Protección contra Radiaciones. 03. Protección contra radiaciones no ionizantes. 05. Instrumental y protocolos de medición

CAPITULO II

PROTECCION CONTRA RADIACIONES NO IONIZANTES – CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS

Ing. Anibal Aguirre
Ing. Jorge Skvarca

9 – INSTRUMENTAL Y PROTOCOLOS DE MEDICIÓN

9.1 – Detectores y Analizadores de Campo y Laboratorio

Se presentaran algunas  consideraciones básicas sobre instrumental y medición de Radiaciones no Ionizantes.

Como se explicó en las secciones precedentes, el comportamiento de las Radiaciones no ionizantes es ampliamente diferente dependiendo fundamentalmente de la frecuencia de emisión de las mismas. Por tal motivo las técnicas de medición y los instrumentos para caracterizarlas, son propios para cada tipo de radiación. Para facilitar la caracterización 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 Radiación Óptica (IR-Visible y UV).

Medición de campos electromagnéticos provenientes de sistemas de generación, transporte y  distribución de energía eléctrica y todo otro sistema que genere campos eléctricos y magnéticos de frecuencia industrial (50/60Hz).

Para estas frecuencias los campos se manifiestan en las cercanías 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 eléctrico  (E) y la inducción magnética  (o densidad de flujo magnético B) de manera independiente. Como la inducción magnética depende de la corriente que circula por el circuito que la genera, es conveniente que la medición se realice en el momento de mayor “carga” del sistema.

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

Medición de campos electromagnéticos provenientes de sistemas  generadores de Radiofrecuencias (RF) y Microondas.

Característica de la medición:
Estos sistemas irradian campos que se caracterizan por propagarse a distancias que pueden ir desde algunos metros a miles de kilómetros. A su vez, la medición puede ser necesaria en las cercanías 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 número no conocido de fuentes.

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

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

Si el sistema irradiante esta compuesto por una formación (conjunto) de antenas o por una antena de superficie (Ej.: “parabólica”) esta distancia puede ser aproximada por la formula empírica: vdonde D es la dimensión máxima de la formación de antenas o del reflector de la misma (medido en metros) y la longitud de onda a la frecuencia correspondiente.

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

b) Región de Campo Lejano*: es la región donde la distancia a la/s antena/s es mayor que la expresada en el punto anterior. En estos casos el parámetro a medir es la Densidad de Potencia (S), medido típicamente en mW/cm2), puesto que los campos Eléctrico y Magnético presentan la condición de “onda plana”.

Una vez determinada la condición de la medición en función 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 simultánea. Cuando el interés es caracterizar la totalidad de la densidad de potencia (provenientes de todas las fuentes de RF) en un cierto punto o locación (este es el caso mas común) 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 análisis, dentro de los límites 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 características de los mismos pueden consultarse en los respectivos sitios de Internet.

Si la situación de exposición, hiciera necesario caracterizar una, o mas fuentes de RNI, pero de manera individual, debe recurrirse a una técnica de medición conocida como “integración 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 además dotado de un conjunto de antenas calibradas para las frecuencias de las fuentes a medir.

Esta situación no es la más común, es una tarea altamente compleja y se lleva a cabo con instrumental específico y de elevado valor.

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

*Definiciones más rigurosas de estos conceptos pueden encontrarse en el Libro “Antenas” de John Kraus y en el Protocolo de Medición de Radiaciones no Ionizantes elaborado por el Consejo Profesional de Ingeniería en Telecomunicaciones, Electrónica y Computación (COPITEC) que puede consultarse en www.copitec.org.ar.  

Medición de Radiaciones Ópticas (IR, Visible y UV)

Para estas radiaciones podemos tener fuentes coherentes (Ej.: LASER) o caóticas (Ej.: radiación 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 función de la longitud de onda a medir.

La técnica de medición se remite a interponer el sensor del instrumento en el camino del haz (puede ser el principal o una reflexión), a la distancia que esté necesite ser medido.

Para fuentes caóticas, la situación 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 posición donde pueda recibir la radiación a medir.

