Campos electromagnéticos: Radiofrecuencias y microondas

Denominamos radiación electromagnética de radiofrecuencia (RF) y microondas a la oscilación progresiva del campo eléctrico y magnético en un medio material o el vacío en la gama de frecuencias de 100 kHz a 300 GHz.

A los fines prácticos la radiación electromagnética de radiofrecuencia y microondas es clasificada en bandas de frecuencias que se corresponden a subregiones del espectro.

Región de Radiofrecuencia (RF):

Región de las microondas:

La absorción de radiación de RF o microondas en un medio material trae aparejado un efecto de calentamiento, de manera que la intensidad de la radiación podría medirse por el incremento de la temperatura. La intensidad de la radiación se denomina irradiancia y se expresa en W/m². La densidad de potencia o irradiancia puede calcularse de los vectores campo eléctrico E y campo magnético H según un producto vectorial.

En términos generales la densidad de potencia es calculada en función del campo eléctrico. Entre los instrumentos destinados a la medición de este campo se cuenta el diodo rectificador, el bolómetro y el termopar.

Propiedades físicas

La longitud de onda l es inversamente proporcional a la frecuencia f y directamente proporcional a la velocidad de propagación v de la onda en el medio material.

l =v / f ; [m]

La energía fotónica de la radiación crece en proporción lineal al aumento de la frecuencia, pero en esta gama las energías involucradas están entre 1,25 . 10^-3 eV en los 300 GHz y 4,1 . 10^-10 eV en los 100 kHz, valores alejados del límite de 12 eV necesarios para la ionización, de modo que a estas radiaciones se las puede calificar de no ionizantes.

Fondo

Los campos RF y de microondas son producidos en la naturaleza aun sin la acción del hombre, pero la intensidad global de las radiaciones actuales, producto del desarrollo socio-industrial, es en varios órdenes de mayor magnitud que las naturales.

Los campos electromagnéticos naturales son más fuertes en frecuencias inferiores al límite de 100 kHz. El campo eléctrico estático de la tierra alcanza valores de 100 V/m en condiciones de buen tiempo en la capa de aire próxima al suelo. La presencia de nubes de tormenta incrementa la tensión del campo y las descargas eléctricas naturales producen una radiación de banda ancha centrada en los 10 kHz. En la gama de RF y microondas recibimos radiación del sol y las estrellas pero en magnitud de 10 pW/ cm²

La densidad de potencia de las fuentes naturales cae no linealmente con la frecuencia hasta valores inferiores a 10^-22 uW/cm².MHz sobre los 10 MHz, siendo la irradiancia más alta en la noche que durante el día.

Radiadores incidentales e intencionales

La generación o utilización de la electricidad conduce a la producción de radiación electromagnética. En algunas ocasiones la radiación es intencional, en otras resulta un subproducto. La radiación no intencional generalmente aparece en forma de ruido de banda ancha o como armónicos discretos. Los tubos de luz fluorescente están destinados a producir radiación luminosa pero también generan no intencionadamente niveles de ruido blanco de microondas y RF.

Los emisores deliberados o intencionales tienen un elemento irradiante llamado antena.

El objetivo de uso del artificio determinará el diseño de la frecuencia, potencia, polarización, modulación, continuidad, dirección de propagación y vía de acceso al receptor. Se debe considerar no obstante la producción de radiación parásita que no se ajusta al objetivo de uso y suele estar presente en los emisores intencionales. Los emisores deliberados consisten en estaciones de radiodifusión y televisión, telecomunicación y radares.

Se genera radiación RF y de microondas de forma continua o en impulsos y la operación en el tiempo puede ser sostenida o intermitente. La onda puede ser modulada en amplitud, frecuencia e impulso. La información que porta la onda es trasladada por la modulación.

Bajo la práctica médica se emplean equipos destinados a irradiar pacientes con fines terapéuticos controlados.

Los radiadores incidentales se emplean a nivel doméstico, comercial e industrial. La exposición de la población en general debe ser considerada como intermitente y prolongada, de baja intensidad, en una gama muy amplia de frecuencias.

Calentadores dieléctricos de radiofrecuencia, operando entre 4 y 61 MHz con potencias de salida hasta 90 kW, producen exposiciones de los usuarios de más de 10 mW/cm². Las poblaciones urbanas de países industrializados pueden sufrir exposiciones a RF y microondas de radiadores incidentales con intensidades del orden de hasta 100 uW/cm². Los residentes en edificios altos de las cercanías de antenas exteriores de estaciones de radiodifusión y televisión pueden resultar expuestos a intensidades que fluctúan entre unos cientos de uW/cm² hasta unos mW/cm²

Impacto a Nivel Biológico.

