Teoría - Escuela de Ingeniería Eléctrica

Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ing. Eléctrica
IE – 0502 Proyecto Eléctrico
Medición de Campos magnéticos en el Área Metropolitana
Por:
Juan Pablo Masís Mesén
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio
Julio del 2007
Medición de Campos magnéticos en el Área Metropolitana
Por:
Juan Pablo Masís Mesén
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. Victor Hugo Chacón Prendas
Profesor Guía
_________________________________
Ing. Guillermo Rivero Gonzáles
Profesor lector
_________________________________
Ing. Diego Castro Hernández
Profesor lector
Índice
Índice de Tablas.................................................................................................................................... ..5
Índice de figuras y gráficos........................................................................................................... .........6
Resumen.................................................................................................................................... ..............7
Objetivos.......................................................................................................................................... ........8
Objetivo General......................................................................................................... ............................8
Objetivos Específicos................................................................................................................ .............8
Capitulo1. Introducción....................................................................................................... ...................9
1.2 Metodología............................................................................................................... ......................11
Capitulo 2. Teoría Electromagnética................................................................................................ ....12
2.1 Campos electromagnéticos............................................................................... ............................12
Capitulo 3. Exposición a Radiaciones de mW y radiofrecuencia.................................................... ..15
3.1 Unidades de radiación..................................................................................................... ...............17
3.2 Fuentes y tipos de radiación.............................................................................................. ............19
3.2.1 Fuentes naturales:.............................................................................................. .........................19
3.2.3 Emisores deliberados................................................................................................... ...............20
3.2.4 Fuentes de radiación no intencional..................................................................... .....................21
3.3 Absorción de la energía por los cuerpos humanos................................................... ..................22
Capitulo 4. Estudios sobre los efectos por exposición a campos electromagnéticos .................24
4.1 Estudios Epidemiológicos................................................................................. ............................24
4.2 Estudios de laboratorio............................................................................................. .....................25
4.3 Efectos indirectos de los campos magnéticos............................................................................ .27
4.4 Recomendaciones para limitar la exposición a los campos electromagnéticos.......................28
4.5 Justificación General de los factores de seguridad.................................................................. ...28
4.6 Restricciones Básicas................................................................................................ ....................29
4.7 Niveles de Referencia................................................................................................. ....................29
4.8 Medidas de protección......................................................................................... ..........................31
4.9 Intensidad de campo magnético emitida por aparatos de uso diario........................................31
4.10 Campos electromagnéticos en el medio ambiente................................................ ....................33
Capitulo 5. Que es el SAR?............................................................................................. .....................37
5.1 Definición............................................................................................................................... ..........37
5.2 Como medir el SAR?.................................................................................................................... ...41
5.3 Factores que determinan la absorción de energía de los tejidos: Orientación de Polarización
................................................................................................................................................ ................43
5.3.1 Tipo de fuente Campo lejano:................................................................................. ....................43
5.3.2 Entorno de exposición Energía absorbida:........................................................ .......................44
5.4 Energía absorbida:.................................................................................................................. ........44
5.5 Cualidad dosimétrica........................................................................................................ ..............45
Capitulo 6. Recomendaciones para limitar la exposición a campos magnéticos...........................45
6.1 Recomendaciones de la ICNIRP............................................................................ ........................45
6.2 Normas de la IEEE......................................................................................................................... ..50
6.3 Exposición máxima permitida (MPE), densidad de flujo magnético..........................................50
6.3.1 Exposición de cabeza y dorso a campos sinusoidales .......................................... .................50
6.4 Exposición a campos magnéticos sinusoidales no uniforme.................................................... .51
6.4.1 Exposición de brazos o piernas................................................................................................ ..52
6.5 Limitaciones para radiaciones de radiofrecuencia.................................................. ....................52
Capitulo 7. Recomendaciones para llevar acabo la toma de mediciones.............................. ..........53
7.1 Problemas en las medidas de campo externo....................................................................... .......53
7.2 Problemas de tiempo y espacio promedio....................................................... ............................54
7.3 Dentro y fuera de la banda de interferencia de la zona de riesgo............................................ ...55
7.4 Limitaciones sobre las mediciones exactas de la absorción de energía RF (SAR).................56
7.5 Interacción de pruebas de riesgo de RF con objetos pasivos dispersantes y radiadores
activos............................................................................................................................................ ........57
Capitulo 8. Efecto piel................................................................................................................... ........58
Capitulo 9. Recolección de datos y Análisis de resultados..................................... .........................59
3
Conclusiones.................................................................................................................................... .....73
Apéndice A........................................................................................................................................... ..75
A.1 Reseña histórica del campo magnético............................................................ ...........................75
A.2 Definición de campo magnético............................................................................................. .......76
Apéndice B.................................................................................................................. ..........................79
B.1 Como controlar el equipo por medio del software.................................................. ....................79
B.2 Comandos para toma de datos............................................................................. ........................80
Apéndice C.................................................................................................................. ..........................83
C.1 Medidas de pruebas controlando el equipo por medio del software............................... ..........83
Apéndice D.................................................................................................................. ..........................87
D.1 Como utilizar el equipo de medición EMR-300.................................................... ........................87
D.2 Interfaz gráfica ............................................................................................................ ..................88
D.3 Controles............................................................................................................................... ..........89
D.4 Resultados según el modo de operación.......................................................................... ...........90
D.5 Configuración de parámetros.................................................................................................. ......91
D.5.1 El factor de calibración........................................................................................ ......................91
D.5.2 El valor límite...................................................................................................... ........................92
D.5.3 El tiempo promedio................................................................................................. ....................92
D.6 Almacenamiento de datos................................................................................... ..........................93
Bibliografía.................................................................................................................. ..........................96
4
Índice de Tablas
Tabla #1: Intensidades del campo magnético típicas de algunos electrodomésticos a diversas distancias
…………………………………………………………………………………………………………32
Tabla #2: Restricciones básicas para exposiciones a campos magnéticos para frecuencias hasta 300
GHz (ICNIRP 1999)………………………………………………………………………………………………46
Tabla #3: Niveles de referencia para exposición ocupacional y poblacional a campos magnéticos
(valores rms no perturbados) (ICNIRP 1999)………………………………………………………………….48
Tabla. #4: Niveles máximos de exposición permitida: exposición de cabeza y dorso……………………51
Tabla #5: niveles máximos permitidos de exposición a densidad de flujo magnético: exposición de
brazos y piernas…………………………………………………………………………………………………..52
Tabla #6: Restricciones básicas para exposiciones a campos magnéticos de radiofrecuencia y tiempos
promedio de exposición (IEEE C95.1-2002)………………………………………………………………..…53
Tabla #7: Intensidad de campo magnético, sala de Transmisiones Internacionales, ICE San Pedro….60
Tabla #8: Densidad de campo, sala de Transmisiones Internacionales, ICE San Pedro………………..61
Tabla #9: Intensidad de campo magnético, ICE de San Pedro, Terraza de antenas de Transmisión...63
Tabla #10: Densidad de campo, ICE de San Pedro, Terraza de antenas de Transmisión……………..64
Tabla #11: Intensidad de campo magnético, Sabana, radiobase 2 x 1…………………………….……..65
Tabla #12: Densidad de campo magnético, Sabana, radiobase 2 x 1…………………………………….66
Tabla #13: Intensidad de campo magnético, San José avenida segunda, ICE, a un costado de la plaza
de la cultura…………………………………………………………………………………………………..…...67
Tabla #14: Densidad de campo, San José avenida segunda, ICE, a un costado de la plaza de la
cultura……………………………………………………………………………………………………………...68
Tabla #15: Intensidad de campo magnético, San José, a un costado de la JPS………………………...69
Tabla #16: Densidad de campo, San José, a un costado de la JPS……………………………………….70
Tabla #17: Intensidad de campo magnético, Sabanilla, radiobase la UNED……………………………...71
Tabla #18: Densidad de campo magnético, Sabanilla, radiobase la UNED……………………………….72
Tabla C.1 promedio de densidad de potencia datos en un rango de 4s………………………………...…84
Tabla C.2 datos en modo instantáneos máximos densidad de potencia……………………………….….85
Tabla C.3 datos en modo promedios máximos de intensidad de campo…………………………………..85
Tabla C.4 datos en modo máximo instantáneo de intensidad de campo………………………………….86
Tabla C.5 datos en modo promedio máximo en un rango de 4s de densidad de potencia……………..86
Tabla C.6 datos en modo máximo instantáneo de densidad de potencia………………………………...87
Tabla C.7 datos en modo promedio máximo de intensidad de campo…………………………………….87
Tabla C.8 datos en modo máximo instantáneo de intensidad de campo……………………………….....88
Tabla D1 Elementos de la interfaz del EMR-300…………………………………………………………..…90
Tabla D2: Controles del EMR-300 ……………………………………………………………………………..91
5
Índice de figuras y gráficos
Figura #1: Relación de tecnologías que trabajan a diferentes frecuencias y la potencia de salida………
……………………………………………………………………………………………………….40
Figura #2: Efectos sobre el cuerpo humano…………………………………………………………………..41
Figura #3: Orientación de la polarización……………………………………………………………………...43
Figura #4: Niveles de referencia ICNIRP para exposición a campos magnéticos variables en el tiempo
(ICNIRP 1999)…………………………………………………………………………………………………….50
Grafico #1: Intensidad de campo magnético, sala de Transmisiones Internacionales, ICE San Pedro…
…………………………………………………………………………………………………………….61
Grafico #2: Densidad de campo, sala de Transmisiones San Internacionales, ICE Pedro………………62
Grafico #3: Intensidad de campo magnético, ICE San Pedro, Terraza de antenas de transmisión…….63
Grafico #4: Densidad de campo, ICE San Pedro, Terraza de antenas de transmisión…………………..64
Grafico #5: Intensidad de campo magnético, Sabana, radiobase 2 x 1…………………………………...65
Grafico #6: Densidad de campo magnético, Sabana, radiobase 2 x 1………………………………….…66
Gráfico #7: Intensidad de campo magnético, San José avenida segunda, ICE, a un costado de la plaza
de la cultura……………………………………………………………………………………………………….67
Grafico #8: Densidad de campo, San José avenida segunda, ICE, a un costado de la plaza de la
cultura……………………………………………………………………………………………………………...68
Gráfico #9: Intensidad de campo magnético, San José, a un costado de la JPS………………………...69
Gráfico #10: Densidad de campo, San José, a un costado de la JPS……………………………………..70
Grafico #11: Intensidad de campo magnético, Sabanilla, radiobase la UNED…………………………....72
Gráfico #12: Densidad de campo magnético, Sabanilla, radiobase la UNED……………………………..73
Figura A1. Campo Magnético y su unidad, el tesla…………………………………………………………..77
Figura D1: Interfaz del equipo de medición…………………………………………………………………...90
Figura D2: Modos de operación………………………………………………………………………………...92
Figura D3: Intervalo de tiempos y tiempo promedio……………………………………………………….…94
Figura D4: Almacenamiento en memoria mediante almacenaje manual…………………………………..95
Figura D5: Almacenamiento de datos secuencialmente……………………………………………………..95
6
Resumen
El objetivo general de este trabajo fue centrado en el estudio del funcionamiento y
manejo adecuado del equipo de medición de ondas electromagnéticas EMR – 300, y
aplicar ese conocimiento para determinar que zonas del Área Metropolitana son
mayormente afectadas por la exposición a la emisión de radiación, este equipo es
capaz de medir intensidad de campo magnético, intensidad de campo eléctrico y
densidad de potencia. Este equipo permite medir los parámetros más importantes de
una manera sencilla.
Las normas internacionales proveen valores máximos para estos parámetros que
limitan la exposición de las personas a este tipo de radiación. Estas normas están
basadas en varios epidemiológicos y de laboratorio que se han llevado a cabo con el
fin de determinar en que circunstancias un ente biológico está expuesto a un nivel de
radiación que puede causar perjuicios a su salud.
Este trabajo se enfocó en medir el nivel de radiación en ciertas zonas de interés, que
fueron escogidas por ser zonas con alta densidad poblacional, también por su
cercanía a antenas que emiten ondas electromagnéticas.
Antes de llevar a cabo la recolección de datos, se realizó un estudio detallado de
cuales son las recomendaciones para llevar a cabo las mediciones y evitar hasta
donde sean posibles las fuentes de error, una vez que se aplicaron dichas
recomendaciones se empezó con la toma de datos.
Los datos obtenidos demuestran que estas zonas no presentan ningún riesgo para la
salud y que los niveles de intensidad de campo magnético y de densidad de potencia
están muy por debajo de los límites que establecen tanto la ICNIRP como la IEEE.
Por otro lado, basados en los resultados obtenidos y en el estudio ya realizado
anteriormente por el ICE, se concluye que la densidad de potencia para condiciones
de onda plana, es el parámetro más efectivo para cuantizar el riesgo asociado a los
distintos niveles de radiación de campos electromagnéticos de radiofrecuencia.
7
Objetivos
Objetivo General
•
Realizar mediciones de radiaciones de campo magnético en puntos de interés en el
área Metropolitana.
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 magnético.
•
Determinar los sectores más afectados con la emisión de las radiaciones.
8
Capitulo1. Introducción
En un mundo en el cual siempre se busca desarrollar y aplicar el conocimiento
humano es de esperarse que no todas las implicaciones que vayan a surgir con
respecto a vivir en un ambiente altamente tecnológico sean positivas. En los últimos
años se han realizado varios estudios que relacionan la probabilidad de padecer
ciertos tipos de cáncer o inclusive leucemia con los niveles y periodos de exposición a
campos electromagnéticos a los cuales se ven sometidas algunas personas,
dependiendo de donde viven o a que se dedican. Algunos de estos estudios han
llegado a la conclusión de que el riesgo de contraer alguna de estas enfermedades es
directamente proporcional a la intensidad de campo magnético al que se ve expuesta
la persona e inclusive otras teorías dicen que el factor más importante no es la
intensidad de campo magnético, sino la razón de cambio de la intensidad de ese
campo.
Es importante anotar que a bajas frecuencias la energía irradiada de una determinada
fuente es casi despreciable, como por ejemplo en líneas de transmisión y distribución,
en donde las frecuencias de las corrientes y voltajes son de 60Hz. Sin embargo, los
estudios anteriormente mencionados no descartan que haya riesgos para la salud al
estar expuestos a este tipo de fuentes.
También hoy se sabe que conforme la
frecuencia de las fuentes aumenta, la energía que irradian es mayor, inclusive a
frecuencias aún más altas y se presenta el fenómeno conocido como la ionización, el
cual consiste en la ruptura de los enlaces moleculares, produciendo daños en la
información genética de los seres vivos.
No obstante, este tipo de radiación se
conoce como radiación ionizante la cual escapa a los objetivos de este proyecto.
En la actualidad, existen dispositivos y equipo de índole electrónico o eléctrico que
trabajan a altas frecuencias, muchos de ellos se han vuelto parte de la rutina de
muchas personas. A su vez, grandes compañías alrededor del mundo hacen uso de
estas nuevas tecnologías para desarrollar sus proyectos, lo cual implica que no solo
la cantidad de gente que esta expuesta a fuentes de emisión de ondas
electromagnéticas va en aumento, sino también que el tiempo que estas personas se
ven expuestas a estas condiciones es cada vez mayor. La preocupación que esto ha
9
despertado en algunos expertos ha dado como resultado la publicación de varias
normativas que brindan parámetros. Su información está orientada en su mayoría a
prevenir e informar acerca de las implicaciones en la salud de personas que estén
sometidas a la exposición de estas fuentes de emisión de ondas electromagnéticas.
Estas normativas están basadas en estudios anteriormente realizados, por medio de
los cuales se han establecido parámetros que brindan información de gran
importancia referente a cuales son las condiciones que se deben procurar para
minimizar cualquier impacto en la salud.
Por medio de este trabajo, se llevarán a cabo mediciones de que permitan determinar
si dichas normativas se están cumpliendo en sectores de interés dentro del Área
Metropolitana, de no ser así, concluir cuales son los sectores de población más
afectados. Por otro lado, se determinará cual es el efecto de atenuación de los
diferentes materiales utilizados en las construcciones actuales
sobre las ondas
electromagnéticas. Con el mismo se espera aportar suficiente información, para que
en caso de ser necesario, se tomen las medidas pertinentes y se adopten las
normativas que más se ajusten a cada situación.
10
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:
1. Los alrededores de la escuela de ingeniería Eléctrica
2. Antenas de telefonía móvil
3. Equipo de transmisión de señales de radio y televisión
4. Líneas de transmisión
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.
a. 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.
b. Se
compararán
los
resultados
obtenidos
mediante
las
mediciones
experimentales con los límites establecidos por las normas internacionales
más importantes. Esto a su vez permitirá:
c. Evaluar el cumplimiento de las normas en distintos sectores del área
metropolitana.
d. Determinar los sectores poblacionales más afectados por la exposición a las
radiaciones en caso de existir y las posibles consecuencias en su salud.