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

9. 2 –  Protocolos de Medición

El tema de las mediciones de los CEM es uno de los tópicos más importantes a definir, para que los resultados sean comparables y repetitivos. A tal fin se establecen los Protocolos específicos para cada una de las Magnitudes a medir, los que deben ser responsabilidad de Organismos de Fiscalización y Control de estos parámetros.

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

En la República Argentina el método de medición para bajas frecuencias esta regulado por la Resolución del Ente Nacional de Regulación Eléctrica – ENRE 1724/1998¹⁸ , protocolo que a su vez está basado en la recomendación de la Organización Internacional de Trabajo- OIT, titulada “Protection of Workers from power frequency electric and magnetic fields: a practical guide, 1984” 

Para los Campos Electromagnéticos de altas frecuencias, la técnica de medición para éste tipo de Radiaciones de Radiofrecuencias y Microondas, está regulada en la República Argentina por la Resolución CNC 3690/2004, que fija los Protocolos de Medición para diferentes usos y aplicaciones.

Se carece por el momento en nuestro país de Protocolos Generales para la medición de las fuentes de Radiación Óptica, salvo las recomendaciones puntuales de medición y seguridad de las Fuentes LASER, las que pueden encontrarse en la Resolución Ministerio de Salud 203/1995.

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

Frente a la exposición, cada vez más notoria, de seres humanos, a RNI, ha surgido la necesidad de establecer criterios de control de la exposición, aún cuando el nivel de ésta cumpla con los estándares internacionales actualmente en vigencia. Esta circunstancia se fue haciendo mas evidente por la creciente demanda de la población sobre respuestas concretas vinculadas a los efectos de las RNI. La ausencia de éstas ha incrementado la ansiedad y en muchos casos dio lugar a conclusiones apresuradas y erróneas, sin sustento científico alguno.

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

Principio ALARA: criterio tomado de las Radiaciones Ionizantes y que busca la disminución de la exposición a niveles “tan bajos como sea razonablemente alcanzables”.

Principio de Precaución: buscar la disminución de la exposición, hasta tanto puedan encontrarse las respuestas científicas que aún faltan.

Principio de Evitar Prudentemente: consiste en tomar las medidas económicas y simples que puedan disminuir el nivel de exposición 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 aplicación de estos principios busca disminuir la exposición innecesaria de las personas,  y lograr convivir con los sistemas que  provocan las RNI. A nadie se le ocurriría vivir sin electricidad y sin comunicaciones. Simplemente debe adoptarse una adecuada política de emplazamientos de los sistemas para evitar exponer personas de manera innecesaria.

También 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 aplicación de las políticas de manejo de los riegos debe realizarse con responsabilidad y ética profesional.

A continuación se presentan algunas Observaciones referidas a las Comunicaciones de Telefonía Móvil.

Sobre la preocupación pública respecto de la Telefonía Móvil.

La preocupación por los potenciales efectos que causaría la telefonía móvil, es sin dudas, la arista más conocida de las Radiaciones no Ionizantes. Es cierto que los medios de comunicación se han encargado de reflejar y amplificar esta problemática, y en menor medida lo han hecho con los tendidos de energía eléctrica.

Conviene empezar por una sencilla descripción del sistema de Telefonía Móvil. Este sistema posee dos puntas, una, las radiobases (torres con antenas) que pueden verse en las ciudades y la otra el teléfono móvil que llevan las personas.

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

La porción de señal proveniente de la radiobase que incide sobre el cuerpo humano puede ser hoy día de 40 o 50 (o más) veces menor  que la energía que genera el propio teléfono, cuando se lo utiliza para realizar o contestar una llamada. Por lo tanto una primera conclusión sería que la preocupación no debe centrarse en las radiobases, sino, mas concretamente en los equipos de telefonía móvil.

Tal vez la preocupación pública por las radiobases, esté ligada más a un impacto visual, que a la radiación que éstas emiten. Por el lado del teléfono, las compañías están en una carrera de fabricar equipos cada vez más pequeños y con baterías más duraderas, circunstancia que favorece ampliamente a la disminución de potencia de los mismos.

También debe señalarse que el teléfono móvil, 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 decisión propia, por lo tanto el propio usuario puede convertirse en ejecutor del Principio de Precaución.

