35:25 12:36:25 12:37:24 12:38:28 12:39:27 12:40:27 12:41:27 12:44:16 12:45:16 12:46:16 12:47:15 12:48:15 12:49:14 12:50:18 12:51:17 DATE 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 22/06/2007 CAL 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Tabla 5.3 Resultados obtenidos frente a radiobase 2x1, San José 2 1.5 1 0.5 0 12:40:19 12:39:36 12:38:53 12:38:10 12:37:26 12:36:43 12:36:00 12:35:17 12:34:34 12:33:50 Intensidad de campo (V/m) Intensidad de campo Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.8 Gráfica intensidad de campo eléctrico vs tiempo para la radiobase 2x1, La Sabana 54 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 12:49:41 12:48:58 12:48:14 12:47:31 12:46:48 12:46:05 12:45:22 12:44:38 12:43:55 Densidad de potencia (W/m²) Densidad de potencia Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.9 Gráfica densidad de potencia vs tiempo para la radiobase 2x1, La Sabana 5.2.4 San José: Junta de Protección Social Descripción del lugar: Se utilizó el parqueo de la Junta por ser el lugar más adecuado para tomar mediciones puesto que las calles frente a la JPS suelen ser muy concurridas. Además, las estructuras metálicas funcionan como reradiadores pasivos que deben evitarse. Se intento alejarse lo más posible de los carros una vez en el parqueo. Figura 5.10 Ubicación del equipo previo a la toma de mediciones en el parqueo la Junta, frente al edificio de la Junta de Protección Social de San José 55 Tablas y gráficos de resultados: MEM# 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 VALUE 0.74 0.74 0.73 0.78 0.87 0.89 0.89 0.92 0.0025 0.0029 0.0033 0.0038 0.0042 0.0046 0.0048 0.0047 UNIT V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 RESULT AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AXIS EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF TIME 10:12:01 10:13:01 10:14:01 10:15:04 10:16:04 10:17:03 10:18:03 10:21:15 10:23:10 10:24:10 10:25:10 10:26:09 10:27:13 10:28:12 10:29:12 10:30:12 DATE 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 CAL 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Tabla 5.4 Resultados obtenidos frente al edificio de la JPS, San José 2 1.5 1 0.5 0 10:17:46 10:17:02 10:16:19 10:15:36 10:14:53 10:14:10 10:13:26 10:12:43 10:12:00 10:11:17 Intensidad de campo (V/m) Intensidad de campo Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.11 Gráfica intensidad de campo eléctrico vs tiempo para radiobase frente al edificio de la JPS 56 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 10:30:43 10:30:00 10:29:17 10:28:34 10:27:50 10:27:07 10:26:24 10:25:41 10:24:58 10:24:14 Densidad de potencia (W/m²) Densidad de potencia Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.12 Gráfica intensidad de campo eléctrico vs tiempo para radiobase frente al edificio de la JPS 57 5.2.5 San José: Radiobases RACSAICE, frente al Teatro Nacional Descripción del lugar: Se utilizó la Plaza de la Cultura para colocar el EMR-300 cercano a las antenas del ICE en San José. Por lo concurrido del lugar, se tuvieron dificultades al asegurarse el distanciamiento entre el equipo y las personas. Figura 5.13 Localización del equipo de medición frente al Teatro Nacional Tablas y gráficos de resultados: MEM# 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 VALUE 0.42 0.4 0.39 0.37 0.39 0.42 0.47 0.5 0.0007 0.0008 0.001 0.001 0.0009 0.0009 0.0008 UNIT V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 RESULT AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AXIS EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF TIME 11:56:37 11:57:37 11:58:37 11:59:36 12:00:41 12:01:40 12:02:40 12:03:40 12:04:17 12:05:17 12:06:20 12:07:19 12:08:19 12:09:19 12:10:18 DATE 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 26/06/2007 CAL 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 58 134 0.0007 W/m2 AV EFF 12:11:18 26/06/2007 1 Tabla 5.5 Resultados obtenidos frente al ICE, San José 2 1.5 1 0.5 0 12:02:10 12:01:26 12:00:43 12:00:00 11:59:17 11:58:34 11:57:50 11:57:07 11:56:24 11:55:41 Intensidad de campo (V/m) Intensidad de campo Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.14 Gráfica intensidad de campo eléctrico vs tiempo para radiobases del ICE, San José 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 12:10:48 12:10:05 12:09:22 12:08:38 12:07:55 12:07:12 12:06:29 12:05:46 12:05:02 12:04:19 Densidad de potencia (W/m²) Densidad de potencia Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.15 Gráfica intensidad de campo eléctrico vs tiempo para radiobases del ICE, San José 5.2.6 Sabanilla: Radiobase UNED 59 Descripción del lugar: Se utilizaron las zonas verdes cercanas al parqueo trasero de la Facultad de Agronomía para asegurarse de cumplir con las condiciones necesarias para una medición satisfactoria. Figura 5.16 Ubicación del equipo de medición frente a radiobase de la UNED, en la Facultad de Agronomía Tablas y gráficos de resultados: MEM# 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 VALUE 1.12 1.12 1.14 1.13 1.09 1.14 1.14 1.15 0.0036 0.0038 0.0041 0.0041 0.0041 0.0042 UNIT V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 RESULT AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AXIS EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF TIME 10:56:55 10:57:55 10:58:55 10:59:54 11:00:55 11:01:58 11:02:58 11:03:58 11:05:08 11:06:08 11:07:11 11:08:11 11:09:11 11:10:10 DATE 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 27/06/2007 Tabla 5.6 Resultados obtenidos para la radiobase de la UNED CAL 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 60 2 1.5 1 0.5 0 11:03:50 11:03:07 11:02:24 11:01:41 11:00:58 11:00:14 10:59:31 10:58:48 10:58:05 10:57:22 Intensidad de campo (V/m) Intensidad de campo Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.17 Gráfica intensidad de campo eléctrico vs tiempo para la radiobase de la UNED, Sabanilla 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 11:11:02 11:10:19 11:09:36 11:08:53 11:08:10 11:07:26 11:06:43 11:06:00 11:05:17 11:04:34 Densidad de potencia (W/m²) Densidad de potencia Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.18 Gráfica intensidad de campo eléctrico vs tiempo para la radiobase de la UNED, Sabanilla 61 5.2.7 Laboratorio Escuela de Ingeniería Eléctrica: Radiación celular Se realizaron además pruebas de laboratorio para determinar el nivel de radiación a la que se ve expuesta una persona al realizar una breve llamada de celular. Se utilizó el software incluido por el EMR-300 para estos efectos. A continuación se muestra la interfaz utilizada junto con una breve explicación de su funcionamiento. Para más información acerca de la configuración y explicación de los parámetros favor referirse al apéndice A. Parámetro de medición Inicio de la medición Modo de operación Configuración del inicio automático Tiempo para determinación de promedio Duración de la toma de datos y del intervalo de almacenaje Figura 5.2319 Interfaz del software de medición EMR-300 Estos resultados no utilizan las mismas consideraciones utilizadas en las mediciones cerca de radiobases pues varían las características de la medición. Sin embargo, las condiciones de la toma de mediciones también deben ser consideradas y se resumen a continuación: • Características de la radiación: Se utilizó un teléfono celular de tecnología GSM, es decir a una frecuencia de 1800MHz. • Distancia entre elementos: La punta de prueba se colocó lo más cercanamente posible al celular simulando la distancia entre el celular y la cabeza del usuario. 62 • Estimación del campo esperado: No se tiene un estimado del campo eléctrico esperado, se procede a realizar las mediciones suponiendo que la radiación emitida no es nociva para la salud. • Tiempos utilizados en las mediciones: Se utilizaron tiempos breves para disminuir los costos de la experimentación y utilizando la siguiente relación (véase la sección B.1.4 del apéndice B)[31]: W ( mW / cm 2 ) ⋅ t (min) ≤ 6mW ⋅ min/ cm 2 Esto permite determinar conclusiones válidas sin utilizar el promedio de 6 minutos recomendado en las normas. Para nuestro caso, se utilizará un tiempo de 40 segundos lo que cambia la restricción a: W ( mW / cm 2 ) ≤ 8.95mW ⋅ min/ cm 2 W ( mW / cm 2 ) ≤ 89.5W / m 2 La nueva densidad de potencia aumenta puesto que el tiempo es menor a 6 minutos. Se realiza la conversión puesto que los valores obtenidos están dados en W/m2 en las mediciones tomadas. Tablas y gráficos de resultados: Los resultados obtenidos utilizando el software del EMR-300 fueron los siguientes: INDEX 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TIME 17:04:47 17:04:51 17:04:55 17:04:59 17:05:03 17:05:07 17:05:11 17:05:15 17:05:19 17:05:23 X 0,24 0,21 0,5 0,44 0,21 0,18 0,21 0,14 0,22 0,26 Y 0 0 1,53 1,17 0 0 0 0 0 0 Z 0 0 0,77 0,58 0 0 0 0 0 0 EFF 0,24 0,21 1,78 1,38 0,21 0,18 0,21 0,14 0,22 0,26 Tabla 5.7 Resultados obtenidos en el laboratorio para la intensidad de campo eléctrico 63 Utilizando los siguientes parámetros: • EMR-300 - BE-0085 - V03.01 • Probe: 9 • Type: E • Date: 05-23-2007 • Calibr Factor: 1.000 • Unit: V/m • Max: OFF • Average: 4.0 sec Intensidad de campo resultante Eje x 2 1,5 1 0,5 17:05:25 17:05:21 17:05:17 17:05:12 17:05:08 17:05:04 17:05:00 17:04:55 17:04:51 -0,5 Eje y 17:04:47 0 17:04:42 Intensidad de campo (V/m) Intensidad de campo en función del tiempo Eje z Tiempo (hh:mm:ss) Figura 5.2320 Intensidad de campo en función del tiempo Para la densidad de potencia, se obtuvieron los siguientes resultados: INDEX 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TIME 17:06:24 17:06:28 17:06:32 17:06:36 17:06:40 17:06:44 17:06:48 17:06:52 17:06:56 17:07:00 X 0,0001 0,0001 0,0011 0,0003 0,0001 0,0001 0,0001 0,0002 0,0002 0,0001 Y 0 0 0,0056 0,0011 0 0 0 0 0 0 Z 0 0 0,0012 0,0002 0 0 0 0 0 0 EFF 0,0001 0,0001 0,0079 0,0016 0,0001 0,0001 0,0001 0,0002 0,0002 0,0001 64 Tabla 5.8 Resultados obtenidos en el laboratorio para la densidad de potencia Utilizando los siguientes parámetros: • EMR-300 - BE-0085 - V03.01 • Probe: 9 • Type: E • Date: 05-23-2007 • Calibr Factor: 1.000 • Unit: W/m*m • Max: OFF • Average: 4.0 sec 0,01 Densidad de potencia resultante Eje x 0,008 0,006 0,004 0,002 17:07:05 Tiempo (hh:mm:ss) 17:07:00 17:06:56 17:06:52 17:06:48 17:06:43 17:06:39 17:06:35 17:06:30 -0,002 Eje y 17:06:26 0 17:06:22 