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Proteccin contra Radiaciones. 03. Proteccin contra radiaciones no ionizantes. 05. Instrumental y protocolos de medicin

Fecha de Publicación: 28/9/2012

CAPITULO II

PROTECCION CONTRA RADIACIONES NO IONIZANTES - CAMPOS ELECTROMAGNTICOS

Ing. Anibal Aguirre
Ing. Jorge Skvarca

9 - INSTRUMENTAL Y PROTOCOLOS DE MEDICIN

9.1 - Detectores y Analizadores de Campo y Laboratorio

Se presentaran algunas consideraciones bsicas sobre instrumental y medicin de Radiaciones no Ionizantes.

Como se explic en las secciones precedentes, el comportamiento de las Radiaciones no ionizantes es ampliamente diferente dependiendo fundamentalmente de la frecuencia de emisin de las mismas. Por tal motivo las tcnicas de medicin y los instrumentos para caracterizarlas, son propios para cada tipo de radiacin. Para facilitar la caracterizacin volveremos a dividir el espectro de las RNI, en las tres zonas fundamentales: Frecuencias extremadamente bajas (fundamentalmente 50 y 60 Hz), Radiofrecuencias y Microondas (100 kHz-300 GHz) y Radiacin ptica (IR-Visible y UV).


Medicin de campos electromagnticos provenientes de sistemas de generacin, transporte y distribucin de energa elctrica y todo otro sistema que genere campos elctricos y magnticos de frecuencia industrial (50/60Hz).

Para estas frecuencias los campos se manifiestan en las cercanas de la fuente que los provoca (algunos metros), no constituyen una onda plana y por lo tanto deben caracterizarse por separado, esto es debe medirse el campo elctrico (E) y la induccin magntica (o densidad de flujo magntico B) de manera independiente. Como la induccin magntica depende de la corriente que circula por el circuito que la genera, es conveniente que la medicin se realice en el momento de mayor carga del sistema.

El instrumental utilizado esta compuesto por dos sensores, uno para campo magntico (tpicamente un loop o bobina) y uno para campo elctrico (en general un capacitor). Las marcas mas reconocidas que proveen estos instrumentos son: Narda, Wandell&Goltermann y Holaday, y las caractersticas de los mismos pueden consultarse en los respectivos sitios de Internet.


Medicin de campos electromagnticos provenientes de sistemas generadores de Radiofrecuencias (RF) y Microondas.

Caracterstica de la medicin:
Estos sistemas irradian campos que se caracterizan por propagarse a distancias que pueden ir desde algunos metros a miles de kilmetros. A su vez, la medicin puede ser necesaria en las cercanas de las antenas que emiten las ondas, lejos de las mismas o en ambas situaciones. A esto se suma el hecho de que una persona puede que se encuentre irradiada por una sola fuente de RF o Microondas o por un nmero no conocido de fuentes.

Este grado de complejidad obliga a realizar distinciones para cada caso y que tipo de medicin debe realizarse.

a) En cercanas de una fuente de Radiofrecuencias o Microondas: se define Regin de campo cercano* a una distancia menor a 3l (medido en metros) para el caso de una antena de geometra simple (Ej.: monopolo o dipolo).

Si el sistema irradiante esta compuesto por una formacin (conjunto) de antenas o por una antena de superficie (Ej.: parablica) esta distancia puede ser aproximada por la formula emprica: vdonde D es la dimensin mxima de la formacin de antenas o del reflector de la misma (medido en metros) y la longitud de onda a la frecuencia correspondiente.

Entonces, si la medicin debe realizarse a una distancia de la antena que cumpla con la condicin de campo cercano, es necesario caracterizar el Campo Elctrico (E) y la Intensidad de Campo Magntico (H), en forma independiente. Esto debe realizarse con sondas o antenas calibradas, diseadas especialmente para detectar cada uno de los campos individualmente.

b) Regin de Campo Lejano*: es la regin donde la distancia a la/s antena/s es mayor que la expresada en el punto anterior. En estos casos el parmetro a medir es la Densidad de Potencia (S), medido tpicamente en mW/cm2), puesto que los campos Elctrico y Magntico presentan la condicin de onda plana.

