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ESTUDIO Y ELABORACIÓN DE UNA METODOLOGÍA PARA LA ME DICIÓN DE
LAS INTENSIDADES DE LAS SEÑALES ELECTROMAGNÉTICAS P ARA
DETERMINAR EL CUMPLIMIENTO DE LAS NORMAS SOBRE SALU D
HUMANA
CARLOS PRIETO BRAND.
JORGE PÉREZ LUGO.
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE ELECTRÓNICA
BOGOTÁ, D. C.
2005
ESTUDIO Y ELABORACIÓN DE UNA METODOLOGÍA PARA LA ME DICIÓN DE
LAS INTENSIDADES DE LAS SEÑALES ELECTROMAGNÉTICAS P ARA
DETERMINAR EL CUMPLIMIENTO DE LAS NORMAS SOBRE SALU D
HUMANA
CARLOS PRIETO BRAND.
JORGE PÉREZ LUGO.
Trabajo de Grado para optar al título
de Ingeniero Electrónico
Director
JAIME RAMÍREZ ARTUNDUAGA
Ingeniero
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE ELECTRÓNICA
BOGOTÁ, D. C.
2005
Nota de aceptación:
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________ Firma del presidente del jurado
__________________________________ Firma del jurado
__________________________________ Firma del jurado
Bogotá, D. C. 20/11/2005
DEDICATORIA
Este proyecto está dedicado a mis padres, hermana y a mi novia quienes siempre me
mostraron su apoyo incondicional en los momentos difíciles de esta etapa de mi vida y
quienes nunca dudaron de mi capacidad y se mantuvieron siempre a mi lado.
JORGE PÉREZ LUGO
Este proyecto esta dedicado a mi familia por el apoyo incondicional y a Juan
Galindo el gran amigo de la USB.
CARLOS WILLIAM PRIETO BRAND
AGRADECIMIENTOS
A nuestro asesor el Ingeniero Electrónico Jaime Ramírez Artunduaga. Sin su
experiencia, guía, y consejo, las metas de este trabajo de grado habrían sido
mucho más difíciles de alcanzar.
También debemos expresar agradecimientos a los ingenieros Andrés Calvache
García y Gabriel Reina Moreno por su colaboración y aporte en el desarrollo de la
temática y el proyecto, por último a la Universidad de San Buenaventura sin
olvidar a su inmejorable personal docente.
TABL A DE CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN
1. PROBLEMA 1
1.1 TÍTULO 1
1.2 TEMA 1
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1
1.4 ANTECEDENTES 2
1.5 DESCRIPCION Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 3
2. JUSTIFICACIÓN 4
3. OBJETIVOS 5
3.1 GENERAL 5
3.2 ESPECÍFICOS 5
4. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA 6
4.1 ALCANCES 6
4.2 LIMITACIONES 6
5.1 MARCO LEGAL Y NORMATIVO 7
5.1.1. Estándar IEEE para los niveles seguros con respecto a la exposición
humana a campos electromagnéticos de radio frecuencia, 3 Khz a 300 Ghz. 8
5.1.2. Pautas para limitar la exposición a campos eléctricos, magnéticos y
electromagnéticos variables en el tiempo (hasta 300 Ghz) ICNIRP. 18
5.1.3. Pautas de la FCC para la exposición humana a campos electromagnéticos
de radio frecuencia 30
5.1.4. Límites de la exposición humana a campos electromagnéticos de radio
frecuencia en el rango entre 3 KHz y 300 GHz (Health Canada) 35
5.2 MARCO TEÓRICO 38
5.2.1. Campos electromagnéticos 38
5.2.2. Campo eléctrico 39
5.2.3 Campo magnético 39
5.2.4. Espectro electromagnético 40
5.2.5. Microondas 42
5.2.6. Ventajas de los radioenlaces de microondas comparados con los sistemas
de línea metálica 44
5.2.7. Desventajas de los radioenlaces de microondas comparados con los
sistemas de línea metálica 44
5.2.8 Propagación de microondas 45
5.2.9. Antena. 46
5.2.10. Tipos de antenas 46
5.2.11. Radiación ionizante 47
5.2.12. Radiación no ionizante 47
5.2.13. Reflexión, absorción, transmisión 47
6. METODOLOGÍA 49
6.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD / CAMPO
TEMÁTICO DEL PROGRAMA 50
6.2 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 50
6.2.1 Medición con instrumentos 500
6.2.2 Encuesta 51
6.3 POBLACIÓN Y MUESTRA 51
6.3.1 HIPOTESIS 52
6.4 VARIABLES 52
6.4.1. Independiente 52
6.4.2. Dependientes 52
7. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 53
7.1 COMPORTAMIENTO DE LAS VARIABLES PROPIAS DE LAS SEÑALES
ELECTROMAGNÉTICAS 53
7.1.1 Cálculos reales de la estación de comunicaciones modelia segunda etapa 53
7.1.2. Tabla de resultados 55
7.1.3. Torre de comunicación 56
7.1.4. Características técnicas de las antenas instaladas en la torre de
comunicación 57
7.2 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS ENCUESTA 59
7.3 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS DE LA ESTACIÓN DE
COMUNICACIONES DEL BARRIO MODELIA SEGUNDA ETAPA. 60
8. DESARROLLO INGENIERIL 61
8.1 PASO PREVIO A LAS MEDICIONES 61
8.1.1. Factores de entorno de las estaciones 61
8.1.2. Factores radioeléctricos 62
8.2 TOMA DE MEDICIONES 62
8.2.1. Primer paso de medición: vista rápida del entorno radioeléctrico 62