Densidad de potencia (W/m²) Densidad de potencia en función del tiempo Eje z Figura 5.2321 Densidad de potencia en función del tiempo Para determinar el promedio de la intensidad de campo y la densidad de potencia, se utiliza la definición que dan los estándares de la IEEE (véase la sección B.1.4 del apéndice B)[31]: 1 E= T tf ∫ E (t )dt t0 65 1 S= T tf ∫ S (t )dt t0 Calculamos una función equivalente a través de un polinomio de orden 6 para determinar estos promedios: Intensidad de campo en función del tiempo Intensidad de campo resultante 1.5 Función equivalente 1 y = 2E+23x 6 - 7E+23x 5 + 1E+24x 4 - 0.5 1E+24x 3 + 6E+23x 2 - 2E+23x + 2E+22 17:05:25 Tiempo (hh:mm:ss) 17:05:21 17:05:17 17:05:12 17:05:08 17:05:04 17:05:00 17:04:55 17:04:51 17:04:47 -0.5 17:04:42 0 Intensidad de campo en función del tiempo 2 Intensidad de campo resultante 1.5 Función equivalente 1 0.5 y = 17711x 6 - 33312x 5 + 23494x 4 7550.2x 3 + 1039.2x 2 - 40.137x + 0.2139 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 -0.5 0.10 0 0.00 Intensidad de campo (V/m) Intensidad de campo (V/m) 2 Tiempo(min) Figura 5.22 Intensidad de campo en función del tiempo y función equivalente utilizada 66 Densidad de potencia en función del tiempo Densidad de potencia resultante Función equivalente 0.008 0.006 0.004 0.002 y = 68.739x 6 - 126.22x 5 + 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 -0.002 0.10 0 0.00 Densidad de potencia (W/m²) 0.01 86.224x 4 - 26.495x 3 + 3.3946x 2 0.109x - 0.0001 Tiempo (min) Densidad de potencia en función del tiempo Densidad de potencia (W/m²) 0.01 Densidad de potencia resultante 0.008 Función equivalente 0.006 0.004 6 5 y = 6E+20x - 3E+21x + 0.002 4 3 5E+21x - 4E+21x + 0 17:06: 17:06: 17:06: 17:07: 17:07: -0.002 09 26 43 00 18 Tiempo (hh:mm:ss) 2 2E+21x - 7E+20x + 8E+19 Figura 5.23 Densidad de potencia en función del tiempo y función equivalente utilizada El promedio de ambos valores finalmentfinalmente seríae sería: E= 67 1 E = 0.6 0.6 ∫(17711x6 - 33312x5 + 23494x4 - 7550.2x3 + 1039.2x2 - 40.137x + 0 0 E = 0.453V / m 1 S = 0.6 0.6 ∫( 68.739x6 - 126.22x5 + 86.224x4 - 26.495x3 + 3.3946x2 - 0.109x 0 S = 0.001092W / m 2 5.3 Cálculo del SAR a partir de campos eléctricos externos Es importante aclarar lo que establece la IEEE para procedimientos de cálculo del SAR a partir de campos eléctricos externos (véase sección B.5 del apéndice B): “Como consecuencia, el SAR inducido en un objeto o persona cerca de una fuente de radiación o reradiador pasivo es extremadamente difícil de estimar a través de datos de campos eléctricos externos. Esta información sólo puede proveer la base para estimaciones aproximadas del valor máximo espacial del SAR útiles para establecer medidas temporales de protección en una situación de exposición puntual.”[31] Para medir el SAR con exactitud se deben utilizar métodos que permitan determinar con precisión los valores de campo eléctrico interno. Estos métodos incluyen implantes de puntas de prueba en el tejido humano para medición de campos eléctricos internos, métodos basados en calorimetría y métodos basados en el cálculo de la corriente interna total. Sin embargo, todos estos métodos requieren instrumentación altamente especializada que permita realizar las distintas mediciones involucradas. Por otra parte las restricciones básicas para intensidad de campo y densidad de potencia (dependiendo de la frecuencia) establecidas en los estándares pretenden asegurar que no se excederá el SAR de cuerpo entero. El cálculo del SAR puede realizarse a través de la ecuación 4-1: σ Ein SAR = = ρm ρm P utilizando la conductividad σ 2 de los tejidos a distintas frecuencias, la densidad de masa de los mismos y el valor de campo eléctrico interno obtenido a través de las condiciones de frontera y los valores de campos eléctricos externos. 68 5.3.1 Consideraciones generales Para calcular el SAR, debido a que el equipo de medición EMR-300 presenta varias limitantes, deben hacerse una serie de consideraciones para la estimación del peor caso. Las dos mayores limitantes del equipo para el cálculo del SAR son: a) No permite identificar las frecuencias de las radiaciones medidas. Esto representa un problema dado que tanto la conductividad es función de la frecuencia. b) No permite determinar la polarización de la onda debido a que calcula el valor efectivo (rms) del campo en cuestión. Dado que los valores de campo eléctrico internos cumplen con las condiciones de frontera, es importante determinar cual es el valor del campo eléctrico normal y paralelo a la superficie del cuerpo para su cálculo. Las limitaciones obligan a realizar suposiciones para calcular valores máximos del SAR dependiendo de distintos valores de frecuencia y polarización de onda. Realizando un análisis de la ecuación 4-1, se puede determinar que el SAR es máximo cuando: a) La conductividad del tejido es mayor b) El campo eléctrico interno es mayor (la onda tiene una polarización E) Se utilizaron los valores de conductividad en función de la frecuencia para un rango de 1 MHz a 10 GHz. Los valores utilizados se muestran en la siguiente figura: 69 Conductividad en función de la frecuencia Conductividad (S/m) 100.000 10.000 Tejido muscular 1.000 1 10 100 1000 10000 Tejido óseo 0.100 0.010 Frecuencia (MHz) Figura 5.24 Conductividad en función de la frecuencia [11] Se eligieron los tejidos musculares y óseos por ser los valores extremos para la conductividad del cuerpo, siendo el muscular el de mayor conductividad y el óseo el de menor conductividad. Los valores de la densidad de masa para un tejido muscular y óseo utilizados son, respectivamente, 1100 y 1525 kg/m3 [31]. Los valores del campo eléctrico interno utilizados son los mismos que los de campo eléctrico externo, dado que para la polarización E se cumple la ecuación 4-4: E1p = E2p Consideramos, además, que el SAR tiene su valor máximo en la frontera del tejido según lo establece la IEEE en el estándar C95.3-1991, página 24: “En una esfera (como la cabeza humana) o cilindro (como en una pierna o brazo) pueden ocurrir resonancias, causando grandes gradientes en las distribuciones de la intensidad de campo eléctrico internos con puntos localizados cerca del centro de la esfera y ondas estacionarias a través del resto del volumen sujeto a exposición. Aún así, el SAR en la superficie es típicamente mayor y es usualmente el valor máximo del SAR localizado.” Estas consideraciones facilitan los cálculos y nos dan una idea de la magnitud del SAR para las condiciones medidas en las distintas ubicaciones. Aún así los cálculos son valores representativos para dos tejidos del cuerpo humano, pero no representan el 70 SAR en un punto real del mismo. Para obtener el SAR en un punto del interior del ser humano sólo son válidas mediciones utilizando métodos apropiados donde sea posible calcular la conductividad exacta del tejido en función de la frecuencia y valores reales de campos eléctricos internos. A continuación, se muestran las gráficas del SAR localizado para la cabeza. SAR 1.00E-02 SAR (W/kg) 1 10 100 1000 10000 1.00E-03 Tejido muscular 1.00E-04 Tejido óseo 1.00E-05 1.00E-06 Frecuencia (MHz) Figura 5.825 Gráfica del SAR en función de la frecuencia para la sala de transmisiones internacionales del ICE, San Pedro SAR 1.00E-01 SAR (W/kg) 1 10 100 1000 10000 1.00E-02 Tejido muscular Tejido óseo 1.00E-03 1.00E-04 Frecuencia (MHz) Figura 5.2619 Gráfica del SAR en función de la frecuencia para radiobase 2x1la sala de transmisiones internacionales del ICE, San PedroSabana 71 SAR 1.00E-01 1 10 100 1000 10000 SAR (W/kg) 1.00E-02 1.00E-03 Tejido muscular Tejido óseo 1.00E-04 1.00E-05 Frecuencia (MHz) Figura 5.270 Gráfica del SAR en función de la frecuencia la sala de transmisiones internacionales del ICE, para radiobase de frente a la Junta de Protección Social, San PedroJosé SAR 1.00E-02 SAR (W/kg) 1 10 100 1000 10000 1.00E-03 Tejido muscular Tejido óseo 1.00E-04 1.00E-05 Frecuencia (MHz) Figura 5.2128 Gráfica del SAR en función de la frecuencia para radiobase de avenida segunda PedroJosé la sala de transmisiones internacionales del ICE, San 72 SAR 1.00E-02 SAR (W/kg) 1 10 100 1000 10000 1.00E-03 Tejido muscular 1.00E-04 Tejido óseo 1.00E-05 1.00E-06 Frecuencia (MHz) Figura 5.2229 Gráfica del SAR en función de la frecuencia para radiobases del ICE, San José SAR 1.00E-01 SAR (W/kg) 1 10 100 1000 10000 1.00E-02 Tejido muscular 1.00E-03 Tejido óseo 1.00E-04 1.00E-05 Frecuencia (MHz) Figura 5.2330 Gráfica del SAR en función de la frecuencia para la radiobase de la UNED, Sabanilla 73 SAR 1.00E-02 SAR(W/kg) 1 10 100 1000 10000 1.00E-03 Tejido muscular Tejido óseo 1.00E-04 1.00E-05 Frecuencia (MHz) Figura 5.31 Gráfica del SAR en función de la frecuencia para datos recopilados en el laboratorio 5.5 Análisis de resultados obtenidos Los resultados obtenidos en las distintas ubicaciones se resumen en la siguiente tabla. Se incluyen además los límites de la ICNIRP y de la IEEE a modo de comparación para las frecuencias que representan los límites más restrictivos. Fuente ICE, San Pedro: Sala de transmisiones internacionales ICE, San Pedro: Terraza antenas de transmisión Sabana: Radiobase 2x1 San Jose: Junta de Protección Social San Jose: Frente al Teatro Nacional Sabanilla: Radiobase UNED Laboratorio: Radiación Celular Normas Poblacional ICNIRP Ocupacional 6 Intensidad de campo (V/m) 0.388 Densidad de Potencia (W/m²)6 0.0002 1.803 1.066 0.791 0.398 1.126 0.453 27.50 60.00 0.0087 0.0035 0.0042 0.0009 0.0039 0.00109 2.00 10.00 La densidad de potencia máxima permisible es mínima para valores de frecuencia entre 10- 400 MHz y es una variable más a considerar a partir de estas frecuencias, según la ICNIRP. La IEEE establece que para frecuencias mayores a 100 MHz debe utilizarse la densidad de potencia como la variable a considerar y no ambas. 