Las ondas electromagnéticas conllevan el peligro de efectos biológicos que pueden a veces desembocar en efectos adversos para la salud. Es importante comprender la diferencia entre los siguientes dos tipos de reacciones a la exposición al estresor electromagnético:

Algunos efectos biológicos pueden ser inocuos, como por ejemplo la reacción del organismo incrementando el flujo sanguíneo en la piel como respuesta a un ligero calentamiento del cuerpo debido a la radiación solar. Algunos efectos pueden ser ventajosos, como la ayuda en la producción de vitamina D en el cuerpo humano. No obstante, algunos efectos biológicos desembocan en efectos adversos para la salud, como pudiera ser en este caso el cáncer de piel.

En términos generales los organismos vivos no han desarrollado sentidos para comunicar al cerebro la incidencia de radiaciones electromagnéticas en la gama de las radiofrecuencias y microondas.

Sin embargo, las ondas electromagnéticas interactúan con los seres vivos fundamentalmente a través de la transducción de la energía en calor, aunque se mencionan mecanismos a nivel de la membrana celular que alteran los intercambios iónicos y que parecen vincularse a la repolarización de las grandes moléculas orgánicas que conforman estas superficies.

La acción biológica de las microondas ha sido clasificada según densidades de potencia en:

a) Densidades de potencia sobre 10 mW/cm² con predominio de efectos térmicos bien definidos.

b) Densidades de potencia entre 1 y 10 mW/cm² con efectos térmicos débiles pero perceptibles.

c) Densidades de potencia por debajo de 1 mW/cm² en los que resultan poco probables los efectos térmicos.

Estos límites están condicionados por el tamaño del animal, el umbral de la sensación de calor, la frecuencia y la pulsación de la radiación.

Los campos electromagnéticos en los sistemas biológicos, pueden dar lugar a reacciones que pudieran desembocar en varios efectos perjudiciales para la salud :

Campos de RF (Radiofrecuencia) por encima de 1MHz causan principalmente calentamiento mediante el movimiento de iones y moléculas de agua de acuerdo al medio en que se encuentran. Incluso niveles muy bajos de radiación de este tipo producen un pequeño aumento de la temperatura local de la parte del cuerpo sometida a dicha radiación, pero este calentamiento es compensado por los procesos termo-regulatorios normales del cuerpo humano, sin que el individuo llegue apenas a notar dicho aumento de temperatura.

Campos de RF por debajo de 1MHz principalmente inducen cargas eléctricas y corrientes que pueden estimular células de los individuos al nivel de los nervios o músculos. Las corrientes eléctricas existen de forma natural en el cuerpo humano, como parte de sus reacciones químicas propias. Si estos campos de RF inducen corrientes que exceden de forma significante el nivel normal de actividad eléctrica del cuerpo, existe la posibilidad de sufrir un detrimento en la salud.

Aparte de las radiaciones de RF, se tienen los siguientes campos de menor frecuencia, que si bien no son el objeto del estudio, puede ser interesante su efecto sobre sistemas biológicos :

Campos eléctricos de ELF (Extremely Low Frequency) : Existen en presencia de cargas eléctricas, y con independencia de si hay corriente o no. Apenas penetran en el cuerpo humano. Algunos estudios han sugerido una relación entre este tipo de campos con el cáncer en niños y otras enfermedades, aunque otros estudios lo niegan.

Campos magnéticos de ELF : Existen siempre que haya una corriente eléctrica. Penetran en el cuerpo humano sin apenas atenuación. Algunos estudios epidemiológicos lo han asociado con el cáncer, especialmente en niños, aunque otros niegan dicha influencia. Según el Departamento de Salud Ocupacional de la Universidad de McGill en Canadá, la exposición a campos magnéticos está relacionada con el cáncer en personas que residen en inmediaciones con líneas de transmisión eléctrica de alto voltaje. Por ello, y al igual que con los campos eléctricos de ELF, se están realizando investigaciones en la actualidad para determinar el grado de influencia sobre sistemas celulares.

Con el objeto de cuantificar el efecto de las microondas y radiofrecuencias se ha creado el índice de absorción de energía (IAE), el cual es una medida de la energía absorbida que puede o no disiparse como calor para la unidad de masa de un objeto expuesto.

La exposición a microondas con débiles densidades de potencia parece provocar trastornos neurasténicos en el hombre, con padecimientos subjetivos como cefalea, fatiga, debilidad, mareos, malhumor, confusión e insomnio. En animales se han observado cambios en los reflejos condicionados y la conducta con exposiciones crónicas o repetidas. Aunque la hipótesis térmica continúa vigente, el aumento de la pérdida de calcio en el tejido encefálico, causado por una modulación específica de amplitud, no podría ser explicado.