8.2.2. Segundo paso de medición: Medida selectiva en frecuencia 63
8.2.3. Tercer paso de medición: Investigación detallada 63
8.3 PASO UNO: VISTA RÁPIDA DEL ENTORNO ELECTROMAGNÉTICO 63
8.3.1. Equipos a utilizar en la medición 64
8.3.2. Calibración del equipo 65
8.3.3. Procedimiento de medida 65
8.4. SEGUNDA PASO: MEDIDA SELECTIVA EN FRECUENCIA 67
8.4.1. Equipos de medida 67
8.4.2. Procedimiento de medida 68
8.5. TERCER PASO: INVESTIGACIÓN DETALLADA 70
8.5.1. Equipos de medida y procedimiento de medida 70
8.6 PLANOS 71
8.6.1. Plano barrió modelia Segunda etapa 71
8.6.2. Vista lateral torre estacion barrio modelia segunda etapa 72
9. CONCLUSIONES 73
10. RECOMENDACIONES 75
BIBLIOGRAFÍA 76
ANEXOS 77
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1: Campos electromagnéticos para ambientes controlados. 9
Tabla 2: Corrientes de Rf inducidas y de contacto para ambientes controlados. 9
Tabla 3: Campos electromagnéticos para ambientes no controlados. 13
Tabla 4: Corrientes de inducidas y de contacto para ambientes no controlados 13
Tabla 5: Restricciones básicas para campos eléctricos y magnéticos dependientes
del tiempo para frecuencias hasta 10 GHz 22
Tabla 6: Niveles de referencia para exposición ocupacional a campos EM
dependientes del tiempo (Valores rms sin perturbación) 25
Tabla 7: Niveles de referencia para exposición del público general a campos EM
dependientes del tiempo (valores rms sin perturbación) 26
Tabla 8: Niveles de referencia para corrientes de contacto variables producidas
por objetos conductores 27
Tabla 9. Niveles de referencia para la corriente inducida en cualquier extremidad a
frecuencia entre 10 MHz y 10 GHz 27
Tabla 10: Límites para exposición ocupacional / exposición controladas 33
Tabla 11: Límites para exposiciones a la población general / exposición no
controlada 33
Tabla 12: Clasificación de frecuencias, usos de las bandas de radio. 41
Tabla 13: Banda espectral de las microondas 45
Tabla 14: Límites operativos de exposición laboral a RF-MO 55
Tabla 15: Resultados de las mediciones 55
Tabla 16: Especificaciones electrónicas de la antena SPD2-5.2 57
Tabla 17: Equipo medidor portátil de RF-MO con sondas isotrópicas sensibles a
campos Magnéticos o eléctricos 65
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1: Onda electromagnética. 38
Figura 2: Líneas de campo magnético de un imán en forma de barra 40
Figura 3: El espectro electromagnético 42
Figura 4: Reflexión, absorción y transmisión de una onda al pasar, de un medio,
a otro electromagnéticamente distinto 48
Figura 5: Torre de comunicación ubicada en el barrio Modelia. 56
Figura 6: Parámetros de radiación de una antena a una frecuencia de 5.75 GHz 58
Figura 7: Sondas de campos electromagnéticos. 64
Figura 8: Niveles de referencia paso 1 67
Figura 9: Nivel de referencia paso 2 69
Figura10: Niveles de referencia múltiples frecuencias paso 2 69
Figura 12: Niveles de referencia componentes espectrales 70
Figura 13: Plano modelia segunda etapa. 71
Figura 14: Vista lateral estación de comunicaciones barrio modelia segunda
etapa 72
LISTA DE ANEXOS
A. Encuesta 77
B. Fotografías torre estación de comunicaciones EA AB barrio Modelia 78
C. Criterios de ICNIRP para el establecimiento de fac tores de Seguridad en
sus restricciones básicas 81
GLOSARIO
ANCHO DE BANDA : Es el rango de frecuencia que se pueden transmitir con
razonable fidelidad.
ANTENA : Es un circuito eléctrico formado por autoinducción, capacidad y
resistencia, cuyas dimensiones son de orden comparable a la longitud de onda
correspondiente a la frecuencia de la corriente alterna de alta frecuencia que lo
atraviesa.
ANTENA DIRECCIONAL: Una antena que radia energía de forma eficiente en
una dirección determinada.
ANTENA OMNIDIRECCIONAL: una antena que radia más o menos
uniformemente en un ángulo de 360º en el plano horizontal. Antena de baja
ganancia. Las antenas de varilla o de látigo son omnidireccionales.
BANDAS DE FRECUENCIA: Son las frecuencias de trabajo de los terminales de
radio, aprobada por el Ministerio de Comunicaciones.
DAS: Débit d'Absortion Spécifique.
DENSIDAD DE POTENCIA: Es la medida de la potencia radiada que llega a una
superfície unitaria. La unidad de medida es el watt por metro cuadrado (W/m2). No
obstante a veces se usa el miliwatt por centímetro cuadrado (mW/cm2). 1 mW/cm2
es equivalente a 10 W/m2.
∈∈∈∈o: Permitividad absoluta del aire = 10-9 / 36 π farad/m
ICNIRP: International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection.
IEEE: Institute of Electrical electronic Engineers.