11
e. 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.
Capitulo 2. Teoría Electromagnética
2.1 Campos electromagnéticos
Los campos electromagnéticos (CEM) son líneas de fuerzas invisibles que rodean a
su fuente de origen y se originan tanto de manera natural como artificial. Un ejemplo
de de generación de campos en forma natural es el campo magnético generado por
una tormenta eléctrica, algunos ejemplos de fuentes artificiales son las líneas de
alimentación, líneas de distribución y aparatos eléctricos.
Los campos eléctricos y magnéticos presentan características distintas y por lo tanto
es posible que causen efectos biológicos distintos, un campo eléctrico puede ser
fácilmente bloqueado o debilitado (por ejemplo, casa, árboles y la piel del ser
humano) mientras que un campo magnético no, a menos que se utilicen materiales
especiales. No obstante, ambos campos presentan una característica en común,
disminuyen su fuerza a medida que se alejan de su fuente.
El efecto causado en el material biológico por una emisión electromagnética depende
fundamentalmente de la frecuencia
de emisión, principalmente a muy altas
frecuencias en donde la energía por partícula o fotón es la que determina el efecto
biológico que tendrá la energía electromagnética.
A frecuencias muy altas como las correspondientes a la luz ultravioleta y los rayos-X,
con longitudes de onda de menos de 100nanometros (frecuencias mayores a 3x10 15
Hz) los fotones tienen suficiente energía para romper los enlaces químicos y producir
una liberación de electrones de los átomos o moléculas. Esta ruptura de uniones es lo
que se conoce como ionización y a esta parte del espectro electromagnético se le
llama ionizante. Igualmente a bajas frecuencias como las de la luz visible, radio y
12
microondas, la energía por fotón esta muy por debajo de la que es necesaria para
romper los enlaces químicos conociéndose a esta parte del espectro como no
ionizante. Como consecuencia la energía electromagnética no ionizante no puede
romper los enlaces químicos, entonces no se producen los mismos efectos biológicos
entre la energía ionizante y la no ionizante. La energía no ionizante puede producir
efectos biológicos, estos efectos asociados a la luz ultravioleta, luces visibles e
infrarrojas dependen también de la energía por fotón pero están relacionadas a la
excitación electrónica y no se producen a frecuencias inferiores a la de los rayos
infrarrojos.
Esto debido a que un átomo o molécula es llevado a un estado excitado, pero la
energía entregada no es suficiente como para permitir la ionización. Como por
ejemplo las emisiones de radio y microondas pueden causar efectos al inducir
corrientes eléctricas en los tejidos, generando calor, la eficiencia con la cual una
emisión electromagnética puede inducir corrientes eléctricas y por lo tanto producir
calor, depende de la frecuencia de la fuente, y del tamaño y orientación del objeto que
esta siendo calentado.
Con respecto a los efectos biológicos, el espectro electromagnético puede dividirse en
cuatro secciones:
f. Parte ionizante: se producen daños químicos directos, producidos por rayos-X,
radiación ultravioleta en el vacío.
g. La parte no ionizante: esta parte del espectro se puede subdividir a su vez en:
•
La parte de la radiación óptica, donde puede darse la excitación del electrón
(ultravioleta luz visible e infrarrojos, IR).
•
La parte donde la longitud de onda es mas pequeña que el cuerpo, y se da
calentamiento a través de corrientes inducidas (microondas MW, y ondas de radio
de alta frecuencia).
13
•
La parte donde la longitud de onda es mayor que el cuerpo, y el calentamiento por
corrientes inducidas ocurre en raras ocasiones inducidas ocurre en raras (ondas de
radio de baja frecuencia, campos estáticos y de frecuencia industrial). Por ejemplo
se pueden mencionar que estas corrientes producidas por los campos de 60 Hz son
más débiles que las corrientes naturales del cuerpo, como las que obedecen a la
actividad eléctrica del cerebro y el corazón. Esta es una de las razones por las
cuales algunos científicos alegan que para 60 Hz no se producen efectos
perjudiciales para la salud.
Las fuentes de energía electromagnética se pueden separar en dos categorías;
La que corresponde a la energía radiante (radiación); las radiaciones parten de su
fuente y continúan existiendo en el espacio inclusive cuando se le desconecta su
fuente de origen.
Energía no radiante (campos); algunos campos magnéticos alrededor de su fuente
que no son proyectados al espacio dejan de existir, cuando se les desconecta su
fuente de origen.
En los últimos años se han intensificado las investigaciones que tratan de probar si
existe un efecto biológico del campo electromagnético (CEM), particularmente
asociado con frecuencias de onda extremadamente bajas. En Norte América y Europa
Occidental es donde con mayor énfasis se han llevado a cabo estos estudios, lo cual
coincide con el alto grado de industrialización y consumo eléctrico, y por lo tanto la
preocupación ambiental de la población.
Las restricciones que se tratarán a lo largo de este documento y sus debidas
recomendaciones fueron basadas solamente en datos científicos, el conocimiento
disponible a la fecha, si embargo, se debe indicar que dichas restricciones proveen un
adecuado nivel de protección de la exposición a Campos Electromagnéticos (CEM)
variables en el tiempo. Dos clases de recomendaciones son presentadas:
h. Restricciones básicas: restricciones a las exposición a campos eléctricos,
magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo que están basados
14
directamente en los efectos en la salud establecidos son llamadas
“restricciones básicas “. Dependiendo de la frecuencia de campo, las
cantidades físicas usadas para especificar estas restricciones son la densidad
de corriente (J), la tasa de absorción especifica de energía (SAR), y la
densidad de potencia(S), solo la densidad de potencia en aire, fuera del
cuerpo, puede ser rápidamente medida en individuos expuestos.
i. Niveles de referencia: estos niveles son proporcionados para propósitos de
evaluar en forma práctica las exposiciones para determinar si es probable que
las restricciones básicas sean excedidas. Lagunas niveles de referencia son
derivados de restricciones básicas relevantes usando técnicas de medición y
computacionales, y algunas están basadas en percepciones y efectos
indirectos adversos por la exposición a los CEM. Las cantidades derivadas son
la intensidad de campo eléctrico (E), la intensidad de campo magnético (B), la
densidad de potencia(S) y las corrientes que fluyen a través de las
extremidades (IL). las cantidades que están dirigidas a la percepción y otros
efectos indirectos son las corrientes de contacto (Ic) y, para campos pulsantes,
la absorción de energía específica (SA). En cualquier situación de exposición
particular, los valores medidos o calculados de cualquiera de estas cantidades
pueden ser comparados con el nivel de referencia apropiado. Respetar los
niveles de referencia asegurará que se respeten las restricciones básicas
relevantes. Si los valores medidos o calculados exceden los niveles de
referencia, no necesariamente son excedidas las restricciones básicas. Sin
embargo, siempre que un nivel de referencia sea excedido, es necesario
evaluar el cumplimiento de la restricción básica relevante y determinar si son
necesarias medidas de protección adicionales.
Capitulo 3. Exposición a Radiaciones de mW y radiofrecuencia.
Tanto los campos electromagnéticos como las radiaciones de radiofrecuencia pueden
ser generados por fuentes naturales como artificiales, con amplios intervalos de
frecuencias. En forma natural la atmósfera de la tierra posee una capa, la ionosfera l
15
cual protege, a la biosfera contra las radiaciones de este tipo originadas en el espacio
exterior.
Los fenómenos eléctricos naturales presentes en tormentas pueden generar campos
electromagnéticos y radiaciones de gran intensidad. Pero para el ámbito de
frecuencias desde los 100kHz a 300GHz, son débiles las radiaciones y la intensidad
de los campos naturales. Los estudios realizados en Estados Unidos de América
encuentran, que las exposiciones a las microondas provenientes en las fuentes
artificiales presentan, niveles de exposición de la población humana variando entre un
valor pequeño y los 100µW/cm2.
Además esta población recibía un nivel medio de exposición, al flujo de microondas
provenientes de fuentes externas de 0.005µW/cm2. También se puede mencionar que
la emisión causada por el Sol, hasta una frecuencia de 300GHz presentaba un nivel
de 1.4x10-5µW/cm2. para comprender mejor estos valores se debe tener en cuenta
que el flujo de emisión de radiofrecuencia y microondas del cuerpo humano llega
según estudios hasta un valor de 0.5 µW/cm2. El desarrollo de tecnología de los
últimos decenios, con frecuencias desde los 100kHz hasta 300GHz a producido un
aumento en el uso de fuentes artificiales de emisión de radiofrecuencia y microondas.
La preocupación por los posibles efectos en la salud humana se da a inicios de la
década de 1940 a 1950, y como resultado de la observación de efectos biológicos. En
la década siguiente en las naciones desarrolladas se elaboran guías de protección
contra las radiaciones, posteriormente estas naciones establecen leyes para la
protección de la salud en contra de las radiaciones de radiofrecuencia y microondas.
Pero es importante señalar aquí que tanto los niveles de emisión, como los tiempos
de exposición son motivo de diferencias y controversias.
El problema por los posibles efectos y riesgos causados por las emisiones de
radiofrecuencia y microondas es universal cada vez son mas los países que
establecen sistemas de radiodifusión, y otras fuentes generadoras de energía
electromagnética.
16
Por esto existe consenso en la necesidad de establecer en el ámbito internacional
métodos de regulación, acuerdos sobre los límites máximos de las exposiciones y
programas para disminuir la contaminación electromagnética, y no esperar a que el
hombre entre en una época de contaminación electromagnética similar a la de la
contaminación química actual.
3.1 Unidades de radiación
El efecto mas evidente cuando se absorbe energía de radiación en RF o microondas
es el calentamiento, así el aumento de la temperatura determina el aumento de la
intensidad en la radiación. El término utilizado en el sistema internacional de
unidades, se define como irradiancia y se expresa en W/m 2. Generalmente el termino
que mas se usa es “densidad de potencia” con sus correspondientes prefijos, mW/cm2
y µW/cm2.
También las intensidades de los campos eléctrico y magnético (E,H) son expresiones
validas
del
flujo
de
energía
radiante.
Pero
para
distancias
superiores
aproximadamente a una longitud de onda de la fuente, E y H están en fase y el
producto VA/m2 puede expresarse como W/m2. Si se esta a una distancia
suficientemente lejana de la fuente de radiación, se podrá considerar esta como una
fuente puntual y se aplica la ley de inverso de los cuadrados, a la densidad de
potencia con relación a la distancia y la razón E/H equivale a 377Ω.
En una onda plana (campo lejano) E y H son en todas partes perpendiculares,
descansan en un plano y tienen los mismos valores en todas partes de ese plano.
Dadas estas condiciones solo es necesario medir el campo eléctrico o magnético para
calcular la potencia irradiada. La mayoría de los instrumentos utilizados para calcular
la densidad de potencia se construyen para medir el campo eléctrico porque es más
sencillo y presenta menos dificultades técnicas (construcción instrumentos) que las
mediciones del campo magnético.
17
Generalmente se considera que la distancia a la cual se aplica las condiciones de
campo lejano es igual a 2a²/λ donde;
-α : es la dimensión máxima de la fuente, antena.
-λ: es la longitud de onda.
A manera de resumen se tiene que en la región de campo lejano, el modelo de onda
plana es una buena aproximación de la propagación del campo electromagnético.
Aprovechando las características de este modelo se puede hacer un análisis con una
aproximación muy alta. Las características de este modelo son las siguientes:
•
Los frentes de ondas tienen una geometría plana.
•
Los vectores E y H y la dirección de propagación son mutuamente perpendiculares.
•
Como ya antes se especificó, la fase de los campos E y H son las mismas, y el
cociente de las amplitudes E/H es constante a través del espacio. E/H = 377 ohmios
en espacio libre.
•
La densidad de potencia S, es decir la potencia por unidad de área normal a la
dirección de propagación, está relacionada a los campos eléctricos y magnéticos
por la expresión:
S = 377H2
(1)
Cuando se esta acerca de las fuentes de emisión con distancias menores a 2α2/λ, se
da la condición de “campo próximo” y la impedancia intrínseca no es 377Ω. Esto
porque cerca de las fuentes de componentes reactivos de E y H aumentan cada vez
más su influencia. Los instrumentos, calibrados en unidades de potencia pero
basados, por ejemplo, en la medición de E, serán cada vez menos exactos a medida
que disminuyen las distancias.
También se debe tomar en consideración que la radiación directa es polarizada los
campos E y H, están orientados paralelamente a determinados planos ortogonales o
no tan en forma ordenada. Por consiguiente, cambia el plano de polarización de la
radiación reflejada y complica la medición y la investigación de los efectos biológicos.
18
3.2 Fuentes y tipos de radiación
3.2.1 Fuentes naturales:
La intensidad de la radiación natural en el ámbito de frecuencia de los 100kHz hasta
300GHz, es mas baja comparándola con la intensidad global de las radiaciones en
este mismo ámbito proveniente de fuentes artificiales. La intensidad de los campos
naturales es causada principalmente por la electricidad atmosférica, este se conoce
como el campo eléctrico y magnético de la tierra.
La tierra produce campos electromagnéticos fundamentalmente en forma de CC
(corriente continua) estática. Cerca de la tierra el campo de CC, tiene un promedio de
menos de 200V/m. campos mucho más intensos por lo regular de 500V/m, se
producen directamente de una tormenta.
El origen de los campos magnéticos se produce por el flujo de corrientes eléctricas
dentro del estrato de material fundida en lo más profundo de la tierra. El campo de CC
tiene, en promedio alrededor de 500mG, un valor mayor que el que suele tener los
campos generados por la energía eléctrica de CA (corriente alterna).
También contribuyen a la radiación natural las emisiones originadas en ondas
provenientes del sol y las estrellas, con valores de aproximadamente 10 pW/cm², en
el rango de los 100 kHz hasta 300 GHz.
3.2.2 Fuentes artificiales:
La radiación artificial de microondas y radiofrecuencia constituye un factor ambiental
de muy reciente desarrollo y la exposición, a la radiación producida por estas fuentes
pueden llegar a magnitudes superiores a las provocadas por la radiación natural. Son
19
muchos los factores a tomar en consideración a la hora de analizar los efectos de las
de las fuentes artificiales, existen fuentes muy variadas tanto en lo que respecta a la
potencia útil como las densidades de potencia que generan.
De manera general si un aparato produce electricidad o funciona por medio de una
corriente eléctrica, producirá campos electromagnéticos que se propagan en el
espacio en formas de ondas. Los emisores de microondas y radiofrecuencias creados
por el hombre se clasifican en dos tipos;
Emisores deliberados
Fuentes de radiación no intencional
3.2.3 Emisores deliberados
En este grupo se ubican los dispositivos que poseen un elemento radiante (antena).
Construido para emitir, con algún patrón, ondas electromagnéticas en el espacio que
lo rodea. La utilidad que se le quiere dar al equipo determina la frecuencia, la
dirección de propagación y el punto de origen.
Este tipo de radiación deliberada puede producirse en forma de ruido de banda amplia
o generarse como armónicos discretos. Los ejemplos mas comunes de emisores
deliberados son: las estaciones radio emisoras, televisión, estaciones de radar y
sistemas de telecomunicaciones. Se pueden clasificar en diferentes formas y la
clasificación puede variar de acuerdo con el país.
Si se clasifica de acuerdo con la potencia nominal de salida o potencia efectiva
irradiada (PER), se subdivide en fuentes baja, mediana y alta potencia. Los sistemas
de satélites y de radar se encuentran entre las fuentes más poderosas.
Otra forma para clasificar las fuentes consiste en analizar los campos irradiados y su
propagación en su espacio. Para este procedimiento se coloca una antena que
genera intensos haces concentrados. Tomando en cuenta la potencia del transmisor y
20
el tipo de antena, es posible calcularlas zonas a las que se producen distintas
densidades de potencia o intensidad de los campos E y H.
También las fuentes se pueden clasificar de acuerdo con el modo de generar
radiación porque se puede generar microondas y RF en forma continúa o impulsos y
estas fuentes generadoras pueden operar en periodos largos o cortos, además la
señal de radio puede ser modulada en amplitud, frecuencia o impulsos.
Tomando en cuenta estas condiciones, y puedo que un determinado punto en el
espacio puede ser radiado por varias fuentes, se aumenta la complejidad tanto en el
método como la instrumentación, para determinar la cantidad total o media de energía
recibida en ese punto durante un periodo.
Existe una clase particular de emisiones deliberadas de RF y microondas, los equipos
médicos especialmente los utilizados en diatermia (procedimiento que consiste en
colocar una parte del cuerpo entre dos electrodos o antenas de microondas, se puede
generar una cantidad considerable de energía térmica en los niveles subcutáneos)
pero esta exposición es realizada bajo supervisión profesional y es parte de la
practica medica
3.2.4 Fuentes de radiación no intencional
Los equipos de uso industrial y los artículos de consumo de tipo eléctrico y
electrónico, en los cuales por su diseño la energía electromagnética está circunscrita
a una zona limitada, también son fuentes de radiación no intencional. Porque si la
radiación sale de la zona limite siempre se van a producir perdidas de energía
electromagnética en los equipos. Un ejemplo típico de fuga de radiación es el horno
de microondas, debido a que la energía debe estar totalmente encerada en la cavidad
del horno y ser utilizada
para procesar los alimentos, pero cuando se producen
perdidas excesivas puede ser un riesgo para el usuario.
