Límites Máximos de Exposición a Campos de Radiofrecuencia

Límites Máximos de Exposición a Campos de Radiofrecuencia
Análisis de Norma IEEE C95.1-1991 en Ambientes no Controlados
del Valle, Eduardo E. - Valdez, Alberto D.
Departamento de Ingeniería Electricista - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura - UNNE.
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ANTECEDENTES
Los niveles máximos de exposición a RF y microondas a trabajadores (que incluye a personas expuestas
ocupacionalmente) y otros individuos (el público en general) deben ser objeto de especificación y los niveles
que se determinen no deben ser excedidos.
Hoy toda nuestra actividad, tanto en los lugares de trabajo, de esparcimiento o en el hogar, esta totalmente
relacionada con sistemas industriales, científicos o médicos, de comunicaciones de todo tipo, de navegación o de
computación, que funcionan por medio de señales eléctricas y ondas electromagnéticas. Cada vez estamos
inmersos en un ambiente electromagnético cuyas consecuencias sobre los sistemas biológicos es imprescindible
analizar.
Los límites básicos que no deben ser excedidos están dados en términos de corrientes en el cuerpo humano, tanto
por inducción o contacto con objetos metálicos energizados o en términos en que la tasa o rango a la cual la
energía electromagnética de RF es absorbida por el cuerpo.
Es este segundo caso, al que se ajusta el objeto del presente trabajo, o sea radiaciones no ionizantes. Este rango o
tasa se expresa, más precisamente, como la tasa o relación específica de absorción (SAR), es decir, la tasa de
absorción de energía por unidad de masa en el cuerpo. El SAR tiene unidades joules por segundo por kilogramo
o watts por kilogramo (W/kg).
En la práctica, mediciones directas de SAR son factibles solo bajo condiciones de laboratorio. Niveles máximos
de exposición en términos de campos eléctricos no perturbados o campo magnético tanto como en densidad de
potencia, son por lo tanto dados en forma adicional a los límites expresados en SAR. Estas intensidades de
campo máximas están expresadas en niveles que generarían una relación específica de absorción (SAR) no
mayores que los límites básicos que se establezcan.
Para límites de exposición de RF y microondas ocupacionales (o sea para trabajadores expuestos), un factor de
seguridad de aproximadamente 10 es incorporado referido al consenso científico establecido como umbral para
efectos adversos a la salud. Para otras personas que incluye el público en general, se agrega un factor adicional
de seguridad (2 a 5) para arribar a valores límites menores.
La incorporación de estos factores de seguridad es proveer o considerar todas las posibles condiciones de
exposición que pudieran ocurrir.
Las razones fundamentales para límites menores son las siguientes:
1.
La exposición del público es potencialmente 24 horas al día durante 7 días a la semana, comparados con
8 horas por día, 5 días a la semana para trabajadores expuestos a RF y microondas.
2.
Ciertos miembros del público en general pueden ser más susceptibles al daño por exposición de RF y
microondas.
Para determinar en qué caso los máximos niveles de exposición y duración han sido excedidos, una completa
consideración deben ser dados en factores como:
(a)
ocupación de áreas,
(b)
duración de la exposición y tiempo promedio (incluyendo tiempos de encendido y apagado de
generadores, dirección del haz, factores de servicio o de trabajo, rendimiento, tiempos de
barrido, etc.),
(c)
características espaciales de la exposición, por ejemplo el cuerpo completo o porciones del
mismo;
(d)
uniformidad del campo de exposición, o sea media o promedio espacial.
En algunas circunstancias y dentro de un rango específico de frecuencias, se permiten mayores niveles de
exposición de corta duración. Si este es el caso, la intensidad de los campos y las densidades de potencia deberán
ser promediados sobre un período de una décima de hora (0.1 h o 6 minutos). Se proveen gráficos para una fácil
identificación de los máximos niveles de exposición a distintas frecuencias.
MATERIALES Y METODOS
En el presente análisis nos ocupamos del análisis de los niveles de la norma IEEE C95.1 - 1991 (IEEE Standard
for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frecuency Electromagnetic Fields, 3 KHz to 300
GHz).
Resulta imprescindible previamente precisar definiciones y términos usados:
Intensidad de campo eléctrico (E)
La intensidad de campo eléctrico está expresada en unidades de volt por metro (V/m)
Intensidad de campo magnético (H)
La intensidad de campo magnético está expresada en unidades de amper por metro (A/m).
Densidad de potencia (S)
Potencia por unidad de área normal a la dirección de propagación, usualmente expresada en unidades de watts
por metro cuadrado (W/m2). Para ondas planas, la densidad de potencia, la intensidad de campo eléctrico (E) y la
intensidad de campo magnético (H) están relacionadas por la impedancia del espacio libre, es decir, 377 ohms.
Donde E y H están expresados en unidades de V/m y A/m, respectivamente, y S en unidades de W/cm2. A pesar
de que muchos instrumentos indican en unidades de densidad de potencia, las cantidades reales medidas son E,
E2, H o H2.
Tasa de absorción específica (SAR)
La derivada en el tiempo de la energía incremental (dW) absorbida por (disipada en) una masa incremental (dm)
contenida en un elemento de volumen (dV) de una dada densidad (ρ).
SAR =
d  dW  d  dW