Kb/s : Kilo-bits per second.
KHz: Kilo-hertz (kilo = 10^3).
MICROONDAS : Son ondas de radio de alta frecuencia y longitud de onda muy
corta, se denomina así la porción del espectro electromagnético que cubre las
frecuencias entre aproximadamente 3 Ghz y 300 Ghz (1 Ghz = 10^9 Hz), que
corresponde a la longitud de onda en vacío entre 10 cm. y 1mm.
MODULACIÓN : Proceso mediante el cual una señal que contiene información se
inserta en una segunda señal.
NRBP : National Radiation Protection Board.
PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Equivalente): Una medida que indica la
efectividad de un radiador para concentrar la energía emitida en una dirección.
RADIOFRECUENCIA (RF): ondas electromagnéticas con frecuencias
comprendidas entre los 3 kHz (3000 Hz) y los 300 GHz (3 x 1011 Hz). A veces se
distingue entre radiofrecuencias, entre 3 kHz y 1 GHz, y microondas, entre 1 GHz
y 300 GHz.
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA : es una combinación de campos eléctricos
y magnéticos oscilantes y perpendiculares entre sí que se propagan a través del
espacio transportando energía de un lugar a otro.
SAR (Specific Absorption Ratio): Una medida de la velocidad a la que se
absorbe la energía electromagnética por un objeto expuesto. SAR, medido en
W/kg es la cantidad básica a partir de la cual se derivan la mayoría de guías de
exposición modernas.
TAE: Tasa de Absorción Específica.
µo : permeabilidad absoluta del aire = 4 π · 10-7 henry/m
INTRODUCCIÓN
El aumento de necesidades de comunicación, ha establecido un crecimiento en la
instalación de dispositivos de transmisión y recepción de señales de RF y
microondas provocando una constante preocupación por parte de la población
cercana a los sitios donde estas son instaladas. Diversas organizaciones han
publicado guías que indican la limitación de exposición de la población a este tipo
de señales, entre estas la norma IEEE C95.1 y las recomendaciones del National
Council on Radiation Protection (NCRP) en EEUU, International Commission on
Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP), y el National Radiation Protection
Board (NRBP) en Gran Bretaña quienes han marcado los límites sobre los cuales
este tipo de señales son perjudiciales para el ser humano.
Cabe resaltar que la marcada diferencia topográfica entre cada uno de las
ubicaciones de estos dispositivos radiantes implica un estudio que demuestre que
para esa región y características particulares las señales electromagnéticas están
por dentro de los parámetros establecidos.
Como ingenieros electrónicos enfocados en un entorno de las telecomunicaciones,
podemos identificar los fenómenos físicos y eléctricos que dictan las pautas para
realizar un estudio determinado y al realizarlo conocer si éste permite dar un
concepto de aceptabilidad para la población basándonos en los parámetros que
las organizaciones médicas y científicas a nivel mundial han indicado.
Se busca por medio de este estudio, solicitado por la población dejar un
precedente para un futuro, que demuestre a la población de cualquier punto
geográfico, que su exposición a ondas de radiofrecuencia y microondas se
encuentra dentro de los límites no perjudiciales para la salud.
1
1. PROBLEMA
1.1 TÍTULO Estudio y elaboración de una metodología para la medición de las intensidades
de las señales electromagnéticas para determinar el cumplimiento de las
normas sobre salud humana.
1.2 TEMA Intensidad de señales electromagnéticas.
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Al igual que en otros países del continente, en Colombia se ha registrado en los
últimos años un incremento en la preocupación de los ciudadanos hacia temas
relacionados con los efectos nocivos derivados de la exposición involuntaria o
inconsciente a campos electromagnéticos.
Esta sensibilidad, que ha dado lugar a una percepción desmesurada de los
pretendidos riesgos de dichas exposiciones, ha sido alimentada por
informaciones alarmantes procedentes de fuentes no debidamente acreditadas.
Es por esta razón que la comunidad del conjunto Modelia segunda etapa, al
sentirse amenazada, solicita un estudio de la contaminación electromagnética
emitida por las antenas ubicadas en una estación de comunicaciones de la
Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá.
Sin embargo algunos estudios realizados, no arrojan los análisis que se
esperan den tranquilidad a la población circundante a estos dispositivos
generadores de campos electromagnéticos.
2
1.4 ANTECEDENTES La Asociación Colombiana de Ingenieros Electricistas, Mecánicos, Electrónicos
y afines, ACIEM publicó un comunicado de prensa titulado “Reglamentar la
exposición de colombianos a campos electromagnéticos, cuestión de salud
pública - Tomar medidas ahora, evitará daños futuros en la salud humana”. En
este comunicado se menciona que dados los posibles efectos nocivos, ACIEM
recomendó al Ministerio de Comunicaciones adoptar la Norma Internacional
UIT K-52, crear las Inspectorías de Telecomunicaciones y una Comisión
Interdisciplinaria (Médicos e Ingenieros) de seguimiento al tema en los
próximos años. ACIEM considera que el tema merece un debate público y
subrayó que la idea no es `parar` la tecnología sino que ésta conviva
razonablemente con los colombianos tal como se ha actuado en otros países.