74 Normas Poblacional 27.50 2.00 IEEE Ocupacional 61.40 10.00 Tabla 5.9 Resumen de resultados y comparación con las normas para intensidad de campo y densidad de potencia A partir de los resultados obtenidos y las restricciones para la intensidad de campo eléctrico y la densidad de potencia se puede determinar lo siguiente: •Los límites más restrictivos para la intensidad de campo y la densidad de potencia establecidos por la ICNIRP ocurren a frecuencias entre los 10 y 400 MHz para ambientes tanto poblacionales como ocupacionales y toman los valores mostrados en la tabla. •Los límites más restrictivos establecidos por las recomendaciones establecidas por la IEEE ocurren a frecuencias entre los 100 y 300 MHz para ambientes poblacionales y ocupacionales tomando los valores anteriormente mostrados. •Las restricciones para densidad de potencia coinciden para ambas normas tanto en ambientes poblacionales como ocupacionales. •Las restricciones para intensidad de campo varían para exposición en ambiente poblacional dado que la ICNIRP establece que la máxima exposición permisible (MPE) debe ser de 60 V/m y la IEEE establece que debe ser de 61.4 V/m. •Los valores promedios calculados para la intensidad de campo están 15 veces por debajo del límite más restrictivo según lo que recomiendan las normas para la exposición de radiación en ambiente poblacional utilizando la mayor intensidad de campo obtenida, a saber en la terraza de las antenas de transmisión del ICE de San Pedro. Obsérvese, sin embargo, que este límite no es aplicable debido a la ubicación y sólo se utiliza por motivos de análisis. •Para el promedio más bajo registrado y la misma restricción poblacional, en la sala de transmisiones del ICE de San Pedro, la intensidad promedio obtenida 75 está hasta 70 veces por debajo de este límite. Nuevamente, utilizando el límite poblacional que no es aplicable en este caso. •Realizando el mismo análisis de peor para las restricciones ocupacionales se determina que los mayores valores calculados para la intensidad de campo están 33 veces por debajo del límite más restrictivo según lo que recomiendan las normas de la ICNIRP. Para las normas de la IEEE los valores obtenidos están 34 veces por debajo de lo que indican dichas normas. Nuevamente, se utilizan los datos registrados en la terraza del ICE de San Pedro. •Para el promedio más bajo registrado en la sala de transmisiones internacionales y las restricciones ocupacionales la relación entre el promedio obtenido y las normas es 154 veces más baja según la ICNIRP y 158 veces según la IEEE. •Utilizando los mayores valores de densidad de potencia calculados en la terraza del ICE de San Pedro y los límites mas restrictivos (es decir a exposición poblacional), se obtiene que la densidad de potencia está 230 veces por debajo de lo que establecen las normas. Utilizando el límite ocupacional aplicable en esta ubicación la relación aumenta a estar 1149 por debajo de lo que indican ambos estándares. •Para los menores valores obtenidos en la sala de transmisiones internacionales y los límites poblacionales de densidad de potencia se obtiene que los valores obtenidos están 10000 veces por debajo de lo que establecen las normas. Para los límites ocupacionales esta restricción aumenta a estar 50000 por debajo de lo que establecen los límites. •Los resultados obtenidos en el laboratorio para la emisión producida por celulares están casi 61 veces por debajo de los límites establecidos por la intensidad de campo eléctrico y 1835 veces para la densidad de potencia. Los valores se encuentran dentro del mismo orden de magnitud que los obtenidos en las proximidades de las antenas de transmisión, siendo esta emisión considerable al compararla con dichas antenas. 76 En conclusión, los resultados muestran el cumplimiento incondicional de ambas normativas existentes para ambientes poblacionales como laborales. La siguiente tabla resume los resultados obtenidos para el SAR. SAR localizado (W/kg) Minimo7 Máximo8 Fuente ICE, San Pedro: Sala de transmisiones internacionales ICE, San Pedro: Terraza antenas de transmisión Sabana: Radiobase 2x1 San Jose: Junta de Protección Social San Jose: Frente al Teatro Nacional Sabanilla: Radiobase UNED Laboratorio: Radiación Celular Sabanilla: Radiobase UNED Normas Poblacional ICNIRP Ocupacional Normas Poblacional IEEE Ocupacional 0.00001 0.0015 0.00193 0.00007 0.00004 0.00001 0.00008 0.00001 0.00008 - 0.0314 0.0110 0.0060 0.0015 0.0123 0.002 0.0123 2 10 1.6 8 Tabla 5.10 Resumen de resultados y comparación con las normas para el SAR localizado A partir de esta tabla resumen podemos determinar que para los datos calculados del SAR localizado en la cabeza y las normas de la IEEE y la ICNIRP se cumple: • Las normas de la IEEE son más restrictivas en cuanto al SAR se refiere. • Los valores máximos de SAR ocurren cuando la frecuencia es mayor dado que el SAR es función de la conductividad del tejido. Sabemos que la conductividad es mayor al aumentar la frecuencia y esto determina el comportamiento del SAR para valores de frecuencia altos en emisión de campos de RF. 7 El valor mínimo de SAR corresponde a la menor frecuencia evaluada (1 MHz) para tejido óseo. 8 El valor máximo de SAR corresponde a la mayor frecuencia evaluada (10 GHz) para tejido muscular. 77 • Para el peor caso, de los datos obtenidos cerca de las antenas del ICE de San Pedro en la terraza de dicho edificio, se obtiene que el valor máximo del SAR es 51 veces menor que la mínima restricción establecida por la IEEE para ambientes poblacionales de 1.6 W/kg. Además es 64 veces menor que la restricción poblacional de la ICNIRP. Los límites utilizados en este análisis no son los indicados para esta ubicación y sólo se utilizan con motivo de estudio. • Siempre para el peor caso, el SAR es 318 veces menor en la ubicación seleccionada que lo que indican las normas de la ICNIRP y 255 veces menor de lo que establecen las normas de la IEEE. • El SAR obtenido para la radiación celular es del mismo orden de magnitud que el obtenido para la emisión causada por antenas de transmisión y no puede ser desestimada. Se encuentra hasta 1000 veces por debajo de las normas ICNIRP y 800 veces por debajo de las normas de la IEEE. Al igual que los datos obtenidos para la densidad de potencia y la intensidad de campo eléctrico, los resultados obtenidos para el SAR permiten establecer el cumplimiento de las normas basados en los datos recopilados en distintas partes del área metropolitana y en el laboratorio.. 78 Capítulo 6: Conclusiones y Recomendaciones A través del presente proyecto se logran determinar conclusiones importantes con respecto a los niveles de exposición a campos eléctricos de radiofrecuencia en la población del área metropolitana donde se tomaron las muestras experimentales. La conclusión principal es que se puede establecer que no existe ningún riesgo latente producto de la exposición a campos eléctricos de radiofrecuencia para la población actual que habita en distintas áreas de la capital. Entre otras conclusiones obtenidas a través del presente estudio se pueden citar: •La intensidad de campo y la densidad de campo a las que pueden estar expuesto el público en general así como los trabajadores del sector de telecomunicaciones producto de la radiación de radiobases TDMA ó GSM no representan peligro para su salud. Existen amplios márgenes que aseguran el cumplimiento de las normas internacionales en distintas condiciones y ubicaciones. •La exposición a la radiación producida por los teléfonos celulares de tecnología GSM por periodos cortos no representa peligro para la salud en el público en general. •Los valores calculados de SAR en función de la frecuencia para las distintas localizaciones reafirman el cumplimiento de las normativas internacionales y aseguran la inexistencia de peligros producto de la exposición a la radiación. •Aún y cuando los límites de exposición máxima permisible (MPE) en términos de intensidad de campo o densidad de potencia pretenden asegurar que se cumplen también los valores máximos de SAR de cuerpo entero y SAR localizado, las conclusiones basado en el cálculo del SAR como función de campos eléctricos externos parecen reafirmar esta hipótesis. •El equipo EMR-300 permite determinar la existencia o no de peligros producto de la exposición a radiaciones no ionizantes. Cumple además con los requisitos básicos recomendados por la IEEE para realizar este tipo de estudios. Esto dado 79 que pPermite medir los parámetros más importantes dados en las normas internacionales de forma sencilla y precisa incluyendo funciones capaces de determinar promedios a través del tiempo. •El EMR-300, sin embargo, no posee las características deseables para lograr un cálculo más preciso del SAR dado que presenta serias limitantes. Primeramente, no es capaz de determinar las frecuencias de las fuentes de radiación ni presenta opciones para lograrlo. Además, sólo es capaz de determinar la polarización de la onda al utilizarlo en conjunto con software de PC. Ambas características son necesarias para lograr un cálculo del SAR. •Es importante cumplir con las condiciones mínimas necesarias para no inducir errores en las mediciones. Esto incluye distancia mínima entre el equipo de medición y la fuente, la distancia entre reradiadores pasivos y el equipo así como evitar el ingreso de objetos ajenos a la medición en el área inmediata al equipo. •Es importante enfatizar que Llos estudios realizados hasta el momento por las distintas autoridades científicas no han arrojado resultados concluyentes acerca de la relación entre la exposición a campos electromagnéticos de radiofrecuencia y los distintos en la salud de la población. El presente estudio junto con las normas utilizadas están basados en estos estudios y por tanto nuevas investigaciones pueden arrojar nuevas conclusiones que obliguen a tomar nuevas consideraciones en cuanto a los límites de exposición a utilizar. •Puede resultar de gran importante conocer de antemano las características de la fuente de la radiación. Determinar los parámetros como la intensidad del campo eléctrico, la frecuencia y la modulación de la señal analizada permite tomar mediciones libre de riesgo y elegir adecuadamente las características del equipo de medición a utilizar. Recomendaciones 80 Algunas recomendaciones son importantes para futuros estudio respecto al tema y se deberán tomar en cuenta. Algunas de las recomendaciones basadas en la experiencia obtenida a lo largo de realización del presente proyecto son: •Puede resultar conveniente analizar las normativas existentes para la radiación celular y los parámetros constructivos que deben tomar en cuenta los fabricantes. Es importante también determinar el impacto del uso prolongado de este