21
3.3 Absorción de la energía por los cuerpos humanos
Todos los sistemas biológicos se consideran como dieléctricos con pérdidas y se
caracterizan por tener una baja conductividad. Las pérdidas se producen por el
movimiento de los iones libres (pérdidas de conducción) y la rotación molecular
(pérdida dieléctrica). Cuando un campo electromagnético pasa de un medio a otro
puede ser reflejado, refractado, trasmitido o absorbido dependiendo de la
conductividad del objetivo expuesto y la frecuencia del campo. Cuando una onda
electromagnética se prolonga a través de un medio biológico interactúa con este y se
produce transferencia de energía. Como resultado de esta interacción se produce una
atenuación del campo, y un aumento de la energía cinética de las moléculas del
medio, produciendo un calentamiento. La atenuación del campo dependerá de las
propiedades dieléctricas del medio que varían según la frecuencia del campo
incidente.
Por ejemplo con frecuencias inferiores a unos 100 KHz, son importantes las
interacciones con el tejido nervioso, debido a su mayor sensibilidad a las corrientes
inducidas. A frecuencias mayores a los 100 KHz, el tejido nervioso es menos sensible
al estimulo directo por campos electromagnético y la termalización se convierte en el
principal mecanismo de interacción.
Para cuantificar el efecto de las microondas y RF, se ha definido el término índice de
absorción específica IAE; el cual es una medida de la absorción de energía por
unidad de masa de un objeto expuesto. Este índice es una medida de la energía
absorbida que puede o no disiparse con calor, la temperatura es una función del IAE
pero también es una función de las características térmicas del cuerpo que absorbe la
energía como tamaño, forma y la conductividad térmica.
La ley de Ohm: en un punto de (J = σE) relaciona la densidad de corriente J en un
punto con el campo total E en el punto y la conductividad del material. Un campo
22
magnético variable es el tiempo inducido por este movimiento de cargas causa una
circulación de corrientes (Eddy) en los sistemas biológicos dados por:
J = 0.5rσdB/dt (2)
Para campos senoidales de frecuencia f la expresión para la densidad de corriente es
:
J = πrσƒB0
(3)
Donde:
dB/dt = tasa de cambio de la densidad de flujo magnético (T/s)
J = densidad de corriente (A/m2)
r = radio del circuito (m)
σ = Conductividad de los tejidos (S/m)
B0 = valor pico de la densidad de flujo (T/s)
ρ = densidad física (kg/m3)
Para el caso de campos senoidales de régimen permanente, la relación entre la
densidad de corriente y campo eléctrico interno para un sistema biológico expuesto
esta dado por la siguiente expresión:
IAE = σE2/ρ
(4)
Expresión que se puede escribir también como IAE = J2 /ρσ
En mayor grado el IAE está relacionado con la intensidad del campo eléctrico interno,
debido a que es la intensidad del campo la que describe cuantitativamente la
interacción, pero puede no ser el único factor porque la frecuencia y la modulación del
campo de radiación suelen influir mucho en los efectos biológicos. Por esto es
importante tener en cuenta además del IAE, las características de los campos de
radiación.
23
Además al no existir conocimientos suficientes da los mecanismos de interacción
entre la energía de microondas y los sistemas biológicos del IAE no se pueden usar
para extrapolar efectos de un sistema biológico a otro, o para extrapolar efectos
biológicos de una frecuencia a otra.
Capitulo 4. Estudios sobre los efectos por exposición a campos
electromagnéticos
4.1 Estudios Epidemiológicos
Ha habido muchas revisiones de estudios epidemiológicos de riesgo de cáncer en
relación a la exposición a los campos de frecuencia de potencia. Revisiones similares
se han publicado sobre el riesgo de resultados reproductivos adversos asociados a la
exposición a CEM.
Resultado en la reproducción: Los estudios epidemiológicos no han proveído de
ninguna evidencia consistente reproductiva adversos en las mujeres que trabajan en
monitores de videos. Por ejemplo, el meta-análisis no revelo ningún exceso de riesgo
de aborto espontáneo o de malformación en estudios combinados que comparaban a
mujeres embarazadas utilizando las VDU con mujeres que no lo usaban. En algunos
estudios se sugiere una asociación entre los campos magnéticos de ELF y el aborto,
pero estudios posteriores no se hallaron ninguna asociación significativa que afectara
ni el pero del recién nacido, ni la tasa de crecimiento intrauterina a la exposición de
estos campos.
Estudios residenciales de cáncer: una controversia considerable revela una conexión
entre la exposición a los campos magnéticos ELF y un elevado riesgo de cáncer. Han
existido muchos estudios que demuestran una conexión mas que todo en estudios
que han estimado la exposición a campos magnéticos de corta duración o en base a
24
la distancia entre el hogar y las líneas de potencia. Por otro lado algunos estudios
han concluido que los campos magnéticos desempeñan un rol en asociación con el
riesgo de leucemia.
Aun así estos estudios no son concluyentes por defectos metodológicos asociados
mas que todos los tamaños y adquisición de las muestra de la investigación.
Los estudios que han tomado en cuenta el uso de aparatos eléctricos han mostrado
normalmente resultados negativos en asociación con el cáncer y otros problemas de
salud.
Aun así uno de los estudios hechos en EEUU, con una muestra grande (638 casos y
620 de control) no demostraron que existiera una conexión entre el código de los
cables y problemas de salud. Aun asi los resultado que tenían que ver con
los
campos magnéticos resultaron mas intrigantes, ya que para los puntos de corte de
0.2uT los análisis emparejados y no emparejados se estimaron riesgos relativos de
1.2 y 1.5, respectivamente, así para los puntos de corte de 0.3uT se encontró un
riesgo relativo de 1.7, la principal conclusión del estudio es que existe una asociación
positiva entre el riesgo de adquirir leucemia y los campos magnéticos circundantes.
Estudios ocupacionales: Así como en los estudios de exposición en hogares los
estudios en los que los trabajadores son del sector eléctrico, muestra como existe una
asociación entre los diferentes tipos de exposición a los campos magnéticos y
diferentes tipos de cáncer. Y existe como en el rublo anterior una mayor asociación en
la aparición de la leucemia y la exposición a campos magnéticos.
4.2 Estudios de laboratorio
Estudios en voluntarios: La exposición a un campo eléctrico variable en el tiempo
puede dar lugar a la percepción del campo como un resultado de la carga eléctrica
alterna inducido en la superficie del cuerpo, el cual causa que los vellos vibren. Varios
estudios
han demostrado que la mayoría de la gente
puede percibir
cambos
25
eléctrico de 50/60Hz mayores que 20KV m, y que una pequeña minoría puede percibir
campos por debajo de 5KVm.
Dentro de los cambios ocurridos por exposición a los campos fueron, cambios en la
función cardiaca, el cual el ritmo estaba levemente pero significativamente reducido,
no hubo resultados consistentes en una batería de pruebas sensoriales y perceptivas.
No se observa ningún tipo de efectos fisiológicos o psicológicos adverso en estudios
del laboratorio de la gente expuesta a los campos de 50KHz en el rango de 2 a 5mT.
No hubo cambios observados en la química de la sangre, cantidad de células de la
sangre,
gases
de
la
sangre,
niveles
del
lactato,
electrocardiograma,
electroencefalograma, temperatura de la piel, o niveles de la hormona de la
circulación en estudios realizados pos Sandfer y col.
Por otro lado, los campos magnéticos suficientemente intensos de ELF pueden
provocar en los nervios periféricos y en el tejido muscular una estimulación directa. El
estimulo de los nervios periféricos y de los músculos también ha sido reportado a
gradientes de campos magnéticos
de 1KHz en sistemas experimentales de
proyección de imagen de resonancia magnética.
Los campos magnéticos variables en el tiempo producen la excitación de los nervios y
son capaces de producir efectos biológicos
irreversibles tales como fibrilación
cardiaca.
Estudios en células y animales: A pesar de que se han emprendido un gran numero
de estudios para detectar los efectos biológicos de los campos eléctricos y
magnéticos de ELF, pocos estudios sistemáticos ha definido las características del
umbral
del campo que produce perturbaciones
significativas en las funciones
biológicas. Pero si se ha demostrado que las densidades de corriente que no pueden
estimular tejidos excitables directamente pueden sin embargo afectar la actividad
eléctrica en curso e influenciar la excitabilidad neuronal.
Se ha observado que los campos eléctricos y las corrientes inducidas en niveles
que excedían a los de las señales bioeléctricas endógenas presentes en los tejidos,
26
causan un numero
de efectos fisiológicos que aumentan en verdad conforme
aumenta la densidad de corriente inducida.
Además, se ha postulado que las fuerzas magneto mecánicas
oscilatorias y los
torques en partículas biogénicas de menetita en tejido cerebral podrían proporcionar
un mecanismo para la transducción de señales de campos magnéticos de ELF.
Un tema principal para evaluar los efectos de campos magnéticos en la posibilidad de
efectos teratogénicos y en el desarrollo. En base a las evidencias
científicas
publicadas, es improbable que los campos de baja frecuencia tengan efectos nocivos
en el desarrollo embrionario y postnatal de las especies mamíferas. Además, la
evidencia actualmente disponible indica que las mutaciones somáticas y los efectos
genéticos son poco probable como resultado de la exposición a los campos eléctricos
y magnéticos con frecuencia por debajo de 100KHz. Aun así, no hay evidencia que
los campos ELF alteran la estructura del ADN y de la cromatina, y no se espera
ninguno efecto como mutaciones ni transformaciones
neoplásicas. Esto es
sustentado por resultados de los estudios de laboratorio diseñados para detectar
danos en el ADN y a nivel cromosómico. La carencia de efectos sobre la estructura
del cromosoma sugiere que los ampos de ELF, si tiene algún efecto en el proceso de
la carcinogénesis, lo más probable es que actúen como promotores y no como
iniciadores, realzando la proliferación de celular genéticamente alteradas mas bien
que causando la lesión inicial en ADN y cromatina.
4.3 Efectos indirectos de los campos magnéticos
Los efectos indirectos de los campos electromagnéticos pueden ser resultado de un
contacto físico entre una persona y un objeto, tal como una estructura metálica en el
campo, con un potencial eléctrico diferente.
27
4.4 Recomendaciones para limitar la exposición a los campos
electromagnéticos
El público en general comprende individuos de todas las edades y de estados de
salud variables, y puede incluir grupos o individuos particularmente susceptibles.
Restricciones básicas y niveles de referencia
Las restricciones son basadas sobre los efectos de la salud ya establecidos, las
restricciones básicas de la exposición a los CEM, son la densidad de corriente, el
SAR y la densidad de potencia. Si los valores medidos son más altos que los niveles
de referencia, no necesariamente implica que las restricciones básicas son excedidas.
4.5 Justificación General de los factores de seguridad
Parte de la incertidumbre con respecto al factor de seguridad apropiado proviene de la
falta de conocimiento concerniente a la apropiada dosimetría. Las siguientes variables
fueron consideradas para determinar los valores de seguridad:
•
Efectos debidos a la exposición ACEM bajo condiciones ambientales adversas.
•
La sensibilidad térmica potencialmente más alta en ciertos grupos de la población.
tales como las personas frágiles y/o ancianas.
Los siguientes factores adicionales fueron tomados en cuenta para obtención de los
niveles de referencia para campos de alta frecuencia:
•
La absorción de la energía electromagnética varía según el tamaño y la orientación
del campo.
•
Se puede producir una mayor absorción localizada de la energía, debido a la
reflexión, concentración y dispersión del campo incidente.
28
4.6 Restricciones Básicas
•
Entre 1Hz y 10MHz las restricciones básicas están dadas en términos de la
densidad de corriente.
•
100KHz y 10GHz son proveídas en términos del SAR, para prevenir el stress
térmico de todo el cuerpo y un calentamiento. En el rango de 100kHz a 100MHz las
restricciones son proveídas en términos de la densidad de corriente y del SAR.
•
Entre 10GHZ y 300GHz se da en términos de la densidad de potencia, para
prevenir el calentamiento excesivo de los tejidos cerca de la superficie del cuerpo.
A frecuencias de 4Hz a 1KHz la exposición ocupacional debería estar limitada a
campos que induzcan densidades de corriente menores a 10mA m2, es decir para
usar un factor de seguridad de 10. Para el público en general un factor adicional de 5
aplicado, dando una restricción básica de la exposición de 2mA m2.
El rango de frecuencia de 10GHz a unos pocos GHz son consistentes a las
respuestas al incremento de temperatura del cuerpo en mas de 1 grado centígrado
por lo tanto se ha escogido un SAR de cuerpo entero promedio de 0.4W/Kg como la
restricción que provee una protección adecuada para la exposición ocupacional. Un
factor de protección adicional de 5 es introducido para exposición al publico dando un
limite de SAR de cuerpo entero promedio de 0.8W/Kg, por lo tanto se recomienda que
las restricción basadas en las densidades de corrientes inducidas provenientes de
campos transitorios o en picos de muy poca duración se vea como valores
instantáneos que no deberían ser promediados.
4.7 Niveles de Referencia
Los niveles de referencia son obtenidos a partir de las restricciones básicas mediante
el uso de modelos matemáticos y por extrapolación de los resultados de las
investigaciones de laboratorio en frecuencias especificas.
El cuerpo tiene una conductividad homogénea e isotropita y aplica modelos de lazos
conductores simples y circulares para estimar la corriente inducida en diferentes
29
órganos y regiones del cuerpo. Modelos mas complejos utilizan modelos elipsoidales
para representar el tronco.
Cálculos más realistas basados en modelos anatómicamente y eléctricamente
refinados resultaron en densidades de corrientes máximas que excedieron 2mA/m2
para campos de 10uT a 60Hz. Sin embargo la presencia de células biológicas afecta
el patrón espacial de campos y corrientes inducidas resultando en diferencias
significativas en magnitud.
Los modelos de campo eléctrico deben tomar en cuenta que, dependiendo de las
condiciones de exposición, y el tamaño, forma y posición del cuerpo expuesto en el
campo, la densidad de carga superficial puede variar en gran medida. Para campos
eléctricos senosoidales a frecuencias menores de 10MHz, la magnitud de la densidad
de corriente inducida dentro del cuerpo se incrementa con la frecuencia. La corriente
inducida varia inversamente con la sección transversal del cuerpo y puede ser
relativamente alta en el cuello y tobillos. Los niveles de referencia para campos
eléctricos y magnéticos deben ser considerados en forma individual en forma
individual y no activa, ya que, para propósitos de protección, las corrientes inducidas
por campos eléctricos y magnéticos no son aditivas.
Los niveles de referencia para la exposición al público en general han sido obtenidos
a partir de los datos para exposición ocupacional mediante el uso de varios factores
en todo el rango de frecuencias. Para el rango de frecuencias hasta 1KHz los niveles
de referencia para campo eléctrico para publico en general son la mitad de los valores
para explosión ocupacional, en el rango de baja frecuencia hasta 100KHz los niveles
de referencia de campo magnético para el publico en general son 5 veces menores
que los niveles de referencia para exposición ocupacional. Esto niveles de referencia
en el rango de 100KHz a 10MHz para el publico en general han sido incrementados
comparado con los limites dados en la recomendación IRPA 1988. En el rango de
frecuencias de 10 a 300GHz están definidos por la densidad de potencia y son
menores en un factor de 5 frente a los niveles de referencia de exposición
ocupacional.
30
4.8 Medidas de protección
ICNIRP aclara que las industrias causantes de la exposición a campos eléctricos y
magnéticos son los responsables de asegurar el cumplimiento de todos los aspectos
de estas recomendaciones.
Como primer paso deberían de iniciarse controles de ingeniería en donde sea posible
para reducir las emisiones de campos de los dispositivos a niveles aceptables. Tales
controles deben incluir diseños seguros y donde sea necesario el uso de
apantallamientos o mecanismos similares de protección; controles administrativos
tales como la limitación de acceso, advertencias audibles y visibles deberían ser
usadas en conjunción con controles de ingeniería.
Con la excepción de la ropa de protección y otras protecciones de tipo personal las
mismas medidas pueden ser aplicadas para el público en general también es esencial
establecer, e implementar las reglas para prevenir:
•
La interferencia con equipo y dispositivos médicos y electrónicos.
•
La detonación de dispositivos electro explosivos.
•
El fuego y las explosiones resultantes de la ignición de materiales inflamables por
chispas causadas por campos inducidos, corrientes de contacto y descargas
eléctricas.