Por otra parte como referencia se tiene que hace más de un año el Grupo de
Investigación RadioGIS, apoyado por la Escuela de Ingenierías Eléctrica,
Electrónica y Telecomunicaciones de la UIS, vienen realizando junto con otros
grupos de investigación del país estudios sobre las irradiaciones
electromagnéticas en ambientes abiertos a altas frecuencias, y sobre los
niveles aceptables de absorción de estas irradiaciones para los seres
humanos. Estos estudios son motivados no solo por la inquietud académica
sobre el tema, sino también por las dudas generadas en las comunidades de la
ciudad de Bucaramanga y de otras regiones del país ante la instalación de una
gran cantidad de estaciones de radiocomunicación.1
__________________________________
1 www.aciem.org
3
1.5 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Frente a la constante preocupación de la población del conjunto Modelia
segunda etapa con respecto a los riesgos a los que puede estar expuesta su
salud luego de la instalación de un conjunto de antenas de transmisión y
recepción en el espectro de las microondas para la central de comunicaciones
de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, solicitaron que se de
muestre que la radiación emitida por las antenas no estén afuera de los limites
permitidos para la salud humana según las normas a las que este acogida la
Comisión de Regulación de Telecomunicaciones.
Dado el planteamiento anterior se propone la investigación que permite verificar
si: ¿Realmente se cumplen las normas sobre salud pública frente a la
contaminación electromagnética?
Se espera como resultado de este estudio diseñar una metodología de
medición de intensidades electromagnéticas que contribuya a despejar las
incertidumbres sobre los eventuales riesgos para la salud derivados de la
exposición del ciudadano a campos electromagnéticos.
4
2. JUSTIFICACIÓN
Teniendo en cuenta que las comunicaciones en nuestro país comienzan a
consolidarse y a extenderse cada día; convirtiéndose así en aplicativas
herramientas útiles y primordiales para uso de las sociedades; esto debido a
los miles de bienestares que les brinda con la prestación de muchos servicios
de microondas tales como la telefonía móvil celular, usada hoy en día por un
80% de la totalidad de personas en el mundo entero; todo esto por las miles de
características técnicas y de bien común que ofrece las tecnologías a altas
frecuencias.
Detrás de todas estas maravillas ya se empiezan a tejer rumores sobre lo
referente a los daños y perjuicios en la salud de las personas, todo a causadas
de la propagación de las ondas de microondas a altas intensidades, radiadas
por las antenas instaladas en las torres de las estaciones de comunicación
ubicadas en las zonas urbanas de la ciudad.
Por ello dado que el bien común prima sobre el particular, es de vital
importancia realizar las mediciones de intensidad de campo electromagnético
emitido por una estación de comunicaciones en un barrio de la ciudad, de
manera tal que dicha investigación sirva para elaborar una metodología,
propuesta para determinar la toma de medición de intensidades para cualquier
estación y de esta forma dar cumplimento a lo reglamentado por las normas
acogidas en nuestro país, y de esta forma dar respuesta a la constate
preocupación de la población residente en el barrio Modelia segunda etapa
frente a la supuesta contaminación electromagnética producida por una
estación de comunicaciones perteneciente a la Empresa de Acueducto y
Alcantarillado de la ciudad de Bogotá.
5
3. OBJETIVOS
3.1 GENERAL
Elaborar una propuesta de metodología para las mediciones necesarias de las
señales electromagnéticas emitidas por un conjunto de antenas de transmisión
y recepción de microondas, que permita determinar si las radiaciones cumplen
las normas sobre protección de la salud pública.
3.2 ESPECÍFICOS
Conocer los tipos de radiaciones a las que se expone las comunidades
circundantes a las estaciones de comunicaciones y antenas.
Identificar las normas que regulan los límites permitidos para la ubicación
de antenas de altas frecuencias cercanas a la población.
Determinar que los patrones de emisión electromagnéticos estén dentro de
lo establecido en la normatividad impuesta por la Comisión Reguladora de
Telecomunicaciones y el Ministerio de Comunicaciones.
Elaborar una metodología de medición de las intensidades de señales
electromagnéticas.
Diseñar un informe con los resultados obtenidos en el trabajo de campo
tomado de la estación de comunicaciones que existe en el barrio Modelia.
Recomendar procedimientos generales para asegurar que la exposición del
público en general en cercanías a dispositivos de microondas no sea mayor
que los niveles especificados en el código.
6
4. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
4.1 ALCANCES
El proyecto abarca la identificación de los fenómenos y características de las
señales de radio frecuencia y microondas, estableciendo un patrón de medición
que compara los estándares proporcionados por los estudios de investigación
realizados por los entes internacionales; de tal manera que los resultados
obtenidos serán entregados en un informe a la población directamente
interesada al igual que a la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá
propietaria de los equipos de transmisión y recepción instalados en el barrio
Modelia segunda etapa.
Se entregara un trabajo comparativo de los valores de referencia y los
encontrados en la medición, los resultados serán confrontados con los
reglamentados por las normatividades adoptadas para Colombia, determinado
así el cumplimiento o incumplimiento a cada una de las normas; proporcionado
un diagnostico de bienestar o riesgo para las personas que habitan el barrio y
quienes son las directamente expuestas a las radiaciones que emiten los
equipos de comunicaciones allí instalados.
4.2 LIMITACIONES
Desafortunadamente el costo de los diferentes instrumentos para la medición
de la intensidad electromagnética, es relativamente elevado, se realizo la toma
de mediciones con equipos alquilados por una empresa interventora dueña de
las sondas, necesarias para el desarrollo de esta investigación; básicamente
como resultado de estas mediciones se entregará un informe con un porcentaje
de error mínimo y acertado con respecto al cumplimiento de las normas
correspondientes a la temática sobre salud pública que produce preocupación
a los habitantes del barrio Modelia segunda etapa de esta ciudad.