aparato en la salud si es que las normas lo establecieran. •El uso del EMR-300 no es recomendable para exposiciones que no cumplan con las normas internacionales o que se encuentren cerca del límite. Esto dado que el equipo no permite determinar la frecuencia de la fuente ni la polarización de la onda, parámetros necesarios para determinar el SAR. Estos parámetros pueden resultar importantes también para aislar las fuentes que incumplan según su frecuencia de emisión en caso de presentarse ambientes de múltiples radiadores. •Para estudios que involucren el análisis de fuentes de radiación puntuales de características bien determinadas se puede utilizar el EMR-300 siempre y cuando se adquiera la punta de prueba correspondiente. Esto permitirá filtrar el resto de frecuencias y aislar la radiación de interés de modo que sea posible su análisis. •El . •cálculo preciso del SAR es una tarea compleja que puede requerir de instrumentación altamente especializada. Métodos como implantes de puntas de prueba en tejidos simulados, análisis de calorimetría y temperatura y cálculo de la corriente a través de un cuerpo son los preferidos por la mayoría de informes teóricos sobre el tema. Este cálculo se vuelve fundamental en condiciones de campos eléctricos de gran intensidad que rebasen los límites establecidos por las normas para determinar las repercusiones a corto y largo plazo en la salud humana. En el caso en que las mediciones estén muy por debajo de lo establecido por los límites en términos de intensidad de campo y densidad de potencia, no parece imperativo determinar el SAR pues estos valores pretenden asegurar el cumplimiento del mismo. 81 •En caso de que nuevos estándares surjan producto de nuevos estudios acerca de los efectos de la radiación en la salud humana, es importante reevaluar la validez del presente estudio. Nuevas investigaciones puede arrojar límites distintos para que aseguren la seguridad de sujetos expuestos a radiación.s importante reevaluar las normas en caso de •Es importante comunicar los resultados a las instituciones pertinentes con el fin de que conozcan la realidad actual correspondiente a la exposición de radiación electromagnética. Además, se recomienda llevar a cabo la investigación en otros puntos del país para asegurar con veracidad que no existen peligros que amenacen la salud de la población producto de campos electromagnéticos. 82 Bibliografía 1. Astumian, R. D.; Weaver, I. C.; Adair, R. K. Rectification and signal averaging of weak electric fields by biological cells. PNAS, 1995. 2. Barron, C. I.; Baraff, A. A. Medical considerations of exposure to microwaves (radar). J. Am. Med. Assoc.; 168:1194-1199; 1958. 3. Bawin, S. M.; Kaczmarek, L. K.; Adey, W. R. Effects of modulated VHF fields on the central nervous system. NY Acad. Sci.; 274:74-81; 1975. 4. Bergqvist, U. 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C.Gabriel and S.Gabriel: "Compilation of the Dielectric Properties of Body Tissues at RF and Microwave Frequencies", Internet document; URL: http://niremf.ifac.cnr.it/cgi-bin/tissprop/htmlclie/uniquery 88 Apéndice A: Descripción y uso del equipo EMR-300 A.1 Características generales del equipo de medición EMR-300 Algunas de las características básicas del equipo de medición son: • Permite realizar mediciones de la intensidad de campo eléctrico, campo magnético y densidad de potencia. • Puede utilizarse para mostrar los resultados en cinco modos de operación de acuerdo a las necesidades de medición a saber: o Modo instantáneo o Modo instantáneo máximo o Modo promedio o Modo promedio máximo o Modo promedio espacial • Permite utilizar dos unidades distintas para la medición de la densidad de potencia a saber W/m2 y mW/cm2. • Permite incluir límites máximos para la medición de la intensidad de campo y la densidad de potencia. A su vez, es capaz de mostrar las mediciones como un porcentaje de estos límites y activar una alarma si las mediciones que están siendo tomadas se aproximan a estos límites para una mayor seguridad. • Determina el promedio de la intensidad de campo o la densidad de potencia a través de un periodo de tiempo configurable. Incluye además la opción para calcular el valor promedio de estos valores en un área extendida. • Tiene memoria suficiente para almacenar hasta 1500 datos con descripciones del modo utilizado, tiempo en que fue muestreado. • Permite determinar la polarización de la onda, debido a que almacena los valores de intensidad de campo para cada uno de los ejes en coordenadas rectangulares así como la magnitud del campo resultante. 89 A5.21.1 Descripción del equipo de medición A.2.1 Interfaz gráfica La interfaz del usuario cuenta con una serie de elemento que permiten identificar la configuración actual del equipo. A continuación se muestra distintos elementos que pueden encontrarse en la interfaz gráfica así como una breve explicación de su función. Tabla A.1 Elementos de la interfaz del EMR-300 [20] Elemento MEM AVRG Función Memoria de resultados en uso Muestra el modo de operación actual: MAX Sin display: Modo instantáneo AVRG: Modo promedio MAX: Modo instantáneo máximo AVRG + MAX: Modo promedio máximo Muestra el valor medido de acuerdo al modo de operación (dígitos 52.70 grandes). --.-AV/m Los valores de medición han excedido el límite del instrumento. Muestra las unidades que están siendo utilizadas: mW/cm2 V/m: Intensidad de campo eléctrico A/m: Intensidad de campo magnético W/m2 ó mW/cm2: Densidad de potencia Sin display: Muestra la densidad de potencia como un porcentaje de los límites establecidos. Muestra el valor de intensidad de campo medida actualmente. Se ilumina cuando la alarma se encuentra activada. 80.00 Muestra el límite configurado para la medición siendo tomada (dígitos pequeños). La interfaz que muestra los valores obtenidos se vería como la siguiente: o Modo instantáneo o Modo máximo instantáneo o 90 Figura A.1 Interfaz del equipo de medición En esta figura, el equipo se muestra operando en modo promedio máximo, tomando medidas de campo eléctrico con un límite de 61.80V/m. La alarma se encuentra activada. A.2.25.1.2 Controles La siguiente tabla muestra los controles disponibles en el teclado del EMR-300 junto con una breve explicación de su función. Tabla A.2 Controles del EMR-300 [20] Elemento Función Permite seleccionar las unidades: • V/m ó A/m a mW/cm2 • mW/cm2 a W/m2 De acuerdo a la configuración actual del instrumento. Permite cambiar a medidas de intensidad de campo (V/m ó A/m) y entre ellas. Encendido o apagado del equipo. Cambia el modo cíclicamente: Instantáneo - de operación Instantáneo - Máximo Promedio - Máximo Promedio. Permite configurar el límite de las distintas unidades así como la calibración. Activa la segunda función de las teclas. 91 Permite utilizar el modo de promedio espacial del equipo así como eliminar datos obtenidos a través del modo. Registra el dato actual del equipo en memoria cuando se presiona brevemente. Si se deja presionado, permite ingresar al menú de memoria. Su segunda función inicia la adquisición automática de datos y la finaliza. Muestra la hora, la fecha y el año. Su segunda función envía los datos en memoria a imprimir. A5.2.32 Resultados según el modo de operación El equipo de medición tiene dos interfaces donde se muestra las mediciones realizadas. La interfaz análoga muestra el valor medido en todo momento a través de un gráfico de barras, mientras que la interfaz digital muestra los valores instantáneos o almacenados de acuerdo al modo de operación: Instantáneo: La interfaces analógica y digital ambas muestran el último valor medido. Instantáneo máximo: La interfaz digital muestra el valor máximo medido desde que el equipo fue reiniciado. Promedio: La interfaz digital muestra la raíz media cuadrática de todos los valores medidos dentro del intervalo de muestreo establecido desde que los valores del equipo fueron reiniciados. El intervalo de tiempo es configurable. Promedio máximo: Similar al instantáneo máximo, pero con los valores promedio medidos. El modo de operación varía cíclicamente al presionar la tecla MAX/AVRG como se muestra a continuación: El modo de o 92 Figura A.2 Modos de operación 5A.3 Configuración de parámetros Existen tres parámetros que se deben configurar antes de comenzar a realizar las mediciones, a saber, el factor de calibración, el valor límite y el tiempo promedio. Para configurarlos basta presionar LIMIT/CAL hasta que el la interfaz para el modo de calibración respectivo aparezca. Nuevamente, los modos de configuración aparecerán de forma cíclica para el factor de calibración, el valor límite y el tiempo promedio. Para cambiar los valores se utilizan SHIFT más la flecha respectiva mostrada en azul. A5.3.1 El factor de calibración El factor de calibración permite calibrar el resultado mostrado en la interfaz gráfica del equipo. El valor de la intensidad de campo eléctrico que es medido se multiplica por el factor de calibración para mostrarlo o grabarlo en memoria. ElL rango de valores del factor de calibración varía entre 0.20 y 5.00. El factor de calibración se puede interpretar también como una medida de la sensitividad de la punta de prueba. La calibración se realiza pulsando la tecla LIMIT/CAL e introduciendo el valor apropiado. Para puntas de pruebas que ya han sido calibradas, el factor de calibración será de 1.0. Esto ocurre en nuestro caso. 93 A5.3.2 El valor límite El valor límite controla la activación de la alarma del equipo. La alarma se activa emitiendo un “beep” una vez que el valor medido alcanza el 10% del valor límite. A partir de ahí, si el valor sigue incrementando el intervalo entre “beeps” consecutivos se hace más corto conforme nos acercamos al valor límite. Una vez alcanzado este valor la alarma produce un “beep” constante. La menor unidad configurable para la intensidad de campo es 1 V/m. El límite se puede establecer ya sea para intensidad de campo en V/m, la densidad de potencia (en mW/cm2 ó W/m2 ) ó como un porcentaje de la densidad de potencia dependiendo de las unidades que estemos utilizando. Es posible activar o desactivar la alarma del equipo utilizando la tecla SHIFT+ALARM. A5.3.3 El tiempo promedio Cuando se utilizan los modos promedio o promedio máximo se debe establecer primero el intervalo de tiempo que se utilizará para calcularlo. En muchos estándares es común encontrar que este valor es de 6 minutos. El parámetro tiempo promedio es configurable dentro de ciertas restricciones impuestas de fábrica. Finalmente, los intervalos de tiempo configurables para determinar los promedios están predefinidos de fábrica. La siguiente tabla presenta estos valores junto con los intervalos de tiempo “dt” asociados a estos promedios:. 