Una vez determinada la condicin de la medicin en funcin de la distancia a la/s antena/s, debe decidirse si es necesario caracterizar las RNI provenientes de una sola fuente o de varias de manera simultnea. Cuando el inters es caracterizar la totalidad de la densidad de potencia (provenientes de todas las fuentes de RF) en un cierto punto o locacin (este es el caso mas comn) se recurre a instrumental conocido como instrumento de banda ancha, el cual es capaz de integrar vectorialmente los campos de todas las fuentes en el punto bajo anlisis, dentro de los lmites de frecuencia especificados por el fabricante.

Las marcas mas reconocidas que proveen los instrumentos de banda ancha son: Narda, Wandell&Goltermann y Holaday, y las caractersticas de los mismos pueden consultarse en los respectivos sitios de Internet.

Si la situacin de exposicin, hiciera necesario caracterizar una, o mas fuentes de RNI, pero de manera individual, debe recurrirse a una tcnica de medicin conocida como integracin de banda angosta*, para lo cual se hace necesario contar con instrumental sintonizable y con capacidad de integrar (analizador de espectro o analizador de campo), y adems dotado de un conjunto de antenas calibradas para las frecuencias de las fuentes a medir.

Esta situacin no es la ms comn, es una tarea altamente compleja y se lleva a cabo con instrumental especfico y de elevado valor.

Las marcas ms reconocidas que proveen estos instrumentos son: Agilent, Tektronix, Rhode- Swartz y Anritsu, y sus caractersticas pueden consultarse en los respectivos sitios de Internet.

*Definiciones ms rigurosas de estos conceptos pueden encontrarse en el Libro Antenas de John Kraus y en el Protocolo de Medicin de Radiaciones no Ionizantes elaborado por el Consejo Profesional de Ingeniera en Telecomunicaciones, Electrnica y Computacin (COPITEC) que puede consultarse en www.copitec.org.ar.


Medicin de Radiaciones pticas (IR, Visible y UV)


Para estas radiaciones podemos tener fuentes coherentes (Ej.: LASER) o caticas (Ej.: radiacin solar).

Para el caso de radiaciones LASER, el instrumento puede ser de banda ancha o angosta, mientras su respuesta en frecuencia sea acorde con la fuente a analizar. Para el caso en que el instrumento fuese de banda ancha, debe tenerse en cuenta el ajuste que recomienda el fabricante en funcin de la longitud de onda a medir.

La tcnica de medicin se remite a interponer el sensor del instrumento en el camino del haz (puede ser el principal o una reflexin), a la distancia que est necesite ser medido.

Para fuentes caticas, la situacin no es muy distinta, son generalmente fuentes de banda ancha (Ej.: en la superficie terrestre se recibe IR, Visible y UVA y B del sol), por lo tanto es suficiente con colocar el instrumento adecuado en la posicin donde pueda recibir la radiacin a medir.

Las marcas ms reconocidas para la medicin de Radiaciones pticas son: Solar Light, Safe Sun, Hamamatsu, Kipp-Zonen, Gigahertz-optik, lasermeter y otras.


9. 2 - Protocolos de Medicin

El tema de las mediciones de los CEM es uno de los tpicos ms importantes a definir, para que los resultados sean comparables y repetitivos. A tal fin se establecen los Protocolos especficos para cada una de las Magnitudes a medir, los que deben ser responsabilidad de Organismos de Fiscalizacin y Control de estos parmetros.

Es de destacar que los Organismos Internacionales como IEEE o IEC tienen las Recomendaciones puntuales para cada uno de ellos, no obstante los pases con sus Instituciones especficas pueden establecer sus propios Protocolos.

En la Repblica Argentina el mtodo de medicin para bajas frecuencias esta regulado por la Resolucin del Ente Nacional de Regulacin Elctrica - ENRE 1724/199818 , protocolo que a su vez est basado en la recomendacin de la Organizacin Internacional de Trabajo- OIT, titulada Protection of Workers from power frequency electric and magnetic fields: a practical guide, 1984

Para los Campos Electromagnticos de altas frecuencias, la tcnica de medicin para ste tipo de Radiaciones de Radiofrecuencias y Microondas, est regulada en la Repblica Argentina por la Resolucin CNC 3690/2004, que fija los Protocolos de Medicin para diferentes usos y aplicaciones.