7
5. MARCO DE REFERENCIA
5.1 MARCO LEGAL Y NORMATIVO
Varias organizaciones han definido límites para la exposición humana a los
campos de RF. Entre ellas el IEEE , el NCRP , la ICNIRP y en Gran Bretaña el
NRPB . Además, hay también varias regulaciones gubernamentales que están
generalmente basadas en las guías y normas citadas. Estas guías definen
valores ligeramente distintos entre ellas y tienen otras peculiaridades, pero a
las frecuencias usadas por la mayoría de dispositivos de comunicación de RF
todas son similares.
La mayoría de recomendaciones especifican dos conjuntos de límites, para
exposición ocupacional y del público. En el caso particular de la norma IEEE-
C95.1-1991 se distingue entre entornos "controlados" (cualquier lugar donde
las personas son conscientes que están sometidas a radiaciones de RF) e
"incontrolados". La mayoría de guías definen límites que son cinco veces
menores para entornos "incontrolados" (exposición para el público) que para
entornos "controlados" (exposición ocupacional) en el margen de frecuencias
hasta 3000 MHz.
Todas estas normas contemplan también diferentes situaciones de exposición.
Entre ellas se distingue entre exposición de todo el cuerpo o de una región
(esta es la más relevante para los dispositivos de comunicación de RF).
También se especifican tiempos de promediado que varían de 6 a 30 minutos
(esto significa que exposiciones accidentales de duración menor que el tiempo
de promediado pueden tener un valor mayor que el límite). En el caso de la
IEEE-C95.1 se contempla además una exclusión para dispositivos de baja
potencia, de forma que para estos dispositivos no es necesario hacer medidas
para demostrar el cumplimiento con la norma (muchos dispositivos de
comunicación personal, incluyendo teléfonos móviles, estarían incluidos en
esta categoría).
8
Otras recomendaciones, como la de la ICNIRP o la FCC no contemplan
ninguna exclusión.
Todas estas guías de exposición han sido elaboradas por comisiones formadas
por científicos e ingenieros, que han revisado la literatura científica para
identificar posibles peligros de la exposición a energía de RF. Las guías más
importantes se han basado en la revisión exhaustiva de varios miles de
artículos científicos, que incluían estudios de ingeniería, investigaciones en
animales y cultivos celulares y estudios (epidemiológicos) en humanos. Las
normas fueron aprobadas sólo después de un largo proceso de revisión por
diversas partes interesadas, incluyendo el público en muchos casos.
5.1.1. Estándar IEEE para los niveles seguros con r especto a la exposición humana a campos electromagnéticos de rad io frecuencia, 3 Khz a 300 Ghz.
Máxima exposición permisible en ambientes controlad os (MPE)
Para la exposición humana a energía electromagnética de radio frecuencias
desde 3 kHz hasta 300 GHz en ambientes controlados, la MPE se da en la
Tabla 1 como función de la frecuencia en términos de las intensidades de
campo eléctrico (E) y magnético (H) rms, las densidades de potencia
equivalente en el espacio libre (S) y las corrientes corporales inducidas (I) que
pueden ser asociadas con la exposición a tales campos o con el contacto con
objetos expuestos a tales campos.
La exposición asociada con un ambiente controlado incluye aquella
experimentada por personas conscientes del potencial de exposición como
condición de trabajo, exposición de otros individuos conscientes o exposición a
consecuencia del tránsito incidental por áreas donde el análisis muestra que la
exposición puede estar por encima de los niveles dados en la Tabla 3 pero no
exceden los mostrados en la Tabla 1, y donde las corrientes de contacto
pueden exceder los valores en la Tabla 4, pero no los de la Tabla 2.
9
Tabla 1: Campos electromagnéticos para ambientes controlados.
Rango de frecuencia
(MHz)
Intensidad de campo Eléctrico
(V/m)
Intensidad de campo
magnético (A/m)
Densidad de potencia campo E, campo H (mW/cm²)
Tiempo de premediación [E²], [H²]
o S (min)
0.003−0.1 614 163 100.1000000 6
0.1−1.34 614 16,3/f 100,10000/ f² 6
3−30 1842/f 16,3/f 900/ f².10000/ f² 6
30−100 61,4 16,3/f 1, 10000/ f². 6
100−300 61,4 0.163 1 6
300−3000 − − f/300 6
3000−15000 − − 10 6
15000−300000 − − 10 616000/f1.2
Fuente: http//www.crt.gov.co
Tabla 2: Corrientes de Rf inducidas y de contacto para ambientes controlados.
Corriente máxima (mA) Rango de frecuencias
(MHz) A través de los
dos pies A través de un pie
Contacto
0.003−0.1 2000f 1000f 1000f
0.1−100 200 100 100
Fuente:http//www.crt.gov.co
En ambientes controlados el acceso debe ser restringido para limitar el valor
rms de la corriente de RF corporal (promediada sobre el intervalo
adecuado) como sigue:
1. Para individuos de pie sin contacto con objetos metálicos la corriente RF
inducida en el cuerpo, medida a través de cada pie, no excederá los siguientes
valores:
)1.0003.0(.1000 MhzffmAI ≤<=
I es el promedio sobre cualquier período de 1 segundo.