94 Figura A.3 Intervalo de tiempos y tiempo promedios para promedios A5.4 Almacenamiento de datos A5.4.1 Almacenamiento de datos manualmente Existen tres modos de almacenar parámetros utilizando el equipo de medición EMR-300. La primera permite tomar valores individuales manualmente. Para esto, sólo se requiere apretar la tecla MEM y el valor desplegado en pantalla será salvado a memoria. La interfaz mostrará el mensaje “Stor”, el modo MEM en la esquina superior izquierda y un incremento en el puntero a memoria que refleja que el dato ha sido almacenado. A continuación se ilustra el almacenamiento manual. Figura A.4 Almacenamiento en memoria mediante almacenaje manual A5.4.2 Almacenamiento de datos automáticamente Es posible también almacenar datos automáticamente de modo que el equipo se encargue de muestrear los datos que se despliegan en la interfaz (recordemos que estos valores dependen del modo de operación). Para lograrlo, únicamente basta presionar SHIFT+MEM y los valores se almacenarán en memoria. Para detener la operación, se debe presionar de nuevo SHIFT+MEM. El intervalo de tiempo que se utilizará para 95 calcular el promedio depende del tiempo promedio que se haya elegido según la figura 4.3. A continuación se muestra el almacenamiento de datos secuencialmente: Figura A.5 Almacenamiento de datos secuencialmente A5.4.3 Eliminar datos almacenados en memoria Para eliminar datos individuales almacenados en memoria, basta presionar SHIFT+CLEAR. Repitiendo la operación pero dejando ambas teclas por algunos segundos, se logra eliminar todos los datos almacenados en memoria. La memoria tiene capacidad para almacenar hasta 1500 datos. Al intentar almacenar datos cuando la memoria se encuentra llena, se produce un mensaje de “FULL” que indica que se deben eliminar datos antes de proseguir con la operación. A5.4.4 Menú de memoria Es posible obtener los datos almacenados además de algunos de los parámetros de configuración del equipo mediante el menú de memoria. El menú de memoria tiene las siguientes funciones: 96 • Visor de memoria • Configuración de los intervalos de tiempo “dt” • Configuración de la taza de transmisión de baudios (baud rate) Para acceder al menú de memoria, se debe presionar la tecla MEM por 2 segundos. Luego se pueden ver las distintas funciones al apretar de nuevo MEM. Para retornar a la interfaz de medición basta presionar cualquier tecla excepto MEM. Los parámetros se pueden variar apretando SHIFT+↑ ó bien SHIFT+↓. El mismo método se utiliza para ver las posiciones de memoria almacenadas. Es importante recordar que los intervalos de tiempo configurables varían según la tabla 4.3. Los valores de “baud rate” válidos son 1200/2400/4800/9600 baudios. A continuación la figura 4.6 ilustra los pasos expuestos anteriormente. Figura A.6. El menú de memoria 97 A.4.5 Almacenamiento de datos usando el modo promedio espacial Para determinar la intensidad de campo eléctrico en un área extensa determinada puede resultar de utilizar el modo de promedio espacial. El EMR-300 puede calcular el valor rms de los valores obtenidos en el área objeto de estudio. Existen dos formas distintas de almacenar datos utilizando este modo: cálculo del promedio a través de valores almacenados manualmente o bien con valores obtenidos del almacenamiento secuencial automático. En ambos casos es importante desplazarse por el área de interés para realizar un cálculo del promedio en la misma. El modo de promedio espacial se ingresa presionando la tecla SPATIAL. Mientras se este trabajando en este modo deberá aparecer un pequeño indicador “SPAT” en la esquina inferior izquierda de la interfaz gráfica del equipo. Los valores mostrados en la interfaz siempre son los resultados del promedio calculado por el equipo y no valores instantáneos. A continuación una explicación de cómo almacenar valores utilizando modo manual y modo automático. Almacenamiento manual: Para utilizar a este modo se debe presionar brevemente la tecla SPATIAL para ingresar a dicho modo. El equipo calcula un nuevo promedio cada vez que se presiona esta tecla. Para almacenar el promedio se deberá presionar la tecla MEM cada vez que un nuevo valor quiera ser ingresado a la memoria del equipo. La localización en memoria es actualizada cada vez que un nuevo dato es introducido. Almacenamiento secuencial automático: Nuevamente se debe presionar la tecla SPATIAL pero esta vez por un periodo más prolongado hasta que el equipo emita un “beep”. Una vez que se ha dejado de presionar el botón el equipo deberá emitir un segundo “beep” indicando que está listo para guardar datos. Finalmente, para grabar datos se deberá dejar presionada la tecla SPATIAL por el periodo de tiempo que se desee. El almacenamiento del promedio es equivalente al del modo anterior. Para regresar a la interfaz gráfica normal se debe presionar SHIFT+SPATIAL. 98 99 Apéndice B: Prácticas recomendadas para medición de campos eléctricos potencialmente peligrosos [31] Para asegurar que la toma de mediciones es válida es necesario tomar en cuenta prácticas y consideraciones recomendadas en el momento de realizar las mediciones. Por tal motivo se realiza un repaso de los aspectos más importantes del estándar de la IEEE C95.3-1991 (IEEE Recommended Practice for the Measurement of Potentially Hazardous Electromagnetic Fields- RF and Microwave) en relación con la toma de mediciones del presente proyecto. B.1 Problemas comunes en la medición de campos eléctricos potencialmente dañinos B.1.1 Características de la radiación electromagnética Es importante conocer las características de la radiación electromagnética a medir para determinar con precisión el equipo de medición a utilizar. Entre las características más importantes de las fuentes de radiación que deben ser tomadas en cuenta son: 1) Modulación: las características específicas de la señal tanto en el dominio del tiempo como en el dominio de la frecuencia. 2) Patrón de radiación: En condiciones de radiación cercana el patrón de intensidad de campo cambia conforme varía la distancia a la fuente, mientras que en condiciones de onda plana no ocurren cambios significativos. 3) Frecuencia: La energía de la radiación puede estar distribuida a lo largo de varias décadas de frecuencia y tener un componente de campo mayoritario, ya sea eléctrico o magnético. 4) Polarización: En circunstancias de onda plana con un solo radiador, sólo una polarización de onda debe existir. Sin embargo, en situaciones de radiación cercana con varias fuentes de radiación, pueden existir distintas polarizaciones de la onda dependiendo del punto evaluado. 100 B.1.2 Patrones de interferencia En cualquier ambiente en donde se deban llevar a cabo mediciones de campos de radiofrecuencia, la intensidad de campo eléctrico varía con la posición. Esto es causado por patrones de interferencia producidos por la combinación de la energía recibida directamente por la fuente y las reflexiones (o reradiación) desde objetos en el medio. Dado que la diferencia angular entre ambas radiaciones puede ser cualquier ángulo, el efecto de las reflexiones puede ser tanto atenuante como amplificante sobre la intensidad del campo. Las distancias entre máximos y mínimos son función de la longitud de onda, lo que indica que puede variar de varios metros a pocos centímetros. Por lo tanto, en lugares donde existan varios emisores a distintas frecuencias, los patrones de intensidad de campo serán normalmente caóticos. B.1.3 Campos reactivos cercanos Los campos reactivos se encuentran presentes en las vecindades inmediatas de las fuentes de radiación y tienden a ser mayores cerca de fuentes de dimensiones pequeñas en comparación a la longitud de onda. En estas circunstancias, existe un almacenamiento de la energía electromagnética a través de los campos. En regiones inmediatas a las fuentes, los componentes reactivos de los campos predominan sobre los componentes de campo cercano o lejano. Los campos reactivos pueden ser de naturaleza inductiva (baja relación E/H) ó capacitiva (alta relación E/H) y alguno de los dos campos puede predominar. Parte de la energía electromagnética es almacenada y por lo tanto no es propagada fuera de la región del campo reactivo, sino que es transferida periódicamente entre el campo reactivo cercano y la fuente. Los límites prácticos incluyen unas pocas longitudes de onda en la mayoría de los equipos. Es importante, como consecuencia, medir ambos componentes E y H para evaluar el riesgo, dado que ambos contribuyen al SAR inducido en los seres vivos. B.1.4 Problemas relacionados al promedio temporal y espacial Muchos estándares especifican el valor máximo permisible en términos de la intensidad del campo de radiofrecuencia o de la densidad de potencia durante un promedio de tiempo determinado normalmente de 6 minutos. Existen excepciones para 101 las RFPG (Radio Frecuency Protection Guides) que permiten valores de exposición distintos si el tiempo de exposición es menor a 6 minutos. Otra forma de expresar esto sería: W ( mW / cm 2 ) ⋅ t (min) ≤ 6mW ⋅ min/ cm 2 (B.1.4-1) Valorar las exposiciones promediadas a través del tiempo puede calcularse únicamente utilizando equipo diseñado para capturar datos y calcular promedios a través de las variaciones de tiempo real en el área de medición. La siguiente figura ilustra la aplicación de los 6 minutos para determinar el promedio. Figura B.1 Aplicación de los 6 minutos para el cálculo del promedio 102 Para exposición a radiaciones que varíen continuamente con el tiempo dada las características de la fuente o el movimiento del sensor, el promedio puede ser obtenido como el área bajo la curva durante el intervalo de muestreo. Las siguientes ecuaciones ilustran dicho procedimiento: 1 E= T 1 S = T tf ∫ E (t )dt t0 (B.1) tf ∫ S (t )dt t0 (B.2) Determinar la magnitud de la exposición en estos ambientes puede ser solamente posible a través de instrumentación adecuada diseñada para obtener un promedio a tiempo real de las variaciones del campo medido. B.1.5 Efectos del tamaño del sensor y las distancias relativas al mismo Cuando se utiliza una sonda isotrópica de campo cercano para realizar mediciones de radiofrecuencia cerca de un radiador, un objeto reflector o reradiador pueden producirse distintos tipos de errores. Los errores pueden ser de varios decibelios si los siguientes efectos no son evitados: 1) Gradientes de campo. La información obtenida puede estar distorsionada cuando se utiliza una sonda de campo cercano para mapear los gradientes espacialmente cerca del radiador. Este gradiente puede causar que la amplitud de la intensidad del campo en cuestión varíe significativamente sobre el volumen del espacio ocupado por la sonda. Esto introduce errores a la hora de realizar promedios espaciales que restringe tanto el tamaño de la sonda como la distancia entre la misma y el radiador. 