4.9 Intensidad de campo magnético emitida por aparatos de uso diario
La intensidad del campo no depende del tamaño, complejidad, potencia o ruido que
hace el electrodoméstico. Además, las intensidades de los campos magnéticos
pueden ser muy diversas, incluso entre aparatos aparentemente similares. Por
ejemplo, algunos secadores de pelo generan campos muy intensos, mientras que
31
otros apenas producen campo magnético alguno. Estas diferencias de intensidad del
campo magnético están relacionadas con el diseño del producto. El siguiente cuadro
muestra valores típicos correspondientes a diversos aparatos eléctricos comunes en
los hogares y lugares de trabajo. Las mediciones se tomaron en Alemania y todos los
aparatos funcionan con electricidad a 50 Hz de frecuencia. Debe señalarse que los
niveles de exposición efectivos varían considerablemente dependiendo del modelo de
electrodoméstico y de la distancia al mismo.
Aparato eléctrico
A una distancia de 3
cm (µT)
A una distancia de
30 cm (µT)
A una distancia de 1
m (µT)
Secador de pelo
6 – 2000
0,01 – 7
0,01 – 0,03
Máquina de afeitar
eléctrica
15 – 1500
0,08 – 9
0,01 – 0,03
Aspiradora
200 – 800
2 – 20
0,13 – 2
Luz fluorescente
40 – 400
0,5 – 2
0,02 – 0,25
Horno de microondas
73 – 200
4–8
0,25 – 0,6
Radio portátil
16 – 56
1
< 0,01
Horno eléctrico
1 – 50
0,15 – 0,5
0,01 – 0,04
Lavadora
0,8 – 50
0,15 – 3
0,01 – 0,15
Hierro
8 – 30
0,12 – 0,3
0,01 – 0,03
Lava vajillas
3,5 – 20
0,6 – 3
0,07 – 0,3
Computadora
0,5 – 30
< 0,01
Frigorífico
0,5 – 1,7
0,01 – 0,25
<0,01
Televisor de color
2,5 - 50
0,04 – 2
0,01 – 0,15
Tabla #1: Intensidades del campo magnético típicas de algunos electrodomésticos a diversas
distancias
4.9.1 Televisores y pantallas de computadora
Las pantallas de computadora y televisores se basan en principios de funcionamiento
similares. Ambos producen campos eléctricos estáticos y campos eléctricos y
magnéticos alternos a diversas frecuencias. Sin embargo, las pantallas de cristal
líquido que se utilizan en algunas computadoras portátiles y de escritorio no generan
campos eléctricos y magnéticos significativos. Las computadoras modernas tienen
32
pantallas conductoras que reducen el campo estático de la pantalla hasta un nivel
similar al normal de fondo de los hogares o los lugares de trabajo. En la posición que
ocupa el usuario (a 30 a 50 cm de la pantalla), la densidad de flujo (a frecuencias de
red) de los campos magnéticos alternos es típicamente inferior a 0,7 µT. Las
intensidades de los campos eléctricos alternos en las posiciones del usuario varían de
menos de 1 V/m a 10 V/m.
4.9.2
Hornos
de
microondas
Los hornos de microondas domésticos funcionan a potencias muy altas. Sin embargo,
disponen de una protección eficaz que reduce la fuga de radiación de los hornos
hasta niveles casi indetectables. Además, la intensidad de las fugas de microondas se
reduce de forma muy pronunciada al aumentar la distancia desde el horno. En
muchos países, existen normas de fabricación que especifican los niveles máximos
de fuga de radiación admisibles en hornos nuevos; un horno que cumpla dichas
normas no supondrá peligro alguno para el consumidor.
4.9.3
Teléfonos
portátiles
Los teléfonos portátiles funcionan a intensidades mucho menores que los teléfonos
móviles. El motivo es que se utilizan a distancias muy próximas a su estación base,
por lo que no necesitan campos intensos para transmitir a distancias grandes. Por
consiguiente, los campos de radiofrecuencia que generan estos aparatos son
despreciables.
4.10 Campos electromagnéticos en el medio ambiente
4.10.1Radares
Los radares se utilizan para la navegación, la predicción meteorológica y para usos
33
militares, entre otras diversas funciones. Emiten señales en forma de pulsos de
microondas. La potencia máxima de cada pulso puede ser alta, aunque la potencia
media sea pequeña. Muchos radares pueden girar o moverse arriba y abajo, lo que
reduce la densidad de potencia media a la que están expuestas las personas en
lugares cercanos a los radares. Incluso los radares militares de gran potencia, no
giratorios, limitan la exposición en lugares de acceso público a niveles inferiores a los
límites recomendados.
4.10.2
Sistema
de
seguridad
Los sistemas antirrobo de las tiendas utilizan dispositivos que detectan bobinas
eléctricas situadas en las salidas. Cuando compra un artículo, los marcadores se
retiran o se desactivan de forma permanente. Los campos electromagnéticos de las
bobinas generalmente no superan los límites de exposición recomendados. Los
sistemas de control de accesos funcionan de la misma forma, incorporándose el
dispositivo antirrobo a un llavero o a una tarjeta de identidad. Los sistemas de
seguridad de las bibliotecas utilizan dispositivos que se pueden desactivar cuando se
toma prestado un libro y volver a activar cuando se devuelve. Los detectores de
metales y los sistemas de seguridad de los aeropuertos generan un campo magnético
de gran intensidad (hasta 100 µT) que sufre perturbaciones por la presencia de
objetos metálicos. En puntos cercanos al marco del detector, la intensidad del campo
magnético puede ser próxima, o en ocasiones superior, a los límites recomendados.
No obstante, según se explica en la sección sobre límites recomendados, no
constituye un peligro para la salud.
4.10.3
Trenes
y
tranvías
eléctricos
Los trenes de larga distancia tienen una o más locomotoras que están separadas de
los vagones de pasajeros. En consecuencia, la principal fuente a la que se exponen
los pasajeros es la fuente de alimentación eléctrica del tren. En los vagones de
pasajeros de los trenes de larga distancia pueden existir campos magnéticos de
varios cientos de µT cerca del suelo y de intensidades inferiores (decenas de µT) en
34
otras partes del compartimiento. Los campos eléctricos pueden alcanzar intensidades
de 300 V/m. Las personas que viven en las inmediaciones de vías de ferrocarril
pueden estar expuestas a campos magnéticos generados por la fuente de suministro
eléctrico situada encima de las vías; dependiendo del país, pueden ser similares a los
campos producidos por las líneas de conducción eléctrica de alta tensión.
Los motores y equipos de tracción de los trenes y tranvías normalmente están
ubicados bajo el suelo de los vagones de pasajeros. A nivel del suelo, las intensidades
de los campos magnéticos pueden alcanzar niveles de hasta decenas de µT en las
partes del suelo situadas justamente encima de motor. La intensidad del campo
disminuye drásticamente con la distancia al suelo, de manera que la exposición del
tronco de los pasajeros es mucho menor.
4.10.4
Televisión
y
radio
Las señales de radio se pueden describir como de modulación de amplitud (AM, en
inglés) o de modulación de frecuencia (también llamada frecuencia modulada o por
las siglas en inglés, FM) dependiendo de la forma de transmisión de la información.
Las señales de radio de AM se pueden utilizar para la difusión a distancias muy
largas, mientras que las ondas de FM abarcan zonas menores pero pueden
proporcionar una mejor calidad de sonido.
Las señales de radio de AM se transmiten por medio de grandes baterías de antenas,
que pueden tener alturas de decenas de metros, situadas en lugares inaccesibles
para la población. Los niveles de exposición en lugares muy cercanos a las antenas y
cables de alimentación pueden ser altos, pero afectan al personal de mantenimiento y
no a la población general.
Las antenas de televisión y de radio en FM son mucho más pequeñas que las de AM
y se montan en baterías de antenas situadas en lo alto de grandes torres que sirven
únicamente como estructuras de soporte. La población puede acceder a la parte baja
35
de estas torres porque los niveles de exposición cerca de la base son inferiores a los
límites recomendados. En ocasiones, se montan en lo alto de edificios pequeñas
antenas de televisiones y radios locales, en cuyo caso puede ser necesario controlar
el acceso estas zonas.
4.10.5
Teléfonos
móviles
y
estaciones
base
Los teléfonos móviles nos permiten estar permanentemente localizables. Estos
dispositivos de ondas de radio de baja potencia transmiten y reciben señales de una
red de estaciones base de baja potencia fijas. Cada estación base proporciona
cobertura a una zona determinada. Dependiendo del número de llamadas que
gestionan, la distancia entre las estaciones base pueden ser desde sólo unos pocos
cientos de metros en las grandes ciudades a varios kilómetros en las zonas rurales.
Las estaciones base de telefonía móvil normalmente se instalan en lo alto de edificios
o en torres, a alturas de entre 15 y 50 metros. Los niveles de las transmisiones desde
una determinada estación base son variables y dependen del número de llamadas y
de la distancia a la estación base de quienes emiten las llamadas. Las antenas emiten
un haz muy estrecho de ondas de radio que se propaga de forma casi paralela al
suelo. En consecuencia, al nivel del suelo y en regiones que normalmente son de
acceso público las intensidades de los campos de radiofrecuencia son muy inferiores
a los niveles considerados peligrosos. Sólo se superarían los niveles recomendados si
una persona se acercara a menos de un metro o dos de las antenas. Hasta que los
teléfonos móviles empezaron a usarse de forma generalizada, la población estaba
expuesta principalmente a emisiones de radiofrecuencia de estaciones de radio y
televisión. Incluso hoy en día, las torres de telefonía apenas aumentan el nivel de
exposición total que experimentamos, ya que la intensidad de las señales en los
lugares de acceso público es normalmente similar o inferior a la de las estaciones de
radio y televisión distantes.
Sin embargo, el usuario de un teléfono móvil está expuesto a campos de
radiofrecuencia mucho más intensos que los del entorno general. Los teléfonos
36
móviles se utilizan a muy poca distancia de la cabeza; por lo tanto, en lugar de
estudiar el efecto del calentamiento en todo el cuerpo, se debe determinar la
distribución de la energía que absorbe la cabeza del usuario. Se ha calculado
mediante complejos modelos y mediciones computarizados basados en modelos de
cabezas que, al parecer, la energía absorbida procedente de un teléfono móvil no
supera los límites actualmente recomendados.
Se han planteado también dudas sobre otros efectos, llamados «efectos no térmicos»,
producidos por la exposición a frecuencias de teléfonos móviles. Se ha sugerido que
podrían producirse efectos sutiles sobre las células que podrían influir en el desarrollo
del cáncer. También se ha planteado la hipótesis de posibles efectos sobre los tejidos
excitables por estímulos eléctricos que podrían influir en la función del cerebro y los
tejidos nerviosos. Sin embargo, según el conjunto de los datos disponibles hasta la
fecha, no parece que el uso de teléfonos móviles produzca ningún efecto perjudicial
sobre la salud de las personas.
En los últimos años, las autoridades públicas de diversos países han realizado
numerosas mediciones para estudiar los niveles de los campos electromagnéticos en
el entorno cotidiano. Ninguno de estos estudios ha concluido que los niveles medidos
puedan producir efectos perjudiciales para la salud.
Capitulo 5. Que es el SAR?
5.1 Definición
SAR (“Specific Absorption Rate”) es la tasa (o coeficiente) de absorción de energía
por tejido del cuerpo, en Watt (Vatios) por kilogramo (W/kg), específica para una
determinada fuente de energía electromagnética.
Es la medida dosimétrica utilizada para establecer límites a la emisión de radiación
por campos electromagnéticos no ionizantes. El concepto de dosis, energía absorbida
por unidad de masa, fue desarrollado para establecer los límites para la radiación
ionizante.
37
Al definirse el SAR, se buscó establecer una unidad de medida (dosis) correlacionada
a los efectos de la elevación de la temperatura del cuerpo.
Para la radiación emitida por sistemas celulares no es posible establecer una
definición simples de dosis y correlacionada a los efectos de la elevación de la
temperatura. Las ondas electromagnéticas penetran en una profundidad mayor en el
cuerpo que la luz o el infrarrojo, que son absorbidos en los primeros milímetros de la
piel.
El aumento de la temperatura depende de las características del campo
electromagnético, como frecuencia y polarización, y del cuerpo humano y su sistema
termorregulador que actúa para compensar variaciones en la temperatura del cuerpo.
La evidencia experimental disponible indica que la exposición de humanos en reposo,
por aproximadamente 30 minutos, a campos electromagnéticos produciendo un SAR
de cuerpo entero ente 1 y 4 W/kg, resulta en un aumento de temperatura del cuerpo
inferior a 1 grado Celsius.
La exposición a campos más intensos, que produzcan valores de SAR superiores a 4
W/kg, puede exceder la capacidad termorreguladora del cuerpo humano y producir
niveles de calentamiento nocivos a los tejidos. La ICNIRP, sigla en inglés de la
Comisión Internacional de Protección Contra las Radiaciones No Ionizantes,
estableció estándares para limitar las radiaciones no ionizantes adoptados por la
mayor parte de los países del mundo. Los límites a la exposición son basados en el
SAR promedio del cuerpo humano, determinado de acuerdo con las siguientes
condiciones:
Onda plana, con el hombre en pie, paralelo al campo eléctrico incidente, que
representa una situación de mayor absorción, excepto en relación a pocos casos
especiales.
El SAR (Specific Absorption Rate) debe ser el promedio o una media en un período de
tiempo de 6 minutos, de modo a mantener la relación entre potencia absorbida y el
38
calentamiento inducido (el aumento de la temperatura del tejido debido a la
absorción).
La radiación de los terminales celulares constituye una situación mucho más
compleja que la de las ERBs/BTSs porque estos terminales están muy próximos del
cuerpo humano, en donde las condiciones del campo distante con onda plana no se
aplican totalmente.
Pasa a ser necesario limitar no sólo el valor promedio de SAR en el cuerpo humano
sino también el valor de pico del SAR en una dada región del cuerpo humano, debido
a la proximidad del terminal, principalmente de la cabeza.
La evaluación es efectuada en laboratorio, involucrando el promedio directo del SAR
en un maniquí que simula la cabeza humana y exhibe las mismas características de
absorción del tejido humano.
El mayor valor obtenido de SAR para un cubo de masa de 10g en todo el volumen de
la cabeza es definido como el SAR del Terminal.
Procedimientos de test fueron desarrollados por “European Commitee for Electrical
Standardization” – CENELEC y por el IEEE.
Los límites establecidos por las normas visan prevenir efectos conocidos a la salud
humana y reflejan la actual etapa del conocimiento. De esta forma, los límites de SAR
fueron establecidos para prevenir efectos térmicos.
Con respecto a Campos de RF de alta intensidad se ha demostrado que ellos causan
consecuencias adversas para la salud por el calentamiento de los tejidos.
Ningún efecto adverso a la salud ha sido científicamente confirmado con respecto a la
exposición a campos de RF de baja intensidad por extensos períodos de tiempo, pero
ciertas cuestiones no han sido totalmente estudiadas aún.
Hay muy poca información disponible en la literatura científica para evaluar cualquier
riesgo a la salud de la exposición a campos de RF pulsados o modulados.
39
El SAR es la unidad de medida utilizada para establecer los límites de exposición a la
radiación emitida por ERBs/BTSs y terminales celulares.
Los efectos térmicos de este tipo de radiación están bien definidos y los valores de
SAR promedio y localizado establecidos en las normas ofrecen protección con
factores de seguridad adecuados.
Para el efecto auditivo las normas establecieron una limitación para los picos de SAR
debidos a pulsos de 30 µs en el cerebro de 130 a 520 W/kg.Los estudios en cuanto a
efectos no térmicos aún son pocos y no conclusivos.
Figura #1: Relación de tecnologías que trabajan a diferentes frecuencias y la potencia
De salida.
40
Figura #2: Efectos sobre el cuerpo humano.
Los campos de baja frecuencia inducen corrientes en el cuerpo humano que pueden
afectar a los sentidos, a los músculos y al sistema nervioso. Cuanto mayor es la
intensidad de campo, mayores son los efectos. La intensidad de campo disminuye a
medida que nos alejamos de la fuente de radiación. Los campos de alta frecuencia
calientan el cuerpo humano. El grado de absorción de las ondas electromagnéticas
depende de la frecuencia y la intensidad del campo, y también del tipo de tejido. Los
órganos con menor flujo sanguíneo, como los ojos, son los que mayor riesgo
presentan. Por el contrario, el corazón y el cerebro soportan mejor el aumento de
temperatura, ya que el flujo sanguíneo es mayor. Además de los daños obvios, como
las quemaduras, se están estudiando efectos a largo plazo tales como el riesgo de
cáncer, las influencias sobre el equilibrio hormonal, el crecimiento de células y el
sistema inmunológico.