Se carece por el momento en nuestro pas de Protocolos Generales para la medicin de las fuentes de Radiacin ptica, salvo las recomendaciones puntuales de medicin y seguridad de las Fuentes LASER, las que pueden encontrarse en la Resolucin Ministerio de Salud 203/1995.


10 - PERCEPCION, ANALISIS Y POLITICAS DE CONTROL DE RIESGOS ASOCIADOS A LAS RNI

Frente a la exposicin, cada vez ms notoria, de seres humanos, a RNI, ha surgido la necesidad de establecer criterios de control de la exposicin, an cuando el nivel de sta cumpla con los estndares internacionales actualmente en vigencia. Esta circunstancia se fue haciendo mas evidente por la creciente demanda de la poblacin sobre respuestas concretas vinculadas a los efectos de las RNI. La ausencia de stas ha incrementado la ansiedad y en muchos casos dio lugar a conclusiones apresuradas y errneas, sin sustento cientfico alguno.

Ante esta circunstancia cobraron utilidad tres criterios que buscan limitar la exposicin (fundamentalmente poblacional).
Estos son:

Principio ALARA: criterio tomado de las Radiaciones Ionizantes y que busca la disminucin de la exposicin a niveles tan bajos como sea razonablemente alcanzables.

Principio de Precaucin: buscar la disminucin de la exposicin, hasta tanto puedan encontrarse las respuestas cientficas que an faltan.

Principio de Evitar Prudentemente: consiste en tomar las medidas econmicas y simples que puedan disminuir el nivel de exposicin de las personas.

Ciertamente, estos conceptos, pueden ser interpretados con la subjetividad necesaria como para justificar medidas extremas, pero esto no es lo buscado.

La aplicacin de estos principios busca disminuir la exposicin innecesaria de las personas, y lograr convivir con los sistemas que provocan las RNI. A nadie se le ocurrira vivir sin electricidad y sin comunicaciones. Simplemente debe adoptarse una adecuada poltica de emplazamientos de los sistemas para evitar exponer personas de manera innecesaria.

Tambin hay conciencia que deben preservarse instalaciones vinculadas a la salud y establecimientos educativos (ver Informe Stewart, 2000)13. Estos son algunos de los ejemplos, donde la aplicacin de las polticas de manejo de los riegos debe realizarse con responsabilidad y tica profesional.

A continuacin se presentan algunas Observaciones referidas a las Comunicaciones de Telefona Mvil.


Sobre la preocupacin pblica respecto de la Telefona Mvil.

La preocupacin por los potenciales efectos que causara la telefona mvil, es sin dudas, la arista ms conocida de las Radiaciones no Ionizantes. Es cierto que los medios de comunicacin se han encargado de reflejar y amplificar esta problemtica, y en menor medida lo han hecho con los tendidos de energa elctrica.

Conviene empezar por una sencilla descripcin del sistema de Telefona Mvil. Este sistema posee dos puntas, una, las radiobases (torres con antenas) que pueden verse en las ciudades y la otra el telfono mvil que llevan las personas.

Si bien las radiobases, trasmiten con una potencia que puede ser 1000 veces superior a la del telfono de mano, esta radiacin esta localizada en las antenas transmisoras y solo una muy pequea parte es la que interacta con las personas que transitan por la calle.

La porcin de seal proveniente de la radiobase que incide sobre el cuerpo humano puede ser hoy da de 40 o 50 (o ms) veces menor que la energa que genera el propio telfono, cuando se lo utiliza para realizar o contestar una llamada. Por lo tanto una primera conclusin sera que la preocupacin no debe centrarse en las radiobases, sino, mas concretamente en los equipos de telefona mvil.

Tal vez la preocupacin pblica por las radiobases, est ligada ms a un impacto visual, que a la radiacin que stas emiten. Por el lado del telfono, las compaas estn en una carrera de fabricar equipos cada vez ms pequeos y con bateras ms duraderas, circunstancia que favorece ampliamente a la disminucin de potencia de los mismos.

Tambin debe sealarse que el telfono mvil, junto con el secador de cabello y las camas solares (entre otros dispositivos) son las fuentes de RNI, a las que las personas se exponen por decisin propia, por lo tanto el propio usuario puede convertirse en ejecutor del Principio de Precaucin.