2) Interacciones de la fuente con la sonda. El acoplamiento de los campos reactivos cercanos a la fuente puede resultar en mediciones erróneas de valores altos cuando se realiza una medición en las proximidades de un radiador activo o reradiador pasivo. Nuevamente, esto es función del tamaño de la sonda como la distancia entre la misma y el radiador. 103 3) Alteración de impedancia producto de objetos cercanos. Cuando la sonda se coloca cercana a objetos reflectantes del campo o a reradiadores, se produce un error por efecto de la alteración de la impedancia de la sonda o antena y por ende del circuito formado por cada sonda y su respectivo sensor. Para un detector dado, el error depende del tamaño de la antena, la distancia al objeto y la frecuencia del campo en análisis. B.1.6 Efectos del tamaño del sensor y la distancia de mediciónProblemas relacionados al SAR La medición del SAR en un objeto expuesto a radiofrecuencias es por sí sólo una tarea compleja tanto en condiciones de onda plana como en condiciones de campos cercanos. En el caso de la exposición a ondas planas, los campos internos dependen del tamaño, orientación con respecto a la polarización de la onda y de la composición del órgano (o bien de su permitividad compleja). En órganos esféricos o cilíndricos como la cabeza o las extremidades, pueden ocurrir fenómenos de resonancia que causan grandes gradientes de campo y afectan la distribución de los máximos de la intensidad de campo eléctrico dentro del cuerpo. En el caso particular de la esfera, los máximos se encuentran cerca del centro de la misma y existen ondas estacionarias cerca del mismo. Sin embargo, el SAR cerca de la superficie es típicamente mayor que dentro del tejido y por ende puede considerarse como el valor máximo. Existen factores que afectan la razón de decaimiento del SAR dentro del tejido como la conductividad del tejido y la frecuencia de la onda incidente (puesto que la conductividad es función de la misma). La determinación del SAR es normalmente más sencilla para campos cercanos, que para condiciones de onda plana, puesto que los campos internos están confinados a las regiones adyacentes a la exposición. La exposición a campos lejanos puede dar como resultado máximos de SAR localizado debido a condiciones de resonancia. En estos casos, se ha observado que el valor del SAR localizado alcanza hasta 100 veces el valor del SAR de cuerpo entero. B.1.7 Efectos del tamaño del sensor y la distancia de mediciónLimitaciones comunes asociadas al cálculo preciso del SAR 104 Los valores del SAR y la distribución del mismo dentro de los órganos no pueden ser medidos sin producir algún grado de incertidumbre, sin importar el equipo que se utilice para obtener las mediciones. En condiciones de onda plana ideales, los máximos localizados pueden ser de 20 a 100 veces mayores a los valores de SAR de cuerpo entero. Por tanto, una incertidumbre entre ±1 y 2 dB es usualmente el mejor grado que puede obtenerse al determinarse el SAR o los campos electromagnéticos internos que existen en los puntos dentro del cuerpo. Hay que tomar en cuenta, además, que la orientación del cuerpo con respecto a la onda varía el valor del SAR localizado y de cuerpo entero, y por lo tanto las mediciones tomadas deben reflejar esa incertidumbre utilizando no más de dos cifras significativas y reflejando así la falta de precisión existente en este tipo de mediciones. Es importante también expresar los límites de precisión de las medidas tomadas y los factores que afectaron al realizar el cálculo. 105 B.2 Instrumentación requerida para medición de campos eléctricos externos Los instrumentos de medición de campos electromagnéticos (CEM) pueden dividirse en tres partes básicas: la punta de prueba, el transmisor y el medidor. La punta de prueba consiste en una antena en combinación con un sensor o detector. El diseño y las características de este determinan en gran medida el desempeño y la aplicación del medidor. La salida de la punta de prueba con una respuesta a la frecuencia plana (es decir sin atenuar o amplificar ninguna frecuencia dentro del ancho de banda del aparato) es una medición directa de la intensidad del campo electromagnético. Sin embargo, existen puntas de prueba que han sido diseñadas y calibradas de forma que tengan una respuesta particular para frecuencias determinadas. El transmisor se refiere al componente encargado de transmitir la señal detectada al medidor sin introducir perturbaciones en la misma. La figura B.2 ilustra los componentes del medidor de campo electromagnético. Figura B.2 Componentes del equipo de medición Para tomar mediciones significativas de campos cercanos, se deben cumplir al menos las siguientes características: 1) La sonda o sensor debe responder a un determinado parámetro de campo electromagnético e ignorar otros parámetros existentes simultáneamente. 2) Las dimensiones de la punta de prueba debe ser menor a una longitud de onda a la mayor frecuencia de operación. 3) La punta de prueba no debe provocar dispersión de los campos incidentes. 4) Debe ser isotrópica, no-direccional y no-polarizada. Esto dado que puntas de prueba no isotrópicas son útiles sólo cuando se conoce de antemano la polarización de la onda. 106 5) El transmisor no debe alterar significativamente con los campos o conducir corrientes de radiofrecuencia producidas por los campos al medidor. Otras características deseables se resumen en la siguiente tabla y una comparación con el equipo a utilizar: Característica Cumplimiento Descripción del EMR-300 El instrumento debe ser capaz de operar Fuente de poder por 8 horas con precisión antes de que el recargar o reemplazar las baterías. El medidor debe responder a todas los Polarización componentes de polarización de la onda incidente. Se deben incluir uno o más de los siguientes parámetros: •Densidad Cantidades y unidades la de potencia promedio de onda plana equivalente en mW/cm2 •Intensidad de campo eléctrico y magnético (V/m o A/m) en rms •Densidad de energía en pJ/m3 Para respuesta plana en el rango de frecuencias el instrumento debe cumplir Rango un rango dinámico de 10 dB por debajo del menor valor y 5 dB por encima del mayor valor El equipo debe ser capaz de almacenar Memoria medidas y facilitar promedios espaciales Blindaje y de tiempo. El blindaje del equipo debe asegurar que las incertidumbres se mantienen dentro 107 de límites establecidos. El equipo debe mostrar valores rms Modulación Respuesta Electrostática Respuesta a otra radiación independientemente de la modulación de la señal. El equipo no debe fallar o indicar mediciones falsas al estar en presencia de descargas electrostáticas La respuesta del equipo especificarse en condiciones debe que exposición a radiación ionizante, luz artificial, luz solar, entre otros. Los tiempos de respuesta no deben Tiempo de respuesta exceder 1 segundo en el peor de lo casos (ante una entrada escalón) Incluir ciertas funciones especiales como: Almacenamiento de máximos durante periodos establecidos Alarmas audibles en presencia de Funciones especiales campos intensos Almacenamiento de datos para uso posterior Función de promedios temporales con constantes de tiempo relativamente largas (al menos 6 minutos). El instrumento debe operar por al menos Estabilidad 10 a 30 minutos sin necesidad de poner a cero el medidor El instrumento Precisión y exactitud debe especificar información de calibración y precisión en los distintos rangos de frecuencia. El equipo debe ser transportable para Portabilidad Peso tomar mediciones en condiciones restrictivas. El peso debe mantenerse lo más bajo posible. ? 108 Volumen El volumen debe ser pequeño para Dependencia de la operaciones al alcance de la mano. La precisión del instrumento debe temperatura, indicar los efectos de la temperatura, la humedad y presión humedad y la presión El equipo debe soportar las vibraciones Durabilidad y choques propios del traslado del equipo. Las mediciones de la interfaz deben ser Legibilidad Facilidad de configuración Facilidad de uso legibles a una distancia de un metro promedio. El instrumento debe tener la menor cantidad de botones con sus respectivas funciones claramente especificadas. Se deben evitar procedimientos de configuración complicados. Tabla B.1 Características deseables del equipo de medición y comparación con el EMR-300[20,29] B.3 Precauciones en la toma de mediciones B.3.1 Efectos del tamaño del sensor y la distancia de mediciónConsideraciones preliminares B.3.1.1 Características de la fuente: Es importante determinar la mayor cantidad de características de la fuente de radiación y de su propagación. Este conocimiento permitirá hacer un mejor estimado del campo eléctrico esperado y consecuentemente una selección más apropiada de los instrumentos y los procedimientos a realizar. Entre las características a revisar se sugiere: 1) El tipo de generador de RF y la potencia de salida 2) Frecuencia de la portadora, el factor de trabajo, la amplitud del pulso, etc… 3) Características de la modulación, como valores pico, valores promedio, formas de onda, etc… 4) Intermitencia de la señal 109 5) Número de fuentes de radiación 6) Frecuencias de dispersión, incluyendo armónicas irradiadas Entre las características de la propagación de la onda se sugiere: 1) Distancia