5.2 Como medir el SAR?
41
El término radiaciones no ionizantes, proviene de un grupo particular de radiaciones
dentro del espacio electromagnético. Los riesgos asociados con la exposición a estas
radiaciones y sus efectos, merecen una atención especial para la protección de la
salud humana. Así se han elaborado normas de seguridad estableciendo los límites
de exposiciones para proteger a la población en general de las mismas. El uso o la
exposición a radiaciones no ionizantes podría implicar un riesgo para la salud cuando
no se respetan las normas que establecen los valore máximos de exposición, ya que
las radiaciones no ionizantes podrían generar daños de distinta magnitud según el
grado y tiempo de exposición.
Las técnicas de dosimetría o de medición de energía absorbida por el cuerpo humano
consiste en medir la intensidad de campo en las condiciones que fija la norma,
calcular la densidad de potencia en W/cm2 y determinar por dosimetría la exposición o
potencia absorbida por una unidad de masa [W/kg], denominado SAR. El SAR puede
ser promediado sobre la masa total de un cuerpo entero [CE] expuesto o bien sobre
sus partes, y puede ser promediado temporalmente sobre el tiempo total de la
exposición. La exposición ocupacional a campos electromagnéticos no deberá
exceder de un SARpromedio CE de 0,4 W/kg resultante de promediar todos los valores
medidos en cualquier periodo de 6 minutos y obre la masa corporal total.
La exposición poblacional no debe exceder el SAR promedio CE de 0,08 W/kg [valor
promedio sobre cualquier periodo de 30 minutos].Usando el SAR como factor común,
se construye una curva de densidad de potencia [W/cm2] en función de la frecuencia
para el ámbito de frecuencias de 0,1 MHz a 30 GHz, estableciendo los limites
máximos para la exposición a campos electromagnéticos de radiofrecuencias [W/cm2]
en función de la frecuencia. El SAR rigurosamente, es la potencia absorbida por
unidad de masa de tejido. Algunas definiciones importantes son:
Absorción específica (SA): Energía total absorbida por una masa dada dentro de un
cuerpo expuesto a RF externo (J/Kg) o (Ws/Kg).
Tasa de absorción específica (SAR): ritmo temporal al que se absorbe energía por un
cuerpo expuesto a RF externo (W/Kg) o (mW/g).
42
SAR promediada sobre un cuerpo completo: valor único de SAR que representa la
magnitud del SAR promediado sobre todo el cuerpo expuesto a RF.
SAR local: valor único de SAR que representa la magnitud del SAR en una pequeña
porción del cuerpo expuesto a RF.
5.3 Factores que determinan la absorción de energía de los
tejidos: Orientación de Polarización
Figura #3: Orientación de la polarización.
5.3.1 Tipo de fuente Campo lejano:
d>2D2/λ0
D: longitud más larga del elemento radiante.
•
Independiente de la configuración de la fuente.
•
No hay acoplo entre la fuente y el objeto.
43
Campo Próximo:
D< 2D2/ λ0 (5)
Acoplo de energía: entre la forma y el tamaño de la fuente.
5.3.2 Entorno de exposición Energía absorbida:
•
Espacio libre
•
Sobre un plano conductor
•
Cerca de metales reflectores
•
Dentro de estructuras conductoras
•
Presencia de otros cuerpos ( animales, etc)
•
Implantes metálicos: modificación del SAR
5.4 Energía absorbida:
•
Intensidad de radiación.
•
Tiempo de exposición.
•
Modulación (amplitud, pulsos).
El SAR es una importante cantidad en dosimetría porque permite una medida de la
absorción de energía que se puede manifestar en forma de calor y además porque
esta permite medir los campos internos, los cuales pueden afectar el sistema
biológico. Los campos internos y por lo tanto el SAR, están fuertemente relacionados
a los campos incidentes, la frecuencia y las propiedades de absorción. Por lo tanto, en
cualquier efecto o biológico podría ser causado por un campo interno, un campo no
incidente, siendo posible en determinar los campos internos o SARs en personas y
animales
experimentales
para
ciertas
condiciones
de
radiación.
Sin
tales
determinaciones en ambos casos animales y las personas, no se podría extrapolar los
44
efectos biológicos observados en animales irradiados y a efectos similares que
podrían ocurrir a personas expuestas a radiación.
Por otro lado, el SAR es mayor cuando la sección del cuerpo perpendicular que es
atravesada por el campo magnético incidente es mayor, o sea, entre mayor e es el
área perpendicular del cuerpo atravesada por el campo magnético incidente, mayores
serán el SAR.
5.5 Cualidad dosimétrica
A menudo el cálculo de los datos dos simétricos es dificultoso, consume tiempo y es
que alto costo, de hecho, el obtener la información o datos dosimétricos de un
experimento o aplicación dada no es siempre posible. A menudo, por lo tanto, sólo
teniendo un aproximaba estimado de los resultados dosimétricos puede ser útil. Esto
es especialmente usado para dosimetría campos cercanos. La radiación en campos
cercanos varia grandemente de entre fuente y fuente, aún no se ha podido encontrar
la manera de normalizar los SARs calculados a campos incidentes, tal y como se
tiene el modelo de onda plana para campos lejanos.
Capitulo 6. Recomendaciones para limitar la exposición a
campos magnéticos
6.1 Recomendaciones de la ICNIRP
Las
restricciones
“Recomendaciones
básicas
para
provistas
limitar
la
por
la
exposición
ICNIRP
a
en
campos
su
publicación:
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.
45
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:
Tabla #2: Restricciones básicas para exposiciones a campos magnéticos para frecuencias hasta
Caracterí
s-ticas
de la
exposici
ón
Exposici
ón
Ocupaci
onal
Exposici
ón al
público
en
general
Rango de
frecuencias
Densidad
de
corriente
(mA/m2)
(rms)
0-1Hz
1-4 Hz
4 Hz-1 Khz.
1-100 kHz
0.1- 10 MHz
0.01-10 GHz
10-300 GHz
0-1Hz
1-4 Hz
4 Hz-1 Khz.
1-100 kHz
0.1- 10 MHz
0.01-10 GHz
10-300 GHz
40
40/f
10
f/100
f/100
8
8/f
2
f/500
f/500
-
SAR
De
cuerpo
entero
(W/kg)
0.4
0.4
0.08
0.08
-
Cabeza y
tronco
(W/kg)
Extremid
ades
(W/kg)
10
10
2
2
-
20
20
4
4
-
Densida
d de
Potencia
(W/m2)
50
10
300 GHz (ICNIRP 1999)
Notas:
j.
f es la frecuencia en Hz
k. Debido a que el cuerpo humano no es eléctricamente homogéneo, las
densidades de corriente deberían ser promediadas sobre una sección
transversal de 1cm2.
46
l.
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
debería ser calculado según f = 1/2tp.
m. Para frecuencias de hasta 100 kHz y para campos magnéticos pulsantes, la
densidad de corriente máxima asociada con los pulsos puede ser calculada de
los tiempos de subida / bajada y la máxima tasa de cambio de la densidad de
flujo magnético. Luego la densidad de corriente inducida puede ser comparada
con la restricción básica apropiada.
Todos los valores de SAR deben ser promediados sobre períodos de 6 minutos. 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.
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 SA promediada sobre 10 g
de tejido no debe exceder 10 mJ/kg para trabajadores y 2 mJ/kg para el público en
general.
Rango de
frecuencias
0-1 Hz
Intensidad de campo
Densidad de potencia
magnético(A/m)
(W/m2)
Ocupacio
Poblacion
Ocupaci
Poblacion
nal
al
onal
al
1,63 x 10 5
3,2 x 10 4
-
Densidad de flujo
magnético
(µT)
Ocupacion
al
Poblacion
al
2 x 105
4 x 104
-
47
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
1,63 x 10
5
/ f2
2 x 10 4 / f
20 / f
20 / f
24,4
24,4
1,6 / f
1,6 / f
1,6 / f
0,16
0,008 f 0,5
4
3,2 x 10 /
f2
4000 / f
4/f
5
5
5
5
0,73 / f
0,73 / f
0,073
0,0037 f 0,5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
10
f / 40
2 x 105 / f2
4 x 104 / f2
2,5 x 104 / f
5000 / f
25 / f
5 /f
25 / f
6,25
30,7
6,25
30,7
6,25
2/f
6,25
2/f
0,92 / f
2/f
0,92 / f
0,2
0,092
0,01 f 0,5
0,0046 f
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2
0,5
f / 200
0,45
2-300 GHz
0,36
0,16
50
10
10
Tabla #3: Niveles de referencia para exposición ocupacional y poblacional a campos magnéticos
(valores rms no perturbados) (ICNIRP 1999)
48
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 , H2 y B2, 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 valores pico en las frecuencias mayores a 100 kHz, ver la figura #. Entre
100kHz y 10 MHz los valores pico de las intensidades de campo son obtenidas
de la interpolación desde 1,5 veces el valor pico de 100kHz hasta 32 veces el
valor de pico de 10 MHz. Para frecuencias mayores a 10 MHz se sugiere que
el valor pico de la densidad de potencia de onda plana equivalente,
promediada sobre el ancho del pulso, no exceda por 1000 veces las
restricciones de Seq., o que la intensidad de campo no exceda en 32 veces los
niveles de exposición en intensidad de campo dados en la tabla anterior.
6. Para frecuencias mayores a 10 GHz, Seq , H2 y B2 deben ser promediados
sobre cualquier periodo de 68 /f1.05 minutos (f en GHz).
49
Figura #4: Niveles de referencia ICNIRP para exposición a campos magnéticos
Variables en el tiempo (ICNIRP 1999).
6.2 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).
6.3 Exposición máxima permitida (MPE), densidad de flujo
magnético
6.3.1 Exposición de cabeza y dorso a campos sinusoidales
50
La tabla # lista los valores correspondientes a los límites máximos permisibles de
campo magnético (densidad de flujo, B, e intensidad de campo magnético, H) para
exposición de cabeza y dorso. El tiempo promedio para una medida rms es 0.2
segundos para frecuencias cercana a los 25 Hz. Para bajas frecuencias, el tiempo
promedio es tal que al menos 5 ciclos son incluidos en el promedio, pero con un
máximo de 10 segundos.
Tabla #4: Niveles máximos de exposición permitida: exposición de cabeza y dorso.
Nota: f es dada en Hz.
MPE’s referidos a espacio máximo.
Las restricciones básicas son referidas como las limitaciones en la intensidad del
campo magnético con el fin de evadir efectos nocivos en los tejidos expuestos. La
IEEE llama a estas restricciones como Exposición Máxima Permisible ó MPE
(“Maximum Permissible Exposure”).
6.4 Exposición a campos magnéticos sinusoidales no uniforme
Cuando el campo magnético no es de magnitud constante, dirección, o fase relativa
sobre la cabeza o el dorso, el campo máximo sobre la cabeza y dorso debe ser
limitado a los niveles en la tabla #4.
51
6.4.1 Exposición de brazos o piernas
Los niveles de exposición máxima permitida (MPE) para brazos y piernas son
proveídos en la tabla 5.
Público en general
Rango
de
frecuencia (Hz)
<10.7
10,7-3000
B – rms (mT)
353
3790/ f
Ambiente controlado
Rango
de
B – rms (mT)
frecuencia (Hz)
<10.7
353
10,7-3000
3790/ f
Tabla #5: niveles máximos permitidos de exposición a densidad de flujo magnético:
exposición de brazos y piernas.
6.5 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 magnéticos 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 #6 resumen los límites de exposición para campos magnéticos de
radiofrecuencia:
52
Tabla #6: Restricciones básicas para exposiciones a campos magnéticos de radiofrecuencia y tiempos
Ocupacional
Densidad
Rango
de
Campo
de
frecuencia
en
magnético
potencia
(H) (A/m)
(S)
MHz
Densidad
de
Tiempo
magnético
potencia
(S)
promedio H2
(H) (A/m)
(mW/cm2)
o S (min)
6
163
(100, 1000 000) *
6
6
16,3/f
6
16,3/f
6
16,3/f
6
158,3/f1,668
1.0
6
0,0729
(mW/cm )
(100,
1000000)
(100,
0,1 - 1.34
Tiempo
Campo
2
0,003- 0,1
Poblacional
1000000/f
promedi
o H2 o S
(min)
2 *
)
(100,
1,34 - 3,0
1000000/f
2
)
(900/f 2,
3 – 30
10000/f 2)
(1.0,
30 – 100
10000 /f 2)
100 - 300
(100,
10000 / f 2) *
(180 /f 2,
10 000/f 2)
(180 /f 2,
10 000/f 2)
(0.2,
940000/f 3.336)
0.2
6
6
6
0.0636f1.337
30
300 -3000
-
f /300
6
-
f /1500
-
3000 – 15000
-
10
6
-
f /1500
-
15000 - 300000
-
10
-
10
-
616000/ f
1.2
promedio de exposición (IEEE C95.1-2002)
Valores de densidad de potencia son validos para modelo de onda plana, y aunque no son
aplicables para campos cercanos por lo general se utiliza con propósitos de comparación.
Capitulo 7. Recomendaciones para llevar acabo la toma de
mediciones
7.1 Problemas en las medidas de campo externo
El ambiente electromagnético está determinado varios factores incluyendo los
siguientes:
1. Dirección de propagación de la energía desde la fuente.
53
2. Las direcciones, distancias, y la orientación relativa de las fuentes, y las
características del ambiente físico, con respecto al campo puntual.
3. La polarización, frecuencia, tipo de modulación y la potencia de las fuentes.
La variable natural de esos factores y sus efectos sobre el resultante campo
electromagnético deben ser entendidos, para diseñar exitosamente y operar
instrumentos que midan ambiente electromagnético, para obtener suficiente
información que permita asegurar seguridad personal.
En general, las características del campo cercano de una fuente RF están
compuestas de componente reactiva y componente de radiación que muestran
variaciones espaciales y temporales. Estas variaciones deberán ser variaciones del
ambiente físico, así como las propiedades de la fuente RF. un resultado de la gran
variedad de posibles situaciones, cada uno de los cuales podría ser único, el calculo
de las intensidades del campo cercano para cada situación es por lo general poco
practica debido a la naturaleza compleja de los campos cercanos.
7.2 Problemas de tiempo y espacio promedio
Muchas referencias incluyendo el IEEE Std C95.1-1991 [1], especifican los máximos
valores permitidos de intensidad de campos RF o densidad de potencia promediada
sobre el tiempo, por ejemplo, intervalos continuos de 6 minutos. Si por ejemplo la
exposición RF en la banda VHF es considerada, es permitido un máximo de 1
mW/cm2 en un tiempo promedio, entonces:
W (mW/cm2)t(min)< 6mW*min/cm2
De esta manera, si la exposición dura solo 3 minutos, una densidad potencia de
2mW/cm2 como máximo es permitido.
La avaluación de campos RF que varían sustancialmente con la ubicación también
presentan un problema cuando intentan especificar los niveles de exposición de
54
cuerpo entero. En este caso, el mismo aprovechamiento empleado para las medidas
de niveles de exposición de tiempo promedio puede ser usado exitosamente. Hay
técnicas de medición que usan un dispositivo de fabulación de datos que realiza un
sondeo a una velocidad uniforme para una sección de espacio plana, y el valor
resultante de exposición RF, promediado sobre el tiempo de sondeo es equivalente a
el promedio en el espacio de el campo RF. El uso de espacios promedios de campos
provee una descripción detallada de la exposición, particularmente en áreas donde las
altas intensidades de campos pueden existir.
7.3 Dentro y fuera de la banda de interferencia de la zona de
riesgo.
Dentro de la banda de interferencia un aumento de RF en el cable que conecta la
sonda con el dispositivo recolector de datos de una zona de riesgo a menudo ocurre.
Errores hasta de 10dB pueden ocurrir
en frecuencias de unas pocos MHz en
inapropiados.
Fuera de banda el rendimiento del monitoreo de riesgos de radiación RF comienza a
incrementarse de una manera importante en áreas donde se presenta múltiples
señales. Cuando se presentan señales solo para frecuencias
dentro de una
determinada banda, el monitor proveerá mediciones exactas.
Efectos del tamaño del sensor y la distancia para la toma de mediciones:
Cuando un sensor isotrópico de campo cercano es usado para hacer mediciones RF
cerca de un punto de radiación de RF, o cerca de un objeto reflector, muchos tipos de
errores pueden originarse. En realidad los errores pueden exceder varios dB si los
siguientes efectos no son evitados.
1. Gradientes de campos: los datos medidos pueden ser distorsionados cuando se
usa un sensor de campo cercano isotrópico para mapear gradientes de espacio
cerca d los elementos radiadores de un emisor RF (una antena o un radiador
55
unidimensional). Estos gradientes pueden causar el aumento del espacio medido
de una manera significativa sobre un volumen de espacio ocupado por las
antenas de pruebas. Estos introducen errores en las mediciones debido al
espacio promedio.