10
F es la frecuencia en Mhz
)1001.0(.1000 MhzffmAI ≤<= Sujeto a un límite superior de 500mA
I es la corriente RMS durante cualquier periodo de 6 minutos.
2. Para condiciones de posible contacto con objetos metálicos, donde
establecer o terminar el contacto no resulta en una chispa momentánea o en
alta densidad de corriente en la superficie de la piel que cause reacciones de
choque, dolor, quemaduras u otros daños a la piel, las corrientes de RF
máximas a través de una impedancia equivalente a la del cuerpo humano para
condiciones de contacto completo, siendo medidas con un medidor de corriente
de contacto, no excederán los siguientes valores:
)1.0003.0(.1000 MhzffmAI ≤<=
I es el promedio sobre cualquier periodo de 1 segundo.
f es la frecuencia en Mhz
)1001.0(.1000 MhzffmAI ≤<= Sujeto a un límite superior de 500mA
I es la corriente RMS durante cualquier periodo de 6 minutos.
∫ =≤=T
sTKhzfdtIT
I0
)1,100.(1
)360,100.(1
0
2 =>= ∫ TKhzfdtIT
IT
Los medios para satisfacer este límite de corriente pueden ser determinados
por el usuario de la MPE como mejor convenga. El uso de guantes protectores,
la prohibición de objetos metálicos o el entrenamiento del personal puede ser
suficiente para asegurar conformidad con este aspecto de la MPE en
ambientes controlados.
11
3. Las mediciones de corriente inducida no se requieren si la intensidad de
campo eléctrico promediado espacialmente no excede la MPE a frecuencias de
0.45 MHz o menos y no excede ciertos límites para frecuencias mayores que
0.45 MHz.
Las MPEs se refieren a valores de exposición obtenidos, mediante la
promediación espacial del cuadrado de los campos sobre un área
equivalente a la sección transversal vertical del cuerpo humano. En caso de
exposición parcial, los MPEs pueden relajarse como se indica más
adelante. En campos no uniformes, el valor pico espacial de intensidades
de campo pueden exceder los MPEs, si el valor promedio espacial se
mantiene dentro del límite especificado. Los MPEs pueden relajarse
también por referencia a los límites de SAR mediante cálculos o
mediciones apropiadas.
El MPE se refiere a valores promediados sobre cualquier período de 6
minutos, para frecuencias menores que 15 GHz y sobre períodos más
cortos para frecuencias mayores con un mínimo de 10 s para 300 GHz,
como se indica en la Tabla 1.
Para exposiciones de campo cercano a frecuencias menores que 300 MHz,
el MPE aplicable es dado en término de intensidad rms de campo eléctrico y
magnético, Por conveniencia, el MPE puede expresarse como la densidad
de potencia equivalente de onda plana, tal como se muestra en la Tabla 1.
Para campos mixtos o de banda ancha con un número de frecuencias para
las cuales hay valores diferentes de MPE, la fracción de MPE (en términos
de E y H o densidad de potencia S) ocasionada dentro de cada intervalo de
frecuencia debe determinarse y la suma de todas esas fracciones no
excederá la unidad. De manera similar, para corrientes inducidas mixtas o
de banda ancha en un número de frecuencias para las cuales hay valores
diferentes de MPE, la fracción de los límites de corriente inducida (en
12
términos de I) experimentadas dentro de cada intervalo de frecuencia debe
determinarse, y la suma de todas esas fracciones no excederá la unidad.
Para exposición a campos de radio frecuencia pulsados en el rango de 0.1
a 300 GHz, el valor pico temporal de el MPE en términos del campo E es
100kV/m.
Para exposiciones a campos de RF pulsados con duraciones de pulso
menores que 100 ms y frecuencias en el rango de 0.1 MHz a 300 GHz, el
MPE, en términos de la densidad de potencia pico para un pulso es el dado
por la Tabla 1 multiplicado por el tiempo de promediación en segundos y
dividido entre cinco veces el ancho de pulso en segundos. Esto es:
)(*5
)(*
ssoAnchodepul
somediaciontiempodeprMPEMPEpico =
Durante cualquier período igual al tiempo de promediación se permite un
máximo de 5 de tales pulsos, con un período de repetición de al menos 100
ms. Si no se cumple alguna de estas condiciones, se aplican los cálculos
normales de promediación temporal, excepto que durante cualquier período
de 100 ms la densidad de energía está limitada por la fórmula de arriba, es
decir:
5
)(*)(*
somediaciontiempodeprMPEssoanchodepulMPEpico =∑
MPE en ambiente no controlado La exposición asociada con ambientes no controlados es la ocasionada sobre
individuos sin conocimiento o control de su exposición. La exposición puede
ocurrir en viviendas o sitios de trabajo donde no se espera que los niveles de
exposición puedan exceder los listados en la Tabla 3 como función de la
frecuencia.
13
Tabla 3: Campos electromagnéticos para ambientes no controlados.