Con la finalidad de aclarar ciertas dudas tpicas respectos de los telfonos mviles y sus posibles efectos se citan a continuacin las principales conclusiones de uno de los estudios cientficos ms difundidos y prestigiosos a este respecto conocido como Informe Stewart (ao 2000)13

....el balance de la evidencia hasta la fecha sugiere, que la exposicin por debajo de los estndares del ICNIRP y la NRPB no causa efectos adversos en la poblacin general...

...sin embargo existe ahora evidencia, la cual sugiere que podran existir efectos biolgicos en exposiciones por debajo de estos estndares....esto no significa que estos efectos puedan causar enfermedad...

...nosotros concluimos que no es posible al presente afirmar que la exposicin, aun a niveles bajo los estndares internacionales, no tenga efectos adversos para la salud, y la brecha en el conocimiento es suficiente como para justificar la aproximacin precautoria...

*Se recomienda la lectura del Informe Stewart, en la direccin de Internet citada en las referencias. y como conclusin considerando los niveles muy bajos de exposicin y los resultados de las investigaciones obtenidas a la fecha, se puede afirmar que no existen pruebas cientficas convincentes de que las dbiles seales de RF emitidas por estaciones base y redes inalmbricas, causen efectos adversos a la salud.(FS 304 mayo 2006, OMS)


11 - SEALIZACION

Una de las medidas simples que disminuyen los riesgos a exposicin innecesaria de RNI, es la correcta sealizacin. Debe tenerse en cuenta que las RNI (excepto la luz visible) no se ven ni son perceptibles de modo alguno por los seres humanos a bajos valores de intensidad. Por lo tanto, las personas (publico en general) que no pertenezcan a un mbito relacionado con las RNI, podran estar expuestas a campos electromagnticos sin saberlo.

An mas, en algunos casos, como exposiciones a UVC, RADARes o LASERes, podran causar daos irreversibles. Es necesario tomar conciencia que la sealizacin para todos los casos de las RNI es de vital importancia. A tal fin las normas en vigencia (MS 202/1995 y 203/1995) en el mbito de Radiofrecuencias y Microondas proponen un tipo de sealizacin, que a continuacin se muestra.



12 GLOSARIO


Antena Isotrpica: Antena ideal que transmite o recibe de igual forma en cualquier direccin.

Distancia de Seguridad: La mnima distancia a la que se puede permanecer, durante un periodo determinado, sin riesgo de dao para la salud.

Campo: Regin del espacio en la cual ocurren fenmenos descritos con cantidades escalares o vectoriales.

Campo Magntico: Campo vectorial cuyo modulo en cada punto es la Intensidad de Campo Magntico.

Campo Elctrico: Campo vectorial de intensidad de Campo Elctrico o de Densidad de Flujo Elctrico.

Densidad de Potencia: En una onda viajera es el cuadrado de la intensidad del campo elctrico dividido por la impedancia del medio, tambin puede definirse como el flujo del vector de Poynting. .
Tambin: Modulo del vector Poynting en un punto del espacio por unidad de rea. (Watts/m2).

Energa Electromagntica: La Energa de una onda electromagntica o de un Campo Electromagntico (Joule)

Espacio libre: Medio ideal, homogneo, de constante dielctrica relativa unitaria, sin reflexin, refraccin ni absorcin de energa (vaco)

Ganancia de Potencia: Razn de Potencia transmitida por una Antena a la Potencia absorbida por una Impedancia

Impedancia Caracterstica: Cociente ente la onda de tensin y la de corriente en una lnea de transmisin infinita de dos conductores (Z = V/ I)

Isotrpico: De iguales propiedades en todas direcciones.

Microondas: Rango de RF desde 1 GHz hasta 300 GHz.

Onda Electromagntica: Onda caracterizada por oscilaciones de campos elctricos y magnticos.

Potencia Pico de pulso: Potencia en el mximo de un pulso

Potencia Media: Trabajo (o Energa), dividido por el tiempo en el cual se produce o absorbe. En fenmenos peridicos, potencia promediada en un ciclo.

Potencia Instantnea: Lmite de Potencia Promedio en un intervalo infinitesimal de tiempo.

Propagacin: Desplazamiento de ondas a travs o a lo largo de un medio.