de la fuente al sitio de medición para asegurar condiciones de onda plana o no 2) Tipo de antenas y sus propiedades (ganancia, orientación) 3) Polarización de la onda irradiada 4) Existencia de objetos que absorban o provoquen dispersión de la onda. Una vez determinadas las características de la fuente y de su propagación, se debe escoger un equipo que permita la medición confiable de los parámetros que han sido analizados. Se sugiere el uso de equipo que cumpla con las características deseables descritas en la sección B.2. B.3.1.2 Estimación del valor de campo esperado: Otra consideración importante es obtener un aproximado de la intensidad de campo electromagnético así como de la densidad de potencia antes de realizar las mediciones para determinar la existencia o no de peligro y tomar las medidas necesarias. Esto se puede obtener a través de cálculos teóricos o bien a través de estudios preliminares en el mismo campo. Por otra parte se deben evitar situaciones de amplificación de la intensidad de campo producto de diversas circunstancias: a) Reflexiones de las ondas en objetos cercanos al medidor b) Reflexiones de onda en el suelo c) Existencia de campos electromagnéticos reactivos Para determinar la existencia de campos reactivos comúnmente se utiliza la propiedad que establece la IEEE [31]: 110 “Campos electromagnéticos reactivos predominan a una distancia d cercana a la fuente, donde la razón de 2πd λ <1 . La amplitud de los campos cercanos reactivos disminuye en 1 o más rápidamente, mientras que la radiación no reactiva disminuye en d2 una razón de 1 .” d B.3.2 Precauciones antes y durante la medición Se deben tomar las precauciones apropiadas al tomar mediciones de campos electromagnéticos potencialmente dañinos. El cuidado que se deba tener es particular para cada sistema en cuestión y debe ser proporcional a los niveles de potencia del sistema que vaya a ser evaluado. Antes de comenzar la toma de mediciones es importante considerar los potenciales peligros que puedan existir en la ubicación y que no tienen nada que ver con la exposición a radiaciones de radiofrecuencia. Entre los peligros más comunes que se puedan encontrar se encuentran: 1) Fuentes de alto voltaje 2) Emisiones de rayos X 3) Campos magnéticos de corriente continua 4) Quemaduras asociadas a campos de alta potencia Se requieren además precauciones al momento de examinar las radiaciones en las distintas ubicaciones en especial en sistemas de alta potencia. Entre las más importantes se encuentran: 1) Si existe el peligro de que el encargado de examinar el lugar este sometido a intensidades de campo o densidades de potencia por encima de los valores establecidos por las normas, es recomendable que sea acompañado personal que se encargue de asegurar que el tiempo de 111 exposición no exceda el recomendado por las RFPG para la radiación en cuestión. 2) Un examen teórico de los patrones de radiación debe realizarse ante de conducir las mediciones. 3) La punta de prueba no debe acercarse a estructuras metálicas pues esto crea dispersión que a la larga puedan resultar en quemaduras por exposición a radiaciones de radiofrecuencia de mayor intensidad. B.4 Procedimientos de medición de campos externos Una vez determinado la intensidad del campo que se vaya a medir y que equipo se va a utilizar, se puede empezar con la medición de los campos. Para campos de muy alta intensidad, se debe comenzar en zonas alejadas y acercarse de manera gradual a las zonas de mayor intensidad de campo. En caso de no contar con la información necesaria, se debe primero proceder a conocer las características de la fuente como se expuso en el apartado anterior. Esto puede requerir el uso de distintos tipos equipos, incluyendo analizador de espectros, o medidores de campo con un analizador de espectros incluido. Existen distintas condiciones dependiendo de la distancia de la fuente al equipo y la cantidad de fuentes de radiación. Se procederá a analizar las condiciones de onda plana con varias fuentes de radiación por ser el caso más relevante en el presente estudio. B.4.1 Condiciones de onda plana y múltiples fuentes de radiación Antes de determinar el nivel de exposición en una ubicación determinada se deben tomar una serie de mediciones en el área en cuestión en un área cuyos lados midan entre uno y dos metros de longitud. El promedio espacial del campo dentro del área debe usarse para compararse con el estándar a utilizar. Mediciones cerca de objetos metálicos deben evitarse existiendo al menos una distancia de “3 longitudes de sonda” en referencia con la punta de prueba a utilizar. Debe existir el cuidado de evitar perturbaciones y reflexiones de la onda por efecto de las estructuras de soporte del instrumento de medición así como el cuerpo del operador. 112 Es necesario el uso de puntas de prueba isotrópicas, es decir, independientes de la dirección de la radiación de campo cuando existan varias fuentes de radiación superpuestas. Finalmente, se recomienda el uso de cables de alta resistividad o fibra óptica si es posible. Esto con el fin de minimizar los efectos de reflexión y perturbación del campo a medir. B.4.2 Interacción entre la punta de prueba, reradiadores y radiadores activos Cuando se toman mediciones en donde la sonda se coloca cerca de objetos conductores o con alta constante dieléctrica pueden existir errores producto de la dispersión del campo. Existen dos situaciones que se deben considerar. La primera de ellas ocurre cuando una sonda con una antena eléctricamente larga (mayor a 1 de la 4 longitud de onda) es colocada cerca de objetos capaces de perturbar la onda como el cuerpo de una persona o bien objetos conductores. La segunda situación que induce al error ocurre cuando las mediciones son tomadas en distancias menores a unas cuantas “longitudes de la antena” entre la sonda y un radiador activo de radiofrecuencia. El término “longitudes de la antena” se refiere a las dimensiones de la sonda utilizada. Podemos hacer una aproximación de la longitud de la antena utilizando las dimensiones de la cúpula protectora de la antena como el peor caso. Las mediciones de la antena en estas situaciones se vuelven poco precisas por factores como: 1) Reflexiones desde un objeto reradiador que produce patrones de onda estacionaria que se extienden a una distancia de varias longitudes de onda del mismo; 2) Un objeto perturbador distorsiona las características del circuito equivalente antena/detector; 3) Una punta de prueba eléctricamente larga en la región de campo reactivo de un radiador activo altera los campos irradiados por la fuente y realiza un promedio espacial de los campos no uniformes que están siendo medidos. 113 B.4.3 La exactitud de las mediciones en función de la distancia entre la sonda de medición y reradiadores cercanos Se puede realizar un análisis para determinar el nivel de acople electromagnético entre la sonda y objetos cercanos. Cuando existe un fuerte acople entre la sonda y algún reradiador, se produce un error debido a que la razón de impedancias entre ambos se altera. Se han realizado estimaciones para cuantificar los errores inducidos al acercar la sonda a un reradiador pasivo. Los resultados y las conclusiones del análisis de errores de medición producto de este efecto se presentan a continuación. Frecuencia Longitud de Distancia de Errores de medición (FS) % (FS2) % sonda separación Separación (cm)/longitud (cm)/longitud “longitudes de onda de antena” de onda en (cm) 300 20/0.2 20/0.2 10 21 1 3000 2/0.2 2/0.2 10 21 1 3000 4/0.4 5/0.5 13 28 1.25 Tabla B.2 Errores en la medición de la intensidad de campo para sondas próximas a reradiadores pasivos [31] Los resultados de este análisis muestran los errores para los peores casos en un rango de frecuencia entre los 300 MHz y los 3 GHz. Los valores no exceden el 10% (21% para los valores de campo al cuadrado) bajo las siguientes condiciones: 1) La impedancia de carga de la sonda es baja en comparación con la impedancia de la fuente. 2) El reradiador pasivo puede tener cualquier sección transversal. 3) La longitud eléctrica del dipolo es menor o igual a 0.4 longitudes de onda de extremo a extremo. 4) La distancia de separación es mayor a 0.2 longitudes de onda para cualquier frecuencia considerada. B.4.4 La exactitud de las mediciones en función de la distancia entre la sonda de medición y radiadores activos 114 La precisión de las mediciones puede verse afectadas si se ubica la sonda muy cerca de radiadores de activos de radiofrecuencia debido a los gradientes que existen en esta zona. Conforme la distancia de separación entre la sonda y el radiador aumenta, el campo a través del volumen analizado se vuelve más uniforme. Si nos basamos en el hecho de que los mayores gradientes de campo se ubican en la región de campo reactivo más cercanos al radiador, es posible predecir la distancia mínima de separación entre la sonda y el radiador que nos asegure mediciones esencialmente libres de errores. Un análisis de la magnitud de los componentes del campo eléctrico indica que los componentes de campo reactivo dominan a una distancia menor a 0.15 longitudes de onda de la fuente y sufren una atenuación en relación a la distancia de 1 . Un análisis d3 simplificado para la mayoría de las sondas conocidas comercialmente muestra que una separación de un mínimo de 5 “longitudes de la antena” (aproximadamente 20 centímetros) es suficiente para asegurar esta condición. B.5 Estimación del SAR a través de datos de campos eléctricos externos La extrapolación del SAR de cuerpo entero basado en exposición a campos eléctricos en condiciones de onda plana, es un supuesto aceptado en estudios dosimétricos del SAR tanto teóricos como matemáticos reportados en la literatura. Para exposición a campos eléctricos lejanos con características de onda plana, los límites máximos permisibles establecidos en las normas pretenden asegurar que no se excederá el SAR de cuerpo entero producto de esta exposición. La relación entre los valores de campo eléctrico y el SAR es muy compleja y depende de muchos factores, entre los cuales están conductividad del tejido, la polarización de la onda, la distribución espacial del campo y su orientación con respecto al órgano objeto de estudio. Por lo tanto, vale la pena aclarar que según la IEEE en su estándar C95.3-1 1991 (Recommended Practice for the Measurement of Potentially Hazardous Electromagnetic Fields- RF and Microwave) establece: 115 “Como consecuencia, el SAR inducido en un objeto o persona cerca de una fuente de radiación o reradiador pasivo es extremadamente difícil de estimar a través de datos de campos eléctricos externos. Esta información sólo puede proveer la base para estimaciones aproximadas del valor máximo espacial del SAR útiles para establecer medidas temporales de protección en una situación de exposición puntual.”