Algunos científicos han reportado efectos debido al uso de teléfonos móviles que incluyen cambios en la actividad normal del cerebro, en el tiempo de reacción y en los patrones de sueño. Estos efectos son mínimos y no tienen aparente significado en la salud. También las computadoras y los videos juegos producen estrés biológico crónico, el mal del nuevo milenio. Dolor de cabeza, insomnio, hipertensión sanguínea, náuseas, fatigas, estrés, depresión en el sistema inmunológico, mal humor e, incluso, disfunciones sexuales, son sólo algunos de los síntomas que pueden experimentar aquellas personas que sufren estrés biológico crónico o estrés electromagnético. Sin embargo, la hipersensibilidad a los campos magnéticos no encuentra un sustrato etiológico claro.

Las afectaciones de la visión, de carácter predominantemente térmico, aparecen como consecuencia de gradientes de temperatura e índices de calentamiento interno y están condicionadas por la frecuencia y no sólo por la intensidad de la radiación de microondas.

De otra parte se han señalado alteraciones funcionales del sistema endocrino asociadas a la estimulación del sistema hipotalámico-hipofisario, por la vía de la interacción térmica en el hipotálamo o en centros de organización adyacentes, la hipófisis, la glándula endocrina específica o el órgano terminal

Los efectos sobre el sistema hematopoyético y las células inmunocompetentes abarcan modificaciones en el número de eritrocitos y leucocitos en dependencia de la dosis de energía de microondas, lo que se atribuye al estrés térmico y resultan reversibles.

Se han adjudicado aberraciones cromosómicas y alteraciones mitóticas a la exposición a elevadas densidades de potencia en virtud de mecanismos térmicos. La reproducción y el desarrollo son particularmente sensibles al estrés térmico. La exposición a altas energías puede provocar lesiones testiculares y afectar la espermatogénesis.

En estudios epidemiológicos sobre población, pudieron verificarse casos de cataratas con exposiciones a densidades sobre los 100 mW/cm². Alteraciones del patrón menstrual, desproporción de recién nacidos de uno y otro sexo, defectos congénitos y reducción de la lactancia se vincularon a la exposición ocupacional de mujeres embarazadas. En trabajadores expuestos se ha reportado hipotonía, bradicardia, conducción auriculoventricular retardada y aplanamiento de las ondas del ECG, así como disminución de la presión sanguínea.

Estudios de morbilidad y mortalidad publicados en la literatura europea describen una colección de síntomas, que podrían presentarse en el personal industrial expuesto a microondas, llamándosele “síndrome neurasténico o de la microonda” el que se basa en quejas subjetivas tales como dolores de cabeza, disturbios del sueño, debilidad, disminución de la potencia sexual (libido disminuido), dolores en el pecho .

Estudios posteriores de mortalidad y morbilidad del personal naval de los E.E.U.U., expuesto ocupacionalmente a los radares, no encontraron ninguna diferencia entre los grupos expuesto y de control. En una investigación realizada a personal diplomático de los E.E.U.U., con exposiciones muy bajas a microondas, no se encontraron efectos significativos en la mortalidad por cáncer; sin embargo en la población que se encuentra alrededor de las bases de la fuerza aérea de los E.E.U.U. se han presentado resultados contradictorios incluso al evaluar a grupos de estudio idénticos. Sin embargo, otros trabajos indican un riesgo creciente del cáncer en expuestos a radiofrecuencia.

En resumen, los estudios clínicos, epidemiológicos y comparativos no confirman de forma fehaciente los efectos perjudiciales en la salud de los seres humanos a los tenores de exposición usuales a los campos de Radiofrecuencia. Algunos grupos ocupacionales, tales como fisioterapeutas y trabajadores industriales expuestos, deben ser estudiados más profundamente.

Si bien la Organización Mundial de la Salud (OMS) reconoce que aún no existen estudios epidemiológicos de calidad para evaluar los riesgos en la salud que causa la exposición a la radiofrecuencia, advierte que algunos de ellos ya han demostrado que sus campos aceleran el desarrollo de tumores en el pulmón, cáncer mamario y de piel, hepatomas y sarcoma.

Normación Higiénica

Las normas higiénicas se dirigen a la población laboral considerando la jornada de trabajo y a la población general en exposición permanente.

Las normas de higiene del trabajo están destinadas a proteger a los adultos saludables expuestos en condiciones vigiladas, que conocen el riesgo que supone su trabajo y que probablemente se encuentren bajo vigilancia médica. En el caso de las normas de higiene comunal o salud ambiental, se incluyen estados de salud diferenciados, distintas sensibilidades, posibilidad de influencia sobre el curso de diversas enfermedades, limitación en la adaptación a las condiciones ambientales y la respuesta al estrés en las edades extremas. Estas normas declaran la inmisción de niveles de riesgo y no incluyen las normas de emisión de equipos, las que están destinadas, éstas últimas, a garantizar la seguridad de operación aunque las mismas deben considerar la salvaguarda de los límites de exposición.

Para las áreas próximas a las fuentes poderosas de emisión electromagnética se propone una zonificación sanitaria que comprende una zona límite de construcción y un radio de protección en la superficie de la tierra.

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