= 
dt  dm  dt  ρdV



SAR está expresado en unidades de watts por kilogramo (W/kg).
Máxima exposición permitida (MPE)
El valor medio cuadrático (rms) y el valor de pico de intensidad de campo eléctrico y magnético, sus cuadrados o
la densidad de potencia equivalente de onda plana asociada con estos campos y la corriente de contacto e
inducida a la cual una persona podría exponerse sin efecto nocivo y con un aceptable factor de seguridad.
Tiempo promedio (Tavg)
El período de tiempo apropiado sobre el cual es promediada la exposición con el propósito de determinada
compatibilidad con un MPE. Para exposiciones de duración menor que el tiempo promedio, la máxima
exposición, MPE´, en un intervalo de tiempo igual al tiempo promedio es deducido de
 Tavg 
MPE´= MPE 

 T exp 
Donde Texp es la duración de la exposición en aquel intervalo expresado en las mismas unidades que Tavg. Las
restricciones sobre la densidad de potencia de pico limitan Texp.
Ambientes no controlados
Ambientes no controlados son las localizaciones donde ocurre la exposición de individuos que no tienen ningún
conocimiento o control de su exposición.
Ambientes controlados
Ambientes controlados son localizaciones donde ocurre la exposición de personas quienes están advertidas de la
exposición como resultado de su actividad o empleo, o como un resultado fortuito de su paso transitorio por
áreas donde el análisis muestra niveles de exposición que podrían superar los de ambientes no controlados.
DISCUSION DE RESULTADOS
El análisis del presente trabajo se limita a una inicial evaluación de la Máxima Exposición Permitida (MPE) en
ambientes no controlados y se grafican las recomendaciones de la norma bajo estudio.
MPE en ambientes no controlados
Para la exposición humana a energía electromagnética en radiofrecuencias desde 3 kHz a 300 GHz, el MPE, la
intensidad de campo eléctrico(E) y magnético(H) en términos de valor rms, la densidad de potencia de onda
plana equivalente en espacio libre (S) y la corriente inducida (I) en el cuerpo que pueden asociarse con la
exposición o el contacto con los objetos expuestos a tales campos en ambientes no controlados, se suministra la
Tabla que sigue. La exposición podría ocurrir en habitaciones o lugares de trabajo donde no hay expectativas de
superar los niveles suministrados por la mencionada tabla.
Podemos graficar los valores de MPE en términos de campo y densidad de potencia en función de la frecuencia:
Los valores de exposición en términos de intensidad de campo eléctrico y magnético son los valores obtenidos
de una promediación espacial sobre un área equivalente de un corte vertical del cuerpo humano (área
proyectada).
Estos valores (*) de densidad de potencia de onda equivalente, si bien no son apropiados para condiciones de
campo cercano, son comúnmente utilizadas como una conveniente comparación con MPEs en altas frecuencias y
son las indicadas en algunos instrumentos en uso.
Del estudio de los valores de la última gráfica es posible proponer la siguiente estrategia de trabajo: 1- identificar
las fuentes de energía de RF en el medio ambiente y en la ubicación correspondiente, caracterizando cada una de
las fuentes en todos sus aspectos técnicos, como la frecuencia, la modulación, campo cercano o lejano, y
movilidad. 2- determinar en cada caso la intensidad del campo magnético y del campo eléctrico o la máxima
densidad de potencia (de acuerdo al rango de frecuencia), y en lo posible, mediante mediciones apropiadas, 3calcular el potencial límite de riesgo a la exposición humana, en un todo de acuerdo a las condiciones expuestas
para cada caso en la norma bajo estudio.
CONCLUSIONES
Numerosas normas de seguridad y recomendaciones para minimizar los efectos de la exposición humana a
campos de radiofrecuencia (RF), existen actualmente en el mundo.
Las principales organizaciones emisoras de las mismas son la American Standars Institute (ANSI), la National
Council on Radiation Protección and Measurements (NCRP), el Institute of Electrical and Electronics Engineers
(IEEE) y la International Radiación Protection Association (IRPA).
Debe tenerse en cuenta que los límites establecidos por la ANSI/IEEE fueron derivados con el propósito de
protección de salud sin tener en cuenta los mecanismos de los efectos.
Cabe mencionar que en nuestro país se encuentra en vigencia la Resolución SC 530/2000 de la Secretaría de
Estado de Comunicaciones, la que a su vez, adopta los niveles establecidos en la Resolución 202/95 del
Ministerio de Salud y Acción Social.
De los valores obtenidos y graficados se concluye que los niveles adoptados por esta Resolución son más
conservadores que los establecidos por la norma IEEE C95.1, que es la que se ha adoptado en la mayoría de los
países del mundo.
Resulta imprescindible que las mediciones que se ejecuten en cada tipo de servicio resulten comparables por
medio de protocolos únicos de medición.
BIBLIOGRAFIA
IEEE, April 27, 1992.
Norma IEEE C95.1-1991 (IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio
Frecuency Electromagnetic Fields, 3 KHz to 300 GHz).
Health Canada
Limits of Human Exposure to Radiofrecuency Electromagnetic Fields in Frequency Range from 3 kHz to 300
GHz. Safety Code 6. Minister of Public Works and Government Services, Canada 1999.
Ing. Víctor Padula Pintos, Ing. Benito Alvarez Ovide, Ing. Claudio Marcelo Muñoz, Ing. Roxana Saint Nom
Radiaciones no ionizantes
Coordenadas - COPITEC Año XV Nº 55 (Ago-2001).