[31] 116 Anexos Mediciones tomadas por el equipo EMR-300 en las diferentes localizaciones del área metropolitana WANDEL&GOLTERMANN EMR-300 BE-0085 MEM# 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 VALUE 0.0001 0.0001 0.0002 0.0002 0.0003 0.0003 0.36 0.37 0.38 0.40 0.41 0.41 UNIT W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 V/m V/m V/m V/m V/m V/m RESULT AXIS AV EFF AV EFF AV EFF AV EFF AV EFF AV EFF AV EFF AV EFF AV EFF AV EFF AV EFF AV EFF TIME 16:47:58 16:49:01 16:50:01 16:51:00 16:52:00 16:53:00 16:56:36 16:57:36 16:58:35 16:59:35 17:00:43 17:01:43 DATE CAL 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 PROBE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0.0016 0.0020 0.0017 0.0020 0.0042 0.0084 0.0070 0.0072 0.0070 0.0075 0.0082 0.0084 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 A/m A/m A/m A/m A/m A/m AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF 17:04:37 17:05:37 17:06:37 17:07:36 17:08:36 17:09:39 17:12:53 17:13:53 17:14:53 17:15:56 17:16:56 17:17:55 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 AP-0019 AP-0019 AP-0019 AP-0019 AP-0019 AP-0019 AP-0019 AP-0019 AP-0019 AP-0019 AP-0019 AP-0019 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 1.87 1.82 1.82 1.82 1.80 1.78 1.79 1.81 0.0089 0.0090 0.0088 0.0086 0.0086 0.0084 0.0082 0.0081 V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m V/m W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF 17:43:40 17:44:39 17:45:42 17:46:42 17:47:42 17:48:41 17:49:41 17:50:41 17:56:16 17:57:20 17:58:19 17:59:19 18:00:25 18:01:25 18:02:25 18:03:28 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 22-06-07 1.00 TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 0.0135 0.0138 0.0139 0.0141 0.0142 0.0143 0.0146 0.0151 0.0871 0.0887 0.0925 0.0952 0.0959 A/m A/m A/m A/m A/m A/m A/m A/m W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV 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W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV AV EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF EFF 19:02:42 19:02:45 19:02:49 19:02:53 19:02:57 19:03:01 19:03:05 19:03:09 19:03:13 19:03:17 19:03:21 19:03:25 19:03:29 19:03:33 19:03:37 19:03:41 19:03:45 19:03:49 19:03:53 19:03:57 19:04:01 19:04:05 19:04:09 19:04:13 19:04:17 19:04:21 19:04:25 19:04:29 19:04:33 19:06:44 19:06:48 19:06:52 19:06:56 19:07:00 19:07:04 19:07:08 19:07:12 19:07:15 19:07:19 19:07:23 19:07:27 19:07:31 19:07:35 19:07:39 19:07:43 19:07:47 19:07:51 19:07:55 19:07:59 19:08:03 19:08:07 19:08:11 19:08:15 19:08:19 19:08:23 19:08:27 19:08:31 19:08:35 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 27-06-07 1.00 TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE TYPE 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 09 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 AN-0005 120 Mediciones tomadas por el equipo EMR-300 en el laboratorio de la Escuela de Ingeniería Eléctrica Con fuentes de radiación: START EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 9 type: E Date: 05-23-2007 Calibr Factor: 1.000 Unit: W/m*m Max: ON Average: OFF Index Time Eff 1 17:01:54.0 0.0019 2 17:01:58.0 0.0043 3 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V03.01 Probe: 9 Calibr Factor: 1.000 Unit: W/m*m Index Time x y 1 17:06:24.0 0.0001 0.0000 2 17:06:28.0 0.0001 0.0000 3 17:06:32.0 0.0011 0.0056 4 17:06:36.0 0.0003 0.0011 5 17:06:40.0 0.0001 0.0000 6 17:06:44.0 0.0001 0.0000 7 17:06:48.0 0.0001 0.0000 8 17:06:52.0 0.0002 0.0000 9 17:06:56.0 0.0002 0.0000 10 17:07:00.0 0.0001 0.0000 END type: E Date: 05-23-2007 Max: OFF Average: 4.0 sec z Eff 0.0000 0.0001 0.0000 0.0001 0.0012 0.0079 0.0002 0.0016 0.0000 0.0001 0.0000 0.0001 0.0000 0.0001 0.0000 0.0002 0.0000 0.0002 0.0000 0.0001 122 START EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 9 Calibr Factor: 1.000 Unit: W/m*m Index Time x y 1 16:57:28.0 0.0002 0.0000 2 16:57:30.0 0.0001 0.0000 3 16:57:32.0 0.0008 0.0058 4 16:57:34.0 0.0011 0.0122 5 16:57:36.0 0.0008 0.0081 6 16:57:38.0 0.0007 0.0066 7 16:57:40.0 0.0002 0.0000 8 16:57:42.0 0.0002 0.0000 9 16:57:44.0 0.0003 0.0000 10 16:57:46.0 0.0002 0.0000 11 16:57:48.0 0.0003 0.0000 12 16:57:50.0 0.0004 0.0000 13 16:57:52.0 0.0003 0.0000 14 16:57:54.0 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- V03.01 Probe: 9 Calibr Factor: 1.000 Unit: W/m*m Index Time x y 1 16:19:05.0 0.0002 0.0000 2 16:19:09.0 0.0002 0.0000 3 16:19:13.0 0.0002 0.0000 4 16:19:17.0 0.0002 0.0000 5 16:19:21.0 0.0002 0.0000 6 16:19:25.0 0.0002 0.0000 END type: E Date: 05-21-2007 Max: OFF Average: 4.0 sec z Eff 0.0000 0.0002 0.0000 0.0002 0.0000 0.0002 0.0000 0.0002 0.0000 0.0002 0.0000 0.0002 123 START EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 9 type: E Date: 05-21-2007 Calibr Factor: 1.000 Unit: W/m*m Max: ON Average: OFF Index Time Eff 1 16:17:47.0 0.0014 2 16:17:49.0 0.0014 3 16:17:51.0 0.0014 4 16:17:53.0 0.0014 5 16:17:55.0 0.0014 6 16:17:57.0 0.0014 7 16:17:59.0 0.0014 8 16:18:01.0 0.0014 9 16:18:03.0 0.0014 10 16:18:05.0 0.0014 END START EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 9 Calibr Factor: 1.000 Unit: V/m Index Time x y 1 16:02:09.0 0.42 0.00 2 16:02:11.0 0.42 0.00 3 16:02:13.0 0.37 0.00 4 16:02:15.0 0.42 0.00 5 16:02:17.0 0.46 0.00 6 16:02:19.0 0.46 0.00 7 16:02:21.0 0.42 0.00 8 16:02:23.0 0.37 0.00 9 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0.0004 0.0000 0.0004 0.0000 0.0003 0.0000 0.0003 124 START EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 9 type: E Date: 05-21-2007 Calibr Factor: 1.000 Unit: W/m*m Max: ON Average: 4.0 sec Index Time Eff 1 16:21:13.0 0.0004 2 16:21:17.0 0.0004 3 16:21:21.0 0.0004 4 16:21:25.0 0.0004 5 16:21:29.0 0.0004 6 16:21:33.0 0.0004 7 16:21:37.0 0.0004 8 16:21:41.0 0.0004 END Resumen de resultados obtenidos y otros datos utilizados f(MHz) f(Hz) 1.00 1.00E+06 1.59 1.59E+06 2.51 2.51E+06 3.98 3.98E+06 6.31 6.31E+06 10.00 1.00E+07 15.85 1.59E+07 25.12 2.51E+07 39.81 3.98E+07 63.10 6.31E+07 100.00 1.00E+08 158.50 1.59E+08 251.20 2.51E+08 398.10 3.98E+08 631.00 6.31E+08 1000.00 1.00E+09 1585.00 1.59E+09 2512.00 2.51E+09 3981.00 3.98E+09 6310.00 6.31E+09 10000.00 1.00E+10 Promedi Muscle o Hueso σ 0.667σ σ 0.09 0.503 0.335 0.09 0.534 0.356 0.10 0.560 0.373 0.11 0.581 0.387 0.11 0.599 0.400 0.12 0.617 0.411 0.13 0.634 0.423 0.14 0.651 0.434 0.15 0.669 0.446 0.16 0.688 0.458 0.17 0.708 0.472 0.19 0.730 0.487 0.21 0.758 0.505 0.23 0.796 0.531 0.28 0.859 0.572 0.36 0.978 0.652 1.229 0.819 0.52 0.83 1.781 1.187 2.998 1.999 1.39 5.582 3.721 2.36 10.630 7.087 3.86 Intensidad de campo eléctrico Sala Terraza 2x1 JPS 0.388 1.80 1.07 ρm Teatro N. Musculo Hueso 0.79 0.40 1100 1525 125 SAR Sala Muscle Hueso 6.88E-05 8.92E-06 7.31E-05 9.33E-06 7.66E-05 9.88E-06 7.95E-05 1.06E-05 8.20E-05 1.13E-05 8.44E-05 1.21E-05 8.68E-05 1.30E-05 8.91E-05 1.38E-05 9.16E-05 1.48E-05 9.41E-05 1.58E-05 9.68E-05 1.70E-05 9.99E-05 1.85E-05 1.04E-04 2.03E-05 1.09E-04 2.31E-05 1.18E-04 2.77E-05 1.34E-04 3.59E-05 1.68E-04 5.16E-05 2.44E-04 8.16E-05 4.10E-04 1.37E-04 7.64E-04 2.33E-04 1.45E-03 3.81E-04 Terraza 2x1 JPS Muscle Hueso Muscle Hueso Muscle Hueso 1.49E-03 1.93E-04 5.20E-04 6.75E-05 2.85E-04 3.70E-05 1.58E-03 2.01E-04 5.53E-04 7.05E-05 3.03E-04 3.87E-05 1.65E-03 2.13E-04 5.79E-04 7.47E-05 3.17E-04 4.10E-05 1.72E-03 2.28E-04 6.01E-04 7.98E-05 3.29E-04 4.37E-05 1.77E-03 2.44E-04 6.20E-04 8.56E-05 3.40E-04 4.69E-05 1.82E-03 2.62E-04 6.38E-04 9.17E-05 3.50E-04 5.03E-05 1.87E-03 2.80E-04 6.56E-04 9.81E-05 3.60E-04 5.38E-05 1.92E-03 2.99E-04 6.74E-04 1.05E-04 3.70E-04 5.73E-05 1.98E-03 3.20E-04 6.92E-04 1.12E-04 3.80E-04 6.14E-05 2.03E-03 3.42E-04 7.12E-04 1.20E-04 3.90E-04 6.57E-05 2.09E-03 3.68E-04 7.32E-04 1.29E-04 4.01E-04 7.06E-05 2.16E-03 3.99E-04 7.56E-04 1.40E-04 4.14E-04 7.65E-05 2.24E-03 4.39E-04 7.84E-04 1.54E-04 4.30E-04 8.43E-05 2.35E-03 4.99E-04 8.24E-04 1.75E-04 4.52E-04 9.58E-05 2.54E-03 5.98E-04 8.89E-04 2.09E-04 4.87E-04 1.15E-04 2.89E-03 7.76E-04 1.01E-03 2.72E-04 5.55E-04 1.49E-04 3.63E-03 1.11E-03 1.27E-03 3.90E-04 6.97E-04 2.14E-04 5.26E-03 1.76E-03 1.84E-03 6.17E-04 1.01E-03 3.38E-04 8.86E-03 2.97E-03 3.10E-03 1.04E-03 1.70E-03 5.69E-04 1.65E-02 5.04E-03 5.78E-03 1.76E-03 3.17E-03 9.67E-04 3.14E-02 8.23E-03 1.10E-02 2.88E-03 6.03E-03 1.58E-03 SAR Teatro N. UNED Laboratorio Muscle Hueso Muscle Hueso Muscle Hueso f(Hz) f(MHz) 7.24E-05 9.39E-06 5.79E-04 7.52E-05 9.38E-05 1.22E-05 1.00E+06 1 7.69E-05 9.81E-06 6.16E-04 7.86E-05 9.96E-05 1.27E-05 1.59E+06 2 8.06E-05 1.04E-05 6.45E-04 8.32E-05 1.04E-04 1.35E-05 2.51E+06 3 8.36E-05 1.11E-05 6.69E-04 8.89E-05 1.08E-04 1.44E-05 3.98E+06 4 8.63E-05 1.19E-05 6.91E-04 9.53E-05 1.12E-04 1.54E-05 6.31E+06 6 8.88E-05 1.28E-05 7.11E-04 1.02E-04 1.15E-04 1.65E-05 1.00E+07 10 9.13E-05 1.36E-05 7.31E-04 1.09E-04 1.18E-04 1.77E-05 1.59E+07 16 9.38E-05 1.46E-05 7.51E-04 1.16E-04 1.22E-04 1.89E-05 2.51E+07 25 9.63E-05 1.56E-05 7.71E-04 1.25E-04 1.25E-04 2.02E-05 3.98E+07 40 9.90E-05 1.67E-05 7.93E-04 1.33E-04 1.28E-04 2.16E-05 6.31E+07 63 1.02E-04 1.79E-05 8.16E-04 1.43E-04 1.32E-04 2.32E-05 1.00E+08 100 1.05E-04 1.94E-05 8.42E-04 1.55E-04 1.36E-04 2.52E-05 1.59E+08 159 1.09E-04 2.14E-05 8.73E-04 1.71E-04 1.41E-04 2.77E-05 2.51E+08 251 1.15E-04 2.43E-05 9.17E-04 1.95E-04 1.48E-04 3.15E-05 3.98E+08 398 1.24E-04 2.91E-05 9.90E-04 2.33E-04 1.60E-04 3.77E-05 6.31E+08 631 1.41E-04 3.78E-05 1.13E-03 3.03E-04 1.82E-04 4.90E-05 1.00E+09 1000 1.77E-04 5.43E-05 1.42E-03 4.35E-04 2.29E-04 7.03E-05 1.59E+09 1585 2.56E-04 8.59E-05 2.05E-03 6.88E-04 3.32E-04 1.11E-04 2.51E+09 2512 4.32E-04 1.44E-04 3.46E-03 1.16E-03 5.59E-04 1.87E-04 3.98E+09 3981 8.04E-04 2.45E-04 6.43E-03 1.96E-03 1.04E-03 3.18E-04 6.31E+09 6310 1.53E-03 4.01E-04 1.23E-02 3.21E-03 1.98E-03 5.19E-04 1.00E+10 10000