Con la finalidad de aclarar ciertas dudas típicas respectos de los teléfonos móviles y sus posibles efectos se citan a continuación las principales conclusiones de uno de los estudios científicos más difundidos y prestigiosos a este respecto conocido como “Informe Stewart” (año 2000)¹³

“….el balance de la evidencia hasta la fecha sugiere, que la exposición por debajo de los estándares del ICNIRP y la NRPB no causa efectos adversos en la población general…”

“…sin embargo existe ahora evidencia, la cual sugiere que podrían existir efectos biológicos en exposiciones por debajo de estos estándares….esto no significa que estos efectos puedan causar enfermedad…”

“…nosotros concluimos que no es posible al presente afirmar que la exposición, aun a niveles bajo los estándares internacionales, no tenga efectos adversos para la salud, y la brecha en el conocimiento es suficiente como para justificar la aproximación precautoria…”

*Se recomienda la lectura del Informe Stewart, en la dirección de Internet citada en las referencias.  …y como conclusión considerando los niveles muy bajos de exposición y los resultados de las investigaciones obtenidas a la fecha, se puede afirmar que no existen pruebas científicas convincentes de que las débiles señales de RF emitidas por estaciones base y redes inalámbricas, causen efectos adversos a la salud….(FS 304 mayo 2006, OMS)

11 – SEÑALIZACION

Una de las medidas simples que disminuyen los riesgos a exposición innecesaria de RNI, es la correcta señalización. 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 ámbito relacionado con las RNI, podrían estar expuestas a campos electromagnéticos sin saberlo.

Aún mas, en algunos casos, como exposiciones a UVC, RADARes o LASERes, podrían causar daños irreversibles. Es necesario tomar conciencia que la señalización 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 ámbito de Radiofrecuencias y Microondas proponen un tipo de señalización, que a continuación se muestra.

12 – GLOSARIO

Antena Isotrópica: Antena ideal que transmite o recibe de igual forma en cualquier dirección.

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

Campo: Región del espacio en la cual ocurren fenómenos descritos con cantidades escalares o vectoriales.

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

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

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

Energía Electromagnética: La Energía de una onda electromagnética o de un Campo Electromagnético (Joule)

Espacio libre: Medio ideal, homogéneo, de constante dieléctrica relativa unitaria, sin reflexión, refracción ni absorción de energía (vacío)

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

Impedancia Característica: Cociente ente la onda de tensión y la de corriente en una línea de transmisión infinita de dos conductores (Z = V/ I)

Isotrópico: De iguales propiedades en todas direcciones.

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

Onda Electromagnética: Onda caracterizada por oscilaciones de campos eléctricos y magnéticos.

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

Potencia Media: Trabajo (o Energía), dividido por el tiempo en el cual se produce o absorbe. En fenómenos periódicos, potencia promediada en un ciclo.

Potencia Instantánea: Límite de Potencia Promedio en un intervalo infinitesimal de tiempo.

Propagación: Desplazamiento de ondas a través o a lo largo de un medio.

Región de Campo Lejano: Región en que la distribución 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).

Región de Campo Cercano: Región en que la distribución 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 parabólicas”) esta situación se verifica a una distancia de 2*D2/ l ,  donde D es la dimensión máxima de la antena (el diámetro del paraboloide).

13 – REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y SITIOS DE INTERNET

Referencias bibliográficas.
1 – “Prospección de radiación electromagnética 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 –  Organización 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 Ramón 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 Exposición a Campos Eléctricos y Magnéticos Estáticos y Variables.) Pagina Internet www.who.int/peh-emf    
16 – Comisión Nacional de Comunicaciones CNC (República Argentina) www.cnc.gov.ar
17-  Tesis “ANÁLISIS DE RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA EN ENTORNOS PRÓXIMOS A FUENTES DE RADIODIFUSIÓN COMERCIAL DE A.M Y F.M”. Ing. Anibal Aguirre,  Facultad de Ingeniería 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 interés:

“IRPA Guidelines on Protection Against Non-ionizing Radiation” Duchene, Lakey, Repacholi
“Radiación Electromagnética”, Valentín 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 interés.

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

Publicación UART