Tiempo de premediación [E] 2, [H]2 o
S (min)
Rango de frecuencia
s (MHz)
Intensidad de campo Eléctrico
(V/m)
Intensidad de campo
magnético (A/m)
Densidad de potencia campo
E, campo H (mW/cm²) [E]2,s [H]2
0.003−0.1 614 163 100, 1000000 6 6
0.1−1.34 614 16.3/f 100, 10000/f2 6 6
1.34−3 16.3/f 180/f2, 10000/f2 F2/0.3 6 3−30 823.8/f 16.3/f 180/f2, 10000/f2 30 6
30−100 27.5 158.3/f 1.668 0.2, 940000/f3.336 30 0.0636f1.337 100−300 27.5 0.0729 0.2 30 30
300−3000 − − f/1500 30 3000−15000 − − f/1500 90000/f
15000−3000 − − 10 616000/f1.2
Fuente:http//www.crt.gov.co
Tabla 4: Corrientes de inducidas y de contacto para ambientes no contr olados
Corriente máxima (mA) Rango de frecuencias
(MHz) A través de los
dos pies A través de un pie
Contacto
0.003−0.1 900f 450f 450f
0.1−100 90 45 45
Fuente:http//www.crt.gov.co
En ambientes no controlados, donde individuos no familiarizados con el
fenómeno de corrientes RF inducidas tienen acceso, se recomienda tomar
precauciones para limitar dichas corrientes a valores no perceptibles
normalmente, así como para evitar la posibilidad de quemaduras de RF.
1. Para individuos de pie sin contacto con objetos metálicos la corriente RF
inducida en el cuerpo, medida a través de cada pie, no excederá los siguientes
valores:
)1.0003.0(.1000 MhzffmAI ≤<=
14
I es el promedio sobre cualquier periodo de 1 segundo.
f es la frecuencia en Mhz
)1001.0(.45.0 MhzffmAI ≤<= Sujeto a un límite superior de 220mA
I es la corriente RMS durante cualquier periodo de 6 minutos.
2. Para condiciones de posible contacto con objetos metálicos, donde
establecer o terminar el contacto no resulta en una chispa momentánea o en
alta densidad de corriente en la superficie de la piel que cause reacciones de
choque, dolor, quemaduras u otros daños a la piel, las corrientes RF máximas
a través de una impedancia equivalente a la del cuerpo humano para
condiciones de contacto completo, siendo medidas con un medidor de corriente
de contacto, no excederán los siguientes valores:
)1.0003.0(.450 MhzffmAI ≤<=
I es el promedio sobre cualquier periodo de 1 segundo.
f es la frecuencia en Mhz
)1001.0(.45 MhzffmAI ≤<= Sujeto a un límite superior de 220mA
I es la corriente RMS durante cualquier periodo de 6 minutos.
∫ =≤=T
sTKhzfdtIT
I0
)1,100.(1
)360,100.(1
0
2 =>= ∫ TKhzfdtIT
IT
3. Las mediciones de corriente inducida no se requieren si la intensidad de
campo eléctrico promediado espacialmente no excede la MPE a frecuencias de
0.2 MHz o menos y no excede ciertos límites para frecuencias mayores que 0.2
MHz.
15
Los MPE se refieren a valores de exposición obtenidos mediante la
promediación espacial del cuadrado de los campos sobre un área
equivalente a la sección transversal vertical del cuerpo humano. En caso de
exposición parcial, los MPEs pueden relajarse como se indica más
adelante. En campos no uniformes, el valor pico espacial de intensidades
de campo pueden exceder los MPEs si el valor promedio espacial se
mantiene dentro del límite especificado. Los MPEs pueden relajarse
también en referencia a los límites de SAR mediante cálculos o mediciones
apropiadas como se indica en las exclusiones.
El MPE se refiere a valores promediados sobre cualquier período entre 6 y
30 minutos para frecuencias menores que 3 GHz y sobre períodos más
cortos para frecuencias mayores con un mínimo de 10 s para 300 GHz.
Para exposiciones de campo cercano a frecuencias menores que 300 MHz,
el MPE aplicable es dado en término de intensidad rms de campo eléctrico y
magnético. Por conveniencia, el MPE puede expresarse como la densidad
de potencia equivalente de onda plana.
Para campos mezclados o de banda ancha con un número de frecuencias
para las cuales hay valores diferentes de MPE, la fracción de MPE (en
términos de E2 y H2 o densidad de potencia S) experimentada dentro de
cada intervalo de frecuencia debe determinarse y la suma de todas esas
fracciones no excederá la unidad. De manera similar, para corrientes
inducidas mixtas o de banda ancha en un número de frecuencias para las
cuales hay valores diferentes de MPE, la fracción de los límites de corriente
inducida (en términos de I2) experimentadas dentro de cada intervalo de
frecuencia debe determinarse, y la suma de todas esas fracciones no
excederá la unidad.