2. Interacción de una fuente activa con el sensor: acoplando un campo cercano
reactivo al sensor de prueba, puede resultar en mediciones muy alta que serán
erróneas cuando se esta usando un sensor de campo cercano cerca de radiador
activo o un reflector pasivo
3. Sensores de antena cargando efectos desde objetos cercanos. Cuando la prueba
está cerca de un objeto reflector, se produce un error de probe-loading. Este
efecto altera la impedancia de la fuente, de las antenas de prueba y cambia el
circuito eléctrico equivalente de cada antena y su respectivo detector. Para un
dado tipo de detector, este error depende del tamaño de la antena, la distancia
del objeto reflector y la frecuencia de el campo medido.
7.4 Limitaciones sobre las mediciones exactas de la absorción
de energía RF (SAR)
Los valores de SAR local y la distribución en un objeto biológico no puede ser medido
sin producir una cantidad de medidas inciertas, sin importar la instrumentación usada.
Bajo condiciones de exposición del modelo de onda plana, para el punto máximo local
el SAR puede ser de 20 a 100 veces mayor que el SAR promedio de cuerpo entero.
Una medida incierta desde 1 o 2 dB es usualmente la mejor que puede ser archivada
cuando se pretende determinar el máximo y el mínimo campo electromagnético
interno o el SAR dentro de un objeto biológico. Mediciones calorimétricas de SAR
promediado de cuerpo entero puede ser realizado con una precisión que puede ser
mejor en 100%.
56
7.5 Interacción de pruebas de riesgo de RF con objetos pasivos
dispersantes y radiadores activos
Cuando las mediciones son realizadas son echas con un sensor de riesgo cerca de
un conductor
dieléctrico de intensidad constante, ocurrirán grandes errores. Una
situación cuando un sensor con una antena eléctricamente larga es localizada cerca
del objeto perturbador de campo tales como el cuerpo de una persona o grandes
objetos conductores, como u polo metálico. Una segunda situación de error ocurre
cuando las medidas son echas con los sensores mas pequeños que unas cuantas
longitudes de antenas o longitudes de sensor, desde un radiador de RF activo tales
como el monopolo de una antena de un radio transmisor móvil con una salida de
microondas.
Un rendimiento inexacto
de un sensor de riesgos localizado cerca de cualquier
reradiador pasivo radiadores activos es debido a varios factores incluyendo los
siguientes:
1. Reflexiones desde un objeto rerradiante que produce ondas permanentes, que
se extiende a una distancia de varias longitudes de onda desde el dispersador.
Cuando un sensor no está completamente acoplado, las técnicas de campo
lejano y condiciones de fuente única
pueden ser usadas para minimizar los
errores de medición. Estas técnicas remueven el efecto de ondas permanentes a
través del uso del espacio promedio.
2. un objeto perturbador distorsiona las características de medición de la prueba de
combinación antena/detector. Esto ocurre cuando la antena es grande
comparada con la longitud de onda de la energía RF medida.
3. un sensor eléctricamente grande en un campo cercano reactivo de un radiador
activo altera el campo irradiado por la fuente y el espacio promedio del no
uniforme campo medido. Este promedio ocurre sobre el área de apertura efectiva
del sensor.
57
Capitulo 8. Efecto piel
El buen conductor tiene una conductividad alta y corrientes de conducción grandes.
La energía representada por la onda que viaja a través del material disminuye
conforme la onda se propaga, porque siempre existen perdidas óhmicas. Si se elige
un mal conductor metálico y una frecuencia muy alta como un ejemplo conservativo,
esta razón para el nicromo (σ = 106) a 100MHz es alrededor de 2 x 108. de este
modo se tiene una situación donde σ/ωε >> 1, y se pueden hacer varias
aproximaciones buenas tendientes a encontrar α, β y η para un buen conductor.
A una frecuencia de la fuente de alimentación de 60Hz, δCu = 8,53mm, alrededor de
un tercio de pulgada. Recordando que la densidad de potencia lleva un término
exponencial e -2αz, se ve que la densidad de potencia se multiplica por un factor de
0,3682 =0,135 para cada 8,53mm de penetración en el cobre. A una frecuencia de
microondas de 10GHz δ es 6,61 x 10-4mm o alrededor de un octavo de la longitud de
onda de la luz visible. Entonces, todos los campos en un buen conductor, como el
cobre, son esencialmente 0 a distancias mayores que unas cuantas profundidades de
piel. La energía electromagnética no se transmite en el interior de un conductor; si no
que viaja en la región que rodea al conductor, todo lo que hace el conductor es
sencillamente, guiar las ondas. Las corrientes establecidas en la superficie del
conductor, se propagan en el conductor en una dirección perpendicular a la dirección
de la densidad de corriente, y son atenuadas por perdidas óhmicas. Esta potencia
perdida es el precio que exige el conductor para actuar como una guía.
Como un ejemplo supóngase que tiene una línea de transmisión de cobre en la
subestación de una compañía publica de electricidad, y se desea que conduzca
corrientes grandes, por lo tanto, se seleccionaron dimensiones de dos por cuatro
pulgadas. De este modo, se desperdicia mucho cobre pues los campos son reducidos
grandemente en una profundidad de piel, alrededor de un tercio de pulgada. U
conductor hueco con un grosor de pared de alrededor de media pulgada seria un
diseño mejor. Aunque se esta aplicando los resultados de un análisis para un
conductor plano infinito aun o de dimensiones finitas los campos son atenuados en el
conductor de tamaño finito de manera similar (aunque no idéntica). La profundidad de
la piel extremadamente corta a frecuencias de microondas muestra únicamente que la
58
capa superficial del conductor guía es importante. Una pieza de vidrio con una
superficie de plata evaporada de 0,0001 de pulgada de grosor es un excelente
conductor a estas frecuencias.
Entonces la perdida de potencia promedio en un conductor con efecto piel presente
puede calcularse suponiendo que la corriente total este uniformemente distribuida en
la profundidad de piel. En términos de la resistencia se puede decir que la resistencia
de una anchura b y una longitud L de una placa con efecto piel es la misma que la
resistencia de una placa rectangular con anchura b, longitud L y grosor δ sin efecto
piel, o con una distribución uniforme de corriente.
Se puede aplicar esto sin errar gravemente a un conductor de sección transversal
circular, con la sola condición de que el radio a sea mucho mas grande que la
profundidad de piel. La resistencia a alta frecuencia, en donde hay un efecto piel muy
marcada se encuentra, por consiguiente, considerando una placa de grosor igual a la
circunferencia 2πa y grosor δ.
Capitulo 9. Recolección de datos y Análisis de resultados
Los datos de las siguientes tablas fueron recolectados utilizando el equipo de
medición de intensidad de campo y densidad de potencia EMR 300, con la antena de
medición de campo magnético, la cual cubre un rango de medición que desde 27MHz
hasta 1GHz .
Las primeras mediciones se realizaron en las instalaciones del ICE en San Pedro,
específicamente en la sala de Transmisiones Internacionales. Las mediciones
presentadas en las tablas 7 y 8 fueron realizadas el 22 de junio de 2007, desde las
10:00am hasta las 10:20am, para realizar las mediciones se tomaron en cuenta todas
las recomendaciones presentes en el apartado titulado “Recomendaciones para llevar
acabo la toma de mediciones” el cual es parte del presente trabajo, comparando los
resultados obtenidos con las normas internacionales los niveles de emisión para este
59
caso están muy por debajo del limite máximo permitido por la ICNIRP y por la IEEE
para exposición ocupacional tanto para el caso de intensidad de campo como
densidad de potencia.
Intensidad de
campo Magnético
(A/m)
0,0070
Tiempo
(s)
17:12:53
0,0072
17:13:53
0,0070
17:14:53
0,0075
17:15:56
0,0082
17:16:56
0,0084
17:17:55
Tabla #7: Intensidad de campo magnético, sala de Transmisiones Internacionales, ICE San Pedro
Intensidad de Campo Magnético: ICE San Pedro, Sala de
Transmisiones Internacionales
0,01
A/m
0,008
0,006
0,004
0,002
0
17:12:53
17:13:53
17:14:53
17:15:56
17:16:56
17:17:55
Tiempo
Grafico #1: Intensidad de campo magnético, sala de Transmisiones Internacionales, ICE San Pedro
60
Densidad de campo
(W/m2)
0,0016
Tiempo
(s)
17:04:37
0,0020
17:05:37
0,0017
17:06:37
0,0020
17:07:36
0,0032
17:08:36
0,0024
17:09:39
Tabla #8: Densidad de campo, sala de Transmisiones Internacionales, ICE San Pedro
Densidad de Campo: ICE San Pedro, Sala Transmisiones
Internacionales
0,01
W/m**2
0,008
0,006
0,004
0,002
0
17:04:37
17:05:37
17:06:37
17:07:36
17:08:36
17:09:39
Tiempo
Grafico #2: Densidad de campo, sala de Transmisiones San Internacionales, ICE Pedro
61
Las siguientes mediciones fueron realizadas en el ICE de San Pedro, específicamente
en la Terraza de antenas de transmisión. Las mediciones presentadas en las tablas 9
y 10 fueron realizadas el 22 de junio de 2007, desde las 11:00am hasta las 11:20am,
para realizar las mediciones se tomaron en cuenta todas las recomendaciones
presentes en el apartado titulado “Recomendaciones para llevar acabo la toma de
mediciones” el cual es parte del presente trabajo, comparando los resultados
obtenidos con las normas internacionales los niveles de emisión para este caso están
muy por debajo del limite máximo permitido por la ICNIRP y por la IEEE para
exposición ocupacional tanto para el caso de intensidad de campo como densidad de
potencia.
Intensidad de
campo Magnético
(A/m)
0,0135
Tiempo
(s)
18:05:49
0,0138
18:06:49
0,0139
18:07:49
0,0141
18:08:48
0,0142
18:09:48
0,0143
18:10:48
0,0146
18:11:51
0,0151
18:12:51
62
Tabla #9: Intensidad de campo magnético, ICE de San Pedro, Terraza de antenas de Transmisión
Intensidad de Campo Magnetico: ICE San Pedro, Terraza de Antenas
de Transmisión
0,1
A/m
0,08
0,06
0,04
0,02
0
18:05:49
18:06:49
18:07:49
18:08:48
18:09:48
18:10:48
18:11:51
18:12:51
Tiempo
Grafico #3: Intensidad de campo magnético, ICE San Pedro, Terraza de antenas de transmisión
Densidad de campo
(W/m2)
0,0871
Tiempo
(s)
18:13:59
0,0887
18:14:59
0,0925
18:15:59
0,0952
18:16:58
0,0959
18:18:02
0,0944
18:19:01
Tabla #10: Densidad de campo, ICE de San Pedro, Terraza de antenas de Transmisión
63
Densidad de Campo: ICE San Pedro, Terraza de Antenas de
Transmisión
1
W/m**2
0,8
0,6
0,4
0,2
0
18:13:59
18:14:59
18:15:59
18:16:58
18:18:02
18:19:01
Tiempo
Grafico #4: Densidad de campo, ICE San Pedro, Terraza de antenas de transmisión
Las siguientes mediciones fueron realizadas en la sabana, específicamente en la
Radiobase 2 x 1. Las mediciones presentadas en las tablas 11 y 12 fueron realizadas
el 22 de junio de 2007, desde las 1:10pm hasta las 1:30pm, para realizar las
mediciones se tomaron en cuenta todas las recomendaciones presentes en el
apartado titulado “Recomendaciones para llevar acabo la toma de mediciones” el cual
es parte del presente trabajo, comparando los resultados obtenidos con las normas
internacionales los niveles de emisión para este caso están muy por debajo del limite
máximo permitido por la ICNIRP y por la IEEE para exposición poblacional tanto para
el caso de intensidad de campo como densidad de potencia.
Intensidad de
campo Magnético
(A/m)
0,0025
Tiempo
(s)
19:54:04
0,0033
19:55:04
0,0036
19:56:04
0,0039
19:57:03
0,0042
19:58:03
64
0,0039
19:59:06
0,0050
20:00:07
0,0059
20:01:07
Tabla #11: Intensidad de campo magnético, Sabana, radiobase 2 x 1.
A/m
Intensidad de Campo Magnético: ICE Sabana, Radiobase 2x1
0,01
0,009
0,008
0,007
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0
19:54:04
19:55:04
19:56:04
19:57:03
19:58:03
19:59:06
20:00:07
20:01:07
Tiempo
Grafico #5: Intensidad de campo magnético, Sabana, radiobase 2 x 1.
Densidad de campo
(W/m2)
0,0216
Tiempo
(s)
20:02:35
0,0263
20:03:34
0,0323
20:04:34
0,0360
20:05:37
0,0346
20:06:37
0,0331
20:07:37
0,0288
20:08:36
65
0,0256
20:09:36
Tabla #12: Densidad de campo, Sabana, radiobase 2 x 1.
W/m**2
Densidad de Campo: Sabana, Radiobase 2x1
0,1
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
20:02:35
20:03:34
20:04:34
20:05:37
20:06:37
20:07:37
20:08:36
20:09:36
Tiempo
Grafico #6: Densidad de campo, Sabana, radiobase 2 x 1.
Las siguientes mediciones fueron realizadas en la avenida segunda, específicamente
en las antenas del ICE a un costado de la plaza de la cultura. Las mediciones
presentadas en las tablas 13 y 14 fueron realizadas el 26 de junio de 2007, desde las
11:00am hasta las 11:30am, para realizar las mediciones se tomaron en cuenta todas
las recomendaciones presentes en el apartado titulado “Recomendaciones para llevar
acabo la toma de mediciones” el cual es parte del presente trabajo, comparando los
resultados obtenidos con las normas internacionales los niveles de emisión para este
caso están muy por debajo del limite máximo permitido por la ICNIRP y por la IEEE
para exposición poblacional tanto para el caso de intensidad de campo como
densidad de potencia.
Intensidad de
campo Magnético
(A/m)
0,0058
Tiempo
(s)
17:33:31
0,0057
17:34:31
0,0055
17:35:31
66
0,0056
17:36:31
0,0060
17:37:30
0,0061
17:38:33
0,0062
17:39:33
0,0061
17:40:33
Tabla #13: Intensidad de campo magnético, San José avenida segunda, ICE, a un costado de la plaza
de la cultura
A/m
Intensidad de Campo Magnético: ICE Ave. segunda
0,01
0,009
0,008
0,007
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0
17:33:31
17:34:31
17:35:31
17:36:31
17:37:30
17:38:33
17:39:33
17:40:33
Tiempo
Gráfico #7: Intensidad de campo magnético, San José avenida segunda, ICE, a un costado de la plaza de la
cultura
Densidad de campo
(W/m2)
0,0139
Tiempo
(s)
17:41:16
0,0134
17:42:15
0,0130
17:43:15
0,0128
17:44:18
0,0163
17::45:18
67
0,0201
17:46:17
0,0230
17:47:17
0,0254
17:48:17
Tabla #14: Densidad de campo, San José avenida segunda, ICE, a un costado de la plaza de la cultura
W/m**2
Densidad de Campo: Ave. segunda
0,1
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
17:41:16
17:42:15
17:43:15
17:44:18
17::45:18
17:46:17
17:47:17
17:48:17
Tiempo
Grafico #8: Densidad de campo, San José avenida segunda, ICE, a un costado de la plaza de la cultura
Las siguientes mediciones fueron realizadas en San José, específicamente a un
costado de la Junta de Protección Social. Las mediciones presentadas en las tablas
15 y 16 fueron realizadas el 26 de junio de 2007, desde las 12:00am hasta las
12:30pm, para realizar las mediciones se tomaron en cuenta todas las
recomendaciones presentes en el apartado titulado “Recomendaciones para llevar
acabo la toma de mediciones” el cual es parte del presente trabajo, comparando los
resultados obtenidos con las normas internacionales los niveles de emisión para este
caso están muy por debajo del limite máximo permitido por la ICNIRP y por la IEEE
para exposición poblacional tanto para el caso de intensidad de campo como
densidad de potencia.
Intensidad de
campo Magnético
(A/m)
0,0033
Tiempo
(s)
19:14:21
0,0040
19:15:20
0,0041
19:16:20
68
0,0041
19:17:20
0,0042
19:18:23
0,0050
19:19:22
0,0057
20:20:22
0,0061
20:21:22
Tabla #15: Intensidad de campo magnético, San José, a un costado de la JPS
A/m
Intensidad de Campo Magnetico: San José, JPS
0,01
0,009
0,008
0,007
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0
19:14:21
19:15:20
19:16:20
19:17:20
19:18:23
19:19:22
20:20:22
20:21:22
Tiempo
Gráfico #9: Intensidad de campo magnético, San José, a un costado de la JPS
Densidad de campo
(W/m2)
0,0152
Tiempo
(s)
19:21:56
0,0175
19:22:56
0,0191
19:23:56
0,0198
19:24:59
0,0187
19:25:59
69
0,0172
19:26:58
0,0158
19:27:58
0,0148
19:28:58
Tabla #16: Densidad de campo, San José, a un costado de la JPS
W/m**2
Densidad de Campo: San José, JPS
0,1
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
19:21:56
19:22:56
19:23:56
19:24:59
19:25:59
19:26:58
19:27:58
19:28:58
Tiempo
Gráfico #10: Densidad de campo, San José, a un costado de la JPS
Las siguientes mediciones fueron realizadas en sabanilla, específicamente en la
Radiobase de la UNED. Las mediciones presentadas en las tablas 17 y 18 fueron
realizadas el 27 de junio de 2007, desde las 10:00am hasta las 10:30am, para realizar
las mediciones se tomaron en cuenta todas las recomendaciones presentes en el
apartado titulado “Recomendaciones para llevar acabo la toma de mediciones” el cual
es parte del presente trabajo, comparando los resultados obtenidos con las normas
internacionales los niveles de emisión para este caso están muy por debajo del limite
máximo permitido por la ICNIRP y por la IEEE para exposición poblacional tanto para
el caso de intensidad de campo como densidad de potencia.