Regin de Campo Lejano: Regin en que la distribucin espacial del Campo es esencialmente independiente de la distancia a la antena (si hay cuadratura espacial entre los campos E y H se la llama onda plana).

Regin de Campo Cercano: Regin en que la distribucin espacial del Campo es esencialmente dependiente de la distancia a la antena, para antenas lineales se verifican a distancias menores a 3 l, para antenas de superficie (por ejemplo antenas parablicas) esta situacin se verifica a una distancia de 2*D2/ l , donde D es la dimensin mxima de la antena (el dimetro del paraboloide).


13 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS Y SITIOS DE INTERNET

Referencias bibliogrficas.
1 - Prospeccin de radiacin electromagntica ambiental no ionizante, Adolfo Portela, Jorge Skvarca y otros, 1988
2 - IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to RadioFrequency Electromagnetic Fields,3 kHz to 300 GHz (IEEE Std C95.1, 1999 Edition) http://www.ieee.org
3 - U.S. Federal Communications Commission (FCC), http://www.fcc.gov/
4 - Organizacin Mundial de la Salud, http://www.who.int/es/index.html
5 - Environmental Health Criteria (EHC) 160: Ultraviolet radiation
http :// www.who.int/uv/publications/EHC160/en/
6- Jefferson Lab Environment, Health, & Safety Manual http://www.jlab.org/ehs/manual/EHSbook.html
7 - Kaune W.T, Forsythe W C. Current densities measured in human models exposed to 60 Hz electric fields. Bioelectromagnetics 6:13-22, 1985.
8 - National Radiation Protection Board (NRPB) http://www.nrpb.org
9 - Servicio de Bioelectromagnetismo del Hospital Ramn y Cajal, Madrid http://www.hrc.es/bioelectro.html
10 - Linet et al Residential Exposure to Magnetic Fields and Acute Lymphoblastic Leukimia in Children The New England Journal of Medicine, 3July, 1997.
11 - Ahlbom el al A Pooled analysis of Magnetic Fields and Childhood Leukaemia Br J cancer 83, 692-8
12 - Environmental Health Criteria (EHC) 16: Radiofrequency and Microwaves
http://www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc016.htm
13 -Mobile Phones and Health, Sir William Stewart
14 - IRPA GUIDELINES ON PROTECTION AGAINST NON-IONIZING RADIATION (A.S. Duchene, J.R.A. Lakey, M.H. Repacholi, PERGAMON PRESS, 1991 Edition)
15 - PROYECTO INTERNACIONAL SOBRE LOS CAMPOS ELECTROMAGNETICOS Efectos en la Salud y el Medio Ambiente de la Exposicin a Campos Elctricos y Magnticos Estticos y Variables.) Pagina Internet www.who.int/peh-emf
16 - Comisin Nacional de Comunicaciones CNC (Repblica Argentina) www.cnc.gov.ar
17- Tesis ANLISIS DE RADIACIN ELECTROMAGNTICA EN ENTORNOS PRXIMOS A FUENTES DE RADIODIFUSIN COMERCIAL DE A.M Y F.M. Ing. Anibal Aguirre, Facultad de Ingeniera de la Universidad de Buenos Aires Buenos Aires, diciembre 2002. (Fuente www.radiacionesni.com.ar)
18- ENTE NACIONAL REGULADOR ELECTRICO ENRE, Res 77/1998


Otras Publicaciones de inters:

IRPA Guidelines on Protection Against Non-ionizing Radiation Duchene, Lakey, Repacholi
Radiacin Electromagntica, Valentn Trainotti, Apuntes (1 al 6)
Maximum exposure levels to radiofrequency fields 3 KHz to 300 GHz, Australian
Radiation Protection and Nuclear Safety Agency
Questions and Answers about Biological Effects and Potential Hazards of Radiofrequency
Electromagnetic Fields, Robert F. Cleveland, Jr.Jerry L. Ulcek. FCC Bulletin OET 56
Establishing a Dialogue on Risks from electromagnetic Fields OMS -2002


Otros sitios de inters.

Comisin Internacional para la Proteccin de las Radiaciones no Ionizantes (ICNIRP) www.icnirp.org
Russian National Committee on non-ionising radiation protection (RNCNIRP) http://www.pole.com.ru/
Comisin Nacional de Comunicaciones (Repblica Argentina) www.cnc.gov.ar


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