Para exposición a campos de radio frecuencia pulsados en el rango de 0.1
a 300 GHz, el valor pico temporal de el MPE en términos del campo E es
100kV/m. Para exposiciones a campos de RF pulsados con duraciones de
16
pulso menores que 100 ms y frecuencias en el rango de 0.1 MHz a 300
GHz, el MPE, en términos de la densidad de potencia pico para un pulso es
el dado por la Tabla 3 multiplicado por el tiempo de promediación en
segundos y dividido entre cinco veces el ancho de pulso en segundos. Esto
es:
)(*5
)(*
ssoAnchodepul
somediaciontiempodeprMPEMPEpico =
Durante cualquier período igual al tiempo de promediación se
permite un máximo de 5 de tales pulsos, con un período de repetición de al
menos 100 ms. Si no se cumple alguna de estas condiciones, se aplican los
cálculos normales de promediación temporal, excepto que durante cualquier
período de 100 ms la densidad de energía está limitada por la fórmula de
arriba, es decir:
5
)(*)(*
somediaciontiempodeprMPEssoanchodepulMPEpico =∑
Exclusiones ambiente controlado Para frecuencias entre 100 kHz y 6 GHz, el MPE en ambientes no controlados
para intensidad de campos electromagnéticos puede excederse si:
Se puede demostrar mediante técnicas apropiadas que la condición de
exposición produce tasas de absorción por debajo de 0.4W/kg promediado
sobre todo el cuerpo y SAR espacial pico no mayor que 8W/kg promediado
sobre cualquier gramo de tejido (definido como el volumen de tejido en la
forma de un cubo), excepto por manos, muñecas, pies y tobillos, donde la
SAR pico espacial no debe exceder 20 W/kg, promediado sobre cualquier
masa de 10 g de tejido en la forma de un cubo; Las corrientes inducidas en
el cuerpo no sobrepasan el MPE dado en la Tabla 1. Se debe reconocer
regiones del cuerpo donde un volumen de 1 o10 cm3 contiene una masa
significativamente menor que 1 o 10 g respectivamente debido a cavidades
con aire encerrado. Para esas regiones, la potencia absorbida debe
17
dividirse entre la masa real dentro del volumen para obtener el SAR pico
espacial. La SAR se promedia sobre cualquier intervalo de 6 minutos. Por
encima de 6 GHz se permite la relajación del MPE bajo condiciones de
exposición parcial. A frecuencias entre 0.003 MHz y 0.1 MHz la anterior
exclusión no aplica. Sin embargo, el MPE en ambientes controlados puede
aún excederse si puede mostrarse que la densidad de corriente rms pico
promediada sobre cualquier área de 1 cm2 de tejido en 1 s no excede 35 f
mA/cm2, donde f es la frecuencia en MHz.
Exclusiones ambiente no controlado Para frecuencias entre 100 kHz y 6 GHz, el MPE en ambientes no controlados
para intensidad de campos electromagnéticos puede excederse si:
Se puede demostrar mediante técnicas apropiadas que la condición de
exposición produce tasas de absorción por debajo de 0.4W/kg promediado
sobre todo el cuerpo y SAR espacial pico no mayor que 8W/kg promediado
sobre cualquier gramo de tejido (definido como el volumen de tejido en la
forma de un cubo), excepto por manos, muñecas, pies y tobillos, donde la
SAR pico espacial no debe exceder 20 W/kg, promediado sobre cualquier
masa de 10 g de tejido en la forma de un cubo; y las corrientes inducidas en
el cuerpo no sobrepasan el MPE dado. Se debe reconocer regiones del
cuerpo donde un volumen de 1 o10 cm3 contiene una masa
significativamente menor que 1 ó 10 g respectivamente debido a vacíos.
Para esas regiones, la potencia absorbida debe dividirse entre la masa real
dentro del volumen para obtener el SAR pico espacial. Los tiempos de
promediación para la SAR se indican en la Tabla 3. Por encima de 6 GHz
se permite la relajación del MPE bajo condiciones de exposición parcial. A
frecuencias entre 0.003 MHz y 0.1 MHz la anterior exclusión no aplica. Sin
embargo, el MPE en ambientes no controlados puede aún excederse si
puede mostrarse que la densidad de corriente rms pico promediada sobre
cualquier área de 1 cm2 de tejido en 1 s no excede 15.7 f mA/cm2, donde f
es la frecuencia en MHz.
18
5.1.2. Pautas para limitar la exposición a campos e léctricos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo (hasta 300 Ghz) ICNIRP. Los principios presentados tienen como objetivo limitar la exposición a campos
electromagnéticos para evitar los efectos adversos sobre la salud que se
conocen hasta ahora. Se dan dos tipos de principios:
Restricciones básicas: Restricciones a la exposición a campos EM que varían
en el tiempo basadas directamente en los efectos sobre la salud conocidos.
Dependiendo de la frecuencia, las cantidades físicas utilizadas para expresar
dichas restricciones son densidad de corriente, tasa de absorción específica de
energía (SAR) y densidad de potencia. Sólo la densidad de potencia en el aire
puede medirse fácilmente en individuos expuestos.
Niveles de referencia: Se proporcionan como una forma práctica de estimación
de la exposición a campos para determinar si las restricciones básicas podrían
ser excedidas. Algunos niveles de referencia se derivan de las restricciones
básicas relevantes utilizando mediciones o técnicas computacionales; algunos
consideran la percepción y efectos adversos indirectos de la exposición a EMF.
Las cantidades derivadas son intensidad de campo eléctrico (E), intensidad de
campo magnético (H), densidad de flujo magnético (B), densidad de potencia
(S) y corrientes a través de las extremidades (IL). Las cantidades que
consideran la percepción y otros efectos indirectos son la corriente de contacto
(IC) y, para campos en forma de pulsos, la absorción de energía específica
(SA). Mientras que el cumplimiento de los niveles de referencia garantiza la
satisfacción de las restricciones básicas, su incumplimiento no necesariamente
conduce a la violación de las restricciones.
Las recomendaciones para limitar la exposición se han desarrollado siguiendo
una completa revisión de toda la literatura científica publicada. Para establecer
las restricciones propuestas únicamente se utilizaron efectos establecidos. Se
consideró que la inducción de cáncer a largo plazo derivada de la exposición a
EMF no es un efecto establecido. Las pautas propuestas se basan en efectos
19
sobre la salud inmediata, a corto plazo