Intensidad de
campo Magnético
(A/m)
0,0059
Tiempo
(s)
18:26:59
70
0,0058
18:27:59
0,0059
18:28:59
0,0057
18:29:58
0,0055
18:30:58
0,0059
18:31:58
0,0057
18:32:57
0,0061
18:33:58
Tabla #17: Intensidad de campo magnético, Sabanilla, radiobase la UNED
A/m
Intesidad de Campo Magnético: Sabanilla, Radiobase la UNED
0,01
0,009
0,008
0,007
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0
18:26:59
18:27:59
18:28:59
18:29:58
18:30:58
18:31:58
18:32:57
18:33:58
Tiempo
Grafico #11: Intensidad de campo magnético, Sabanilla, radiobase la UNED
Densidad de campo
(W/m2)
0,0274
Tiempo
(s)
18:33:32
71
0,0274
18:34:32
0,0280
18:35:32
0,0263
18:36:32
0,0274
18:37:33
0,0229
18:38:33
0,0274
18:39:33
0,0320
18:40:34
Tabla #18: Densidad de campo, Sabanilla, radiobase la UNED
W/m**2
Densidad de Campo: Sabanilla, Radiobase UNED
0,1
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
18:33:32
18:34:32
18:35:32
18:36:32
18:37:33
18:38:33
18:39:33
18:40:34
Tiempo
Gráfico #12: Densidad de campo, Sabanilla, radiobase la UNED
72
Conclusiones
A través del presente proyecto se pudieron obtener las siguientes conclusiones:
•
Los estudios cobre los efecto en la salud de las ondas electromagnéticas realizados
por varios organismos internacionales han sido en su mayoría dirigidos al
establecimiento de límites máximos permisibles de exposición a radiaciones no
ionizantes.
•
Los valores de intensidad y densidad de potencia para el campo magnético
obtenido en la elaboración del presente informe permiten determinar el
cumplimiento de las normas internacionales estudiadas.
•
Para todo trabajo de esta índole es importante tomar en consideración las normas
internacionales pertinentes dadas por organismos como la ICNIRP y la IEEE. En
Costa Rica no existe ningún tipo de legislación con respecto a este tema.
•
El equipo EMR-300 permite determinar de manera eficiente para campos lejanos en
condiciones de onda plana la existencia de radiación de CEM y su intensidad en
áreas de interés.
•
Para estudios más detallados, como los requeridos para la determinación con
precisión del SAR, el equipo resulta limitado.
Primero, por no ser capaz de
determinar la frecuencia de la onda y la polarización de la misma. En modelos del
SAR estas variables juegan un papel muy importante y no pueden ser obviadas.
•
La densidad de potencia para condiciones de onda plana, es el parámetro más
efectivo para cuantizar el riesgo asociado a los distintos niveles de radiación de
campos electromagnéticos de radiofrecuencia.
Se recomienda además:
73
•
Estudiar los apéndices del presente trabajo para obtener una guía para la utilización
del equipo EMR-300.
•
Extender los estudios a otras áreas para determinar conclusiones en otros sectores
de interés.
•
Tomar en cuenta las limitaciones del equipo de acuerdo al estudio que se vaya a
realizar. Para determinar las características de las ondas no resulta de utilidad en
ambientes no controlados en presencia de varias fuentes de radiación. Esto dado
que no permite determinar cuál es la señal en estudio. Por lo tanto, tampoco es útil
a la hora de realizar mediciones indirectas como el SAR.
74
Apéndice A
A.1 Reseña histórica del campo magnético
El término magnetismo tiene su origen en el nombre que en la época de los filósofos
griegos recibía una región del Asia Menor, entonces denominada Magnesia; en ella
abundaba una piedra negra o piedra imán capaz de atraer objetos de hierro y de
comunicarles por contacto un poder similar. A pesar de que ya en el siglo VI a. de C.
se conocía un cierto número de fenómenos magnéticos, el magnetismo como
disciplina no comienza a desarrollarse hasta más de veinte siglos después, cuando la
experimentación se convierte en una herramienta esencial para el desarrollo del
conocimiento científico. Gilbert (1544-1603), Ampére (1775-1836), Oersted (17771851), Faraday (1791-1867) y Maxwell (1831-1879), investigaron sobre las
características de los fenómenos magnéticos, aportando una descripción en forma de
leyes, cada vez más completa.
En forma análoga a lo que ocurre en la electricidad, existe un tipo de fenómenos que
se explican debido a una interacción magnética. Hace muchos siglos se observó que
ciertos minerales tenían la propiedad de atraer pequeños trozos de hierro.
Esta
propiedad resulta no estar relacionada con la gravedad o con la interacción
electrostática y en consecuencia se le dio el nuevo nombre de magnetismo.
Los fenómenos magnéticos habían permanecido durante mucho tiempo en la historia
de la ciencia como independientes de los eléctricos. Pero el avance de la electricidad
por un lado y del magnetismo por otro, preparó la síntesis de ambas partes de la física
en una sola, el electromagnetismo, que reúne las relaciones mutuas existentes entre
los campos magnéticos y las corrientes eléctricas. James Clark Maxwell fue el
científico que cerró ese sistema de relaciones al elaborar su teoría electromagnética,
una de las más bellas construcciones conceptuales de la física clásica.
75
Figura A1. Campo Magnético y su unidad, el tesla
Por razones históricas, el vector B se denomina normalmente vector de inducción
magnética aunque aquí podamos utilizar también la expresión campo magnético.
La fig. muestra la fuerza ejercida sobre diversas cargas móviles cuando B está
en posición vertical. La unidad en el SI para la inducción es el tesla. 1T=10 4 G
A.2 Definición de campo magnético
Originalmente el magnetismo se descubrió en materiales denominados magnéticos
que tienen la característica de poseer dos polos, un polo Norte y un polo Sur. Se ha
determinado que la interacción entre polos magnéticos del mismo nombre es
repulsiva y entre polos de distinto nombre es atractiva.
Se dice que el espacio
alrededor de un imán permanente está ocupado por el campo magnético, que es una
entidad vectorial.
Los experimentos realizados por Oersted en 1820 demuestran que también las
corrientes eléctricas producen campos magnéticos, lo que constituyó el inicio del
desarrollo de una teoría formal del electromagnetismo que culminó con la proposición
de las ecuaciones de Maxwell. A estos experimentos se unieron otros de Ampère,
Biot y Savart.
En el año 1600, Sir William Gilbert propuso que la Tierra actuaba como un enorme
imán, con un polo magnético cerca de cada polo geográfico. Las líneas del campo
magnético terrestre no son paralelas a la superficie de la Tierra, sino que presentan
76
cierta inclinación vertical que esencialmente varía con la latitud.
Una brújula
magnética corriente sólo detecta la componente horizontal BTh, mientras que la
componente vertical BTv apunta hacia abajo.
El campo magnético es producido por diferentes fuentes. En analogía con el estudio
de los campos eléctricos de algunas distribuciones simples de carga, ahora veremos
los campos magnéticos producidos por algunas distribuciones simples de corriente,
como por ejemplo un alambre recto, una espira circular o una bobina cuadrada.
El campo B es directamente proporcional a la carga de una partícula, la velocidad de
esta y al ángulo que haya entre la fuente del campo y el punto donde se quiere
averiguar dicho campo (o también el producto cruz entre el vector de la velocidad y el
de la distancia) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que haya
entre la fuente y el punto.
La formula elemental (para una sola partícula) para
determinar este campo es (sin tomar en cuenta el ángulo):
B=K *q* v X r
(6)
r2
Donde B y v son vectores y r es el vector unitario en la dirección de la fuente del
campo al punto donde se quiere averiguar este. Para grandes distribuciones de carga
y sistemas mas complejos como cables con corriente o solenoides se utiliza la forma
diferencial de esta formula para averiguar el campo en un punto cualquiera.
En un alambre muy largo que se encuentra en posición vertical y transporta una
corriente I, el campo magnético producido por la corriente en el alambre es horizontal.
Utilizando la forma diferencial de la formula (0) e integrando tomando en cuenta la
longitud del alambre y la distancia obtenemos una expresion que nos dice la magnitud
y dirección de B. Como vimos la intensidad del campo magnético depende de la
distancia r entre el punto de análisis y el centro del alambre. La dirección del campo
se da según la ley de la mano derecha, y su magnitud en Teslas está dada por la
expresión que viene de (6):
77
BA =
2 ×10 −7 I
r
(7)
Para una bobina cuadrada colocada en un plano vertical, el campo magnético
producido en su centro por una corriente que circula en ella tiene una dirección
perpendicular a la bobina, según la ley de la mano derecha. La magnitud de BB en el
centro de la bobina cuadrada de lado L, con N vueltas de alambre y que permite el
paso de una corriente I por cada vuelta de alambre está dada por la expresión:
BB =
8 2 ×10 −7 NI
L
(8)
La Ley de Biot y Savart permite calcular el campo magnético debido a una espira
circular de corriente de radio R sobre un punto que se encuentra sobre el eje de
simetría de la espira a una distancia z de su centro. La expresión es:
B E = 2π ×10 −7
(R
IR 2
2
+ z2
)
32
(9)
Si la espira está compuesta por N vueltas de alambre, el campo total se encuentra
multiplicando la expresión anterior por N.
Tomando esto como base, el cálculo del campo magnético de un solenoide está dado
por la expresión:
BS =
2π ×10 −7 NI
( cos α1 − cos α2 )
L
(10)
donde L es la longitud del solenoide, N es el número de vueltas del alambre, I es la
corriente que circula por el alambre y los ángulos α1 y α2 son los ángulos entre el
punto del eje de simetría donde se quiere calcular el campo y los extremos del
solenoide.
Para visualizar mejor el campo eléctrico producido por un solenoide se pueden
espolvorear limaduras de hierro sobre el plano bisector del solenoide con corriente
usando una hoja en blanco; estas limaduras, al entrar en acción el campo magnético,
tienden a alinearse con este y forman un “mapa” de líneas de campo. Existen zonas
dentro del mapa en donde las líneas están muy dispersas y zonas donde se
78
apretujan. En las primeras, la intensidad del campo magnético es pequeña, mientras
que en las segundas el campo es más elevado y se pueden apreciar con más
claridad.
Apéndice B
B.1 Como controlar el equipo por medio del software
El dispositivo es controlado usando comandos basados sobre SCPI. Los comandos
deben ser terminados con ´LF´ . También ´CR´ es opcional de antes del LF. No hay
distinción entre letras mayúsculas y minúsculas. Cada línea de comandos debe ser
terminada con ´CR LF´.
Para un mejor manejo del equipo por medio del software, se debe tomar en cuenta la
siguiente nomenclatura:
[?] un opcional ´?´ es usado para ordenar los parámetros requeridos.
<X> los soportes angulares encierran un parámetro transmisión X, el parámetro debe
ser separado del texto por un espacio en blanco.
/ un slash separa posibles alternativas de entradas.
{ } la abreviatura de un comando es dada dentro de los corchetes.
*IDN? Retorna un línea con el nombre de la compañía, donde el dispositivo, número
de serie y número de versión del software el dispositivo.
SYST:BEEP
{BP}
79
El dispositivo emite un sonido agudo.
SYST:ERR?
{SE}
Un mensaje de error del intérprete de comandos es puesto en duda. Esto puede ser
ejecutado uno para chequear si de todos modos un comando fue propiamente
entendido.
B.2 Comandos para toma de datos
MEAS? {M}
Un simple dato es puesto en salida, la longitud de la línea de salida es constante por
unidad de salida.
MEAS:ARRAY? <X>
{MA <X>}
X valores medidos son puestos a la salida sobre intervalos de tiempo entre los 400
milisegundos a los 1200 ms. Se puede detener a la salida de valores medidos con
MEAS:STOP, X puede ir de uno a 255 valores medidos.
MEAS:START
{MSTR}
Inicia de la salida de valores medidos, el intervalo entre las mediciones va desde los
400 milisegundos a los 1200 milisegundos. Se puede detener con MEAS: STOP.
MEAS: STOP
{MSTP}
80
Finaliza el despliegue de los datos medidos.
CALC: AVER [?] <X> {AV[?] <X>}
Activa el modo promedio, puede ser activado al mismo tiempo que el modo máximo,
cuando esto pasa, el promedio máximo es desplegado.
CALC : AVER : TIME [?] <X> {AVT[?]<X>}
El tiempo promedio puede ser configurado con resolución de 4 segundos. X = cuatro
hasta mil. Con el dispositivo es encendido, X es configurado igual a 360 segundos.
CALC: AVER:CLEAR
{AVC}
Use esta función para limpiar la memoria.
CALC: MAX[?] <X> {MAX[?] <X>}
Obtiene el Valor máximo de un determinado rango de tiempo. Puede ser de
configurado contó con la función promedio para obtener el máximo promedio de un
determinado rango de tiempo.
CALC: MAX: CLEAR
{MAXC}
Limpia la memoria para la función de los valores máximos.
81
CALC: UNIT [?] <X> {CU [?]<X>}
Configura las unidades para los valores que se quiere medir.
CALC: CAL [?] <X> {CAX [?] <X>}
Un factor de calibración puede ser introducido.
CALC :AXIS [?] <X> {CAX [?]<X>}
El procedimiento
de tres dimensiones puede ser configurado para pruebas
isotrópicas.
CAL: AUTO: ZERO [?] <X> {AZ [?] <X>}
Para configurar el alineamiento a cero.
CAL: ZERO: TIME [?] <X> {ZT [?] <X>}
Configura el intervalo máximo de tiempo en minutos sobre el cual el alineamiento
automático a cero es realizado.
82
Apéndice C
C.1 Medidas de pruebas controlando el equipo por medio del
software
Las siguientes tablas muestran mediciones que se hicieron para probar que el equipo
efectivamente se puede controlar por medio del software.
START
EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 10
Calibr Factor: 1.000
Unit: W/m*m
Index
Time
type: H Date: 05-21-2007
Max: ON
Average: 4.0 sec
Eff
1
16:57:10.0
0.0509
2
16:57:14.0
0.0509
3
16:57:18.0
0.0509
4
16:57:22.0
0.0509
5
16:57:26.0
0.0509
6
16:57:30.0
0.0509
7
16:57:34.0
0.0509
8
16:57:38.0
0.0509
Tabla C.1 promedio de densidad de potencia datos en un rango de 4s
83
START
EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 10
Calibr Factor: 1.000
Unit: W/m*m
Index
type: H Date: 05-21-2007
Max: ON
Time
Average: OFF
Eff
1
16:53:29.0
0.0629
2
16:53:33.0
0.0629
3
16:53:37.0
0.0629
4
16:53:41.0
0.0629
5
16:53:45.0
0.0629
6
16:53:49.0
0.0629
Tabla C.2 datos en modo instantáneos máximos densidad de potencia
START
EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 10
Calibr Factor: 1.000
Unit: A/m
Index
type: H Date: 05-21-2007
Max: ON
Time
Average: 4.0 sec
Eff
1
16:38:54.0
0.0096
2
16:38:58.0
0.0096
3
16:39:02.0
0.0096
4
16:39:06.0
0.0096
5
16:39:10.0
0.0096
6
16:39:14.0
0.0096
7
16:39:18.0
0.0096
Tabla C.3 datos en modo promedios máximos de intensidad de campo
84
START
EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 10
Calibr Factor: 1.000
Unit: A/m
Index
type: H Date: 05-21-2007
Max: ON
Time
Average: OFF
Eff
1
16:35:38.0
0.0117
2
16:35:42.0
0.0117
3
16:35:46.0
0.0117
4
16:35:50.0
0.0117
5
16:35:54.0
0.0117
6
16:35:58.0
0.0117
7
16:36:02.0
0.0117
8
16:36:06.0
0.0117
Tabla C.4 datos en modo máximo instantáneo de intensidad de campo
START
EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 10
Calibr Factor: 1.000
Index
Unit: W/m*m
Time
x
type: H Date: 05-21-2007
Max: OFF
y
z
Average: 4.0 sec
Eff
1
16:54:36.0
0.0183 0.0000 0.0000 0.0183
2
16:54:40.0
0.0251 0.0000 0.0000 0.0251
3
16:54:44.0
0.0354 0.0000 0.0000 0.0354
4
16:54:48.0
0.0251 0.0000 0.0000 0.0251
5
16:54:52.0
0.0275 0.0000 0.0000 0.0275
6
16:54:56.0
0.0389 0.0000 0.0000 0.0389
7
16:55:00.0
0.0309 0.0000 0.0000 0.0309
Tabla C.5 datos en modo promedio máximo en un rango de 4s de densidad de potencia
85
START
EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 10
Calibr Factor: 1.000
Index
Unit: W/m*m
Time
x
type: H Date: 05-21-2007
Max: OFF
y
z
Average: OFF
Eff
1
16:52:08.0
0.0286 0.0000 0.0000 0.0286
2
16:52:10.0
0.0286 0.0000 0.0000 0.0286
3
16:52:12.0
0.0400 0.0000 0.0000 0.0400
4
16:52:14.0
0.0286 0.0000 0.0000 0.0286
5
16:52:16.0
0.0400 0.0000 0.0000 0.0400
6
16:52:18.0
0.0400 0.0000 0.0000 0.0400
7
16:52:20.0
0.0515 0.0000 0.0000 0.0515
8
16:52:22.0
0.0286 0.0000 0.0000 0.0286
9
16:52:24.0
0.0400 0.0000 0.0000 0.0400
10
16:52:26.0
0.0286 0.0000 0.0000 0.0286
11
16:52:28.0
0.0286 0.0000 0.0000 0.0286
12
16:52:30.0
0.0515 0.0000 0.0000 0.0515
Tabla C.6 datos en modo máximo instantáneo de densidad de potencia
START
EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 10
Calibr Factor: 1.000
Index
Unit: A/m
Time
x
type: H Date: 05-21-2007
Max: OFF
y
z
Average: 4.0 sec
Eff
1
16:37:35.0
0.0052 0.0000 0.0000 0.0052
2
16:37:39.0
0.0052 0.0000 0.0000 0.0052
3
16:37:43.0
0.0035 0.0000 0.0000 0.0035
4
16:37:47.0
0.0056 0.0000 0.0000 0.0056
5
16:37:51.0
0.0065 0.0000 0.0000 0.0065
6
16:37:55.0
0.0058 0.0000 0.0000 0.0058
7
16:37:59.0
0.0065 0.0000 0.0000 0.0065
Tabla C.7 datos en modo promedio máximo de intensidad de campo
86
START
EMR-300 - BE-0085 - V03.01 Probe: 10
Calibr Factor: 1.000
Unit: A/m
Index
type: H Date: 05-21-2007
Max: OFF
Time
Average: OFF
Eff
1
16:28:00.0
0.0103
2
16:28:04.0
0.0067
3
16:28:08.0
0.0067
4
16:28:12.0
0.0067
5
16:28:16.0
0.0067
6
16:28:20.0
0.0087
7
16:28:24.0
0.0087
8
16:28:28.0
0.0087
Tabla C.8 datos en modo máximo instantáneo de intensidad de campo
Apéndice D
D.1 Como utilizar el equipo de medición EMR-300
En este punto se pretende explicar el modo en que se procederá a realizar las
mediciones del campo magnético. Por tal motivo es conveniente conocer algunas de
las características de este equipo citadas a continuación:
•
Permite realizar mediciones de la intensidad de campo magnético, campo eléctrico
y densidad de potencia.
•
Puede utilizarse para mostrar los resultados en cuatro modos de operación de
acuerdo a las necesidades de medición a saber:
4. Modo instantáneo
5. Modo instantáneo máximo
6. Modo promedio
7. Modo promedio máximo
87
•
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.
D.2 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.
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 grandes).
52.70
Los valores de medición han excedido el límite del instrumento.
--.-AV/m
mW/cm
Muestra las unidades que están siendo utilizadas:
2
V/m: Intensidad de campo eléctrico
A/m: Intensidad de campo magnético
88
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).
Tabla D1 Elementos de la interfaz del EMR-300
La interfaz que muestra los valores obtenidos se vería como la siguiente:
Figura D1: 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.
D.3 Controles
La siguiente tabla muestra los controles disponibles en el teclado del EMR-300 junto con
una explicación de su función.
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.
89
Cambia el modo de operación cíclicamente:
Instantáneo - Máximo Instantáneo - Promedio
- Máximo Promedio.
Permite configurar el límite de las distintas
unidades así como la calibración.
Activa la segunda función de las teclas.
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.
Tabla D2: Controles del EMR-300
D.4 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.
90
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:
Figura D2: Modos de operación
D.5 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.
D.5.1 El factor de calibración
91
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. El 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.
D.5.2 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 0,003 A/m.
El límite se puede establecer ya sea para
intensidad de campo en A/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.
D.5.3 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. La siguiente tabla
presenta estos valores junto con los intervalos de tiempo “dt” asociados a estos
promedios:
92
Figura D3: Intervalo de tiempos y tiempo promedio
D.6 Almacenamiento de datos
Existen tres modos de almacenar parámetros utilizando el equipo de medición EMR300. 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 D4: Almacenamiento en memoria mediante almacenaje manual
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
93
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 calcular el promedio depende del tiempo promedio que se haya elegido
según la figura D.3. A continuación se muestra el almacenamiento de datos
secuencialmente:
Figura D5: Almacenamiento de datos secuencialmente.
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.
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:
•
Visor de memoria
94
•
Intervalos de tiempo
95
Bibliografía
1. Cohen, B. H.; Lillienfield, A. M.; Kramer, A. M.; Hyman, L. C. C. Parental factors in Down's
syndrome:
results of the second Baltimore case control study. In: Population
cytogenetics studies in humans.
(Hook, E. B; Porter, I. H., eds.). New York, Academic
Press; 301-352; 1977.
2. Commission on Radiological Protection. Protection against low-frequency electric and
magnetic fields in energy supply and use. Recommendation, approved on 16th 1 17th
February 1995. In: Berichte der Strahlenschutzkommission des Bundesministeriums flir Umwelt,
Naturschutz und Reaktorsicherheit, Heft 7. Stuttgart, Fischer; 1997.
3. Cook, NI. K.; Graham, C.; Cohen 11.9.; Gerkovich, NI. A replication study of human
exposure to 60-Hz fields; effects on neurobehavioral measures. Bioelectromagnetics;
13:261-285; 1992.
4. Cridland, N. A. Electromagnetic fields and cancer; a review of relevant cellular studies.
Chilton, UK; National Radiological Protection Board; Report. NRPB-R256; 1993.
5. Daels. J. Microwave heating of the uterine wall during parturition. Obstet. Gynecol.; 42:7679; 1973.
6. Daels, J. Microwave heating of the uterine wall during parturition. J. Microwave Power; 1
l:l6~l67; 1976.
7. Frey, A. NI. Auditory system response to radiofrequency energy. Aerospace Med.; 32:11401142; 1961.
8. Frey, A. NI.; Messenger, R. Human perception of illumination with pulsed ultra-highfrequency electromagnetic radiation. Science; 181:356-358; 1973.
9. Graham, C.; Cook, NI. K.; Cohen, H. 9; Gerkovich, NI. M. Dose response study of human
exposure to 60 Hz electric and magnetic fields. Bioelectromagnetics; 15:447463; 1994.
10. Grayson. J. K. Radiation exposure, socioeconomic status, and brain tumor risk in the LS
Air Force: a nested case-control study. Am. J. Epidemiol.; 143:480486; 1996.
96
11. Hoque, M.; Gandhi. 0. P. Temperature distributions in the human leg for VLF-VHF
exposures at the ANSI-recommended safety levels. IEEE Transactions on Biomedical
Engineering; 35:442-449:1988.
12. International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection. Health issues related to the
use of hand-held radiotelephones and base transmitters. Health Phys.; 70:587-593; 1996.
13. Källen, B.; Malmquist, G.; Moritz, U. Delivery outcome among physiotherapists in Sweden:
Is non-ionizing radiation a fetal hazard? Arch. Environ. Health; 37:81-85; 1982.
14. Kues, H. A.; Hirst, L. W.; Lutty. A.; D'Anna, S. A.; Dunkelberger, 0. R. Effects of 2.45-GHz
microwaves on primate corneal endothelium. Bioelectromagnetics; 6:177-188; 1985.
15. Lai, H.; Singh, N. P. Acute low-intensity microwave exposure increases DNA single-strand
breaks in rat brain cells. Bioelectromagnetics; 16:207-210; 1995.
16. Lai, H.; Singh, N. P. Single- and double-strand DNA breaks in rat brain cells after acute
exposure to radiofrequency electromagnetic radiation. int. J. Radiation Biol.; 69:513-521;
1996.
17. Liburdy, R. P. Biological interactions of cellular systems with time-varying magnetic fields.
Ann. NY Acad. Sci.; 649:74-95; 1992.
18. Litovitz T. A.; Krause, D.; Mullins, J. M. Effect of coherence time of the applied magnetic
field on ornithine decarboxylase activity. Biochem. Biophys. Res. Comm.; 178(3):862-865;
1991.
19. Litovitz T. A.; Krause, D.; Penafiel, M.; Elson, E. C.; Mullins, J. M. The role of coherence time
in the effect of microwaves on omithine decarboxylase activity. Bioelectromagnetics;
14:395A03; 1993.
20. Michaelson, S. M. Biological effects and health hazards of RF and MW energy:
fundamentals and overall phenomenology. In: Grandolfo, M.; Michaelson, S. M.; Rindi, A.,
eds. Biological effects and dosimetry of nonionizing radiation. New York, Plenum Press; 337357; 1983.
97
21. Michaelson, S. M.; Elson, E. C. Modulated fields and window' effects. In: Polk, C.; Postow,
E., eds. Biological effects of electromagnetic fields. Boca Raton, FL, CRC Press; 435-533;
1996.
22. Milham, S., Jr. Mortality from leukemia in workers exposed to electrical and magnetic
fields. New Engl. J. Med.; 307:249; 1982.
23. National Academy of Science/National Research Council. Possible health effects of exposure
to residential electric and magnetic fields. Washington, DC, National Academy Press; 1996
24. National Radiological Protection Board. Electromagnetic fields and the risk of cancer.
Report of an Advisory Group on Non-ionising Radiation. Chilton, UK, National Radiological
Protection Board; NRPB Documents 3(1); 1992.
25. National Radiological Protection Board. Health effects related to the use of visual display
units. Report by the Advisory Group on Non-ionising Radiation. Chilton, UK, National
Radiological Protection Board; NRPB Documents 5(2); 1994a.
26. National Radiological Protection Board. Electromagnetic fields and the risk of cancer.
Supplementary report by the Advisory Group on Non-ionising Radiation of 12 April 1994.
Radiol. Prot. Bull.; 154:10-12; 1994b.
27. Robinette, C. D.; Silverman, C.; Jablon, S. Effects upon health of occupational exposure to
microwave radiation (radar). Am. J. Epidemiol.; 112:39-53; 1980.
28. Sarkar, S.; Ah, S.; Behari, J. Effect of low power microwave on the mouse genome: a direct
DNA analysis. Mutation Res.; 320:141-147; 1994.
29. Barron, C. I.; Baraff, A. Medical considerations of exposure to microwaves (radar). J. Am.
Med. Assoc.; 168:1194-1199; 1958.
30. Bawin, S. M.; Kaczmarek, L. K.; Adey, W. R. Effects of modulated VHF fields on the central
nervous system. Ann. NY Acad. Sci.; 274:74-81; 1975.
31. Bergqvist, U. Pregnancy outcome and VDU work - a review. In: Luczak, H.; Cakir, N; An Cakir,
6., eds. Work with Display Units '92 Selected Proceedings of the 3rd International
Conference WWDO '92, Berlin Germany IA Sept. 1992. Amsterdam, Elsevier, 70-76; 1993.
98
32. Beall, C.; DeIzell, F.; Cole, P.; BriH, 1. Brain tumors among electronics industry workers.
Epidemiology: 7:125-130; 1996.
33. Bernhardt, J. H. Basic criteria of ELF-standards: worldwide achievement in public and
occupational health protection against radiation. Proceedings of the Eighth International
Congress of the International Radiation Protection Association, 933-936; 1992.
34. Blackman, C. F.; Elder, J. A.; Weil, C. M.; Benane, S. G.; Eichinger, D. C.; House, D. E.
Induction of calcium-ion efflux from brain tissue by radiofrequency radiation: effects of
modulation frequency and field strength. Radio Sci.; 14:93-98; 1979.
35. Brent, R. L.; Beckman, 9.A.; Landel, C. P. Clinical teratology. Cuff. Opin. Pediatr; 5:201-211;
1993.
36. Byus, C. V.; Pieper, S. F.; Adey, W. R. The effects of low-energy 60 Hz environmental
electromagnetic fields upon the growth-related enzyme ornithine decarboxylase.
Carcinogenesis; 8:1385-1389; 1987.
37. Byus, C. V.; Kartun, K.; Pieper, S.; Adey, W. R. Increased ornithine decarboxylase activity in
cultured cells exposed to low energy modulated microwave fields and phorbol ester
tumor promoters. Cancer Res.; 48:4222A226; 1988.
38. Chatterjee, I.; Wu, 9; Gandhi, 0. P. Human body impedance and threshold currents for
perception and pain for contact hazards analysis in the VLF-MF band. IEEE Transactions
on Biomedical Engineering; BME-33:48~94; 1986.
39. Chemoff, N.; Rogers, J. M.; Kavet, R. A review of the literature on potential reproductive
and developmental toxicity of electric and magnetic fields. Toxicology; 74:91-1 26; 1992.
40. Chen, J Y.; Gandhi, 0. P. Thermal implications of high SARs in the body extremities at the
ANSI-recommended MF-VHF safety levels. IEEE Transactions on Biomedical Engineering;
BME-35:435A41; 1988.
41. Shaw, 6. W.; Croen, L. A. Human adverse reproductive outcomes and electromagnetic
fields exposures: review of epidemiologic studies. Environ. Health Persp. 101:107-119;
1993.
99
42. Sienkiewicz, 1.3.; Cridland, N. A.; Kowalczuk, C. I.; Saunders, R. D. Biological effects of
electromagnetic fields and radiations. In: Stone, W. R.; Hyde, 6, eds. The review of radio
science: 1990-1992; Oxford, Oxford University Press; 737-770; 1993.
43. Szmigielski, 5; Bielec, M.; Lipski, S.; Sokolska, 6. Immunologic and cancer-related aspects
of exposure to low-level microwave and radiofrequency fields. In: Marino, A. A., ed. Modem
bioelectricity. New York, Marcel Dekker; 861-925; 1988.
44. Szmigielski, S. Cancer morbidity in subjects occupationally exposed to high frequency
(radiofrequency and microwave) electromagnetic radiation. Science of the Total
Environment; 180:9-17; 1996.
45. Tenforde, T. S.; Kaune, W. T. Interaction of extremely low frequency electric and magnetic
fields with humans. Health Phys.; 53:585-606; 1987.
46. Tenforde, T. S. Biological interactions ofextremely-lowfrequency electric and magnetic
fields. Bioelectrochem. Bioenerg; 25:1-17; 1991.
47. Tenforde, T. S. Interaction of ELF magnetic fields with living systems. In: Polk, C.; Postow,
F., eds. Biological effects of electromagnetic fields. Boca Raton, FL, CRC Press; 185-230;
1996.
48. Thenault, 6.; Goldberg, M.; Miller, A. B.; Armstrong, B.; Gu6nel, P.; Deadman, J.; Imbernon, E.;
To, T.; Chevalier, A.; Cyr, D.; Wall, C. Cancer risks associated with occupational exposure
to magnetic fields among electric utility workers in Ontario and Quebec, Canada, and
France 1970-1989. Am.). Epidemial; 139:550-572; 1994.
49. United Nations Environment Programme/World Health Organization/International Radiation
Protection Association. Extremely low frequency (ELF) fields. Geneva, World Health
Organization; Environmental Health Criteria 35; 1984.
50. United Nations Environment Programme/World Health Organization/lnternational Radiation
Protection Association. Magnetic fields. Geneva, World Health Organization; Environmental
Health Criteria 69; 1987.
51. United Nations Environment Programme/World Health Organization/International Radiation
Protection Association. Electromagnetic fields (300 Hz to 300 GHz). Geneva, World Health
Organization; Environmental Health Criteria 137; 1993.
100
52. Walleczek, J.; Liburdy, R. P. Nonthermal 60 Hz sinusoidal magnetic-field exposure
enhances 45Ca2 uptake in rat thymocytes: dependence on mitogen activation. FEBS
Letters; 271:157-160; 1990.
53. Walleczek, J. Electromagnetic field effects on cells of the immune system: the role of
calcium signalling. The FASEB Journal; 6:3177-3185; 1992.
54. Wertheimer, N.; Leeper, E. Electrical wiring configurations and childhood cancer. Am.).
Epidemiol; 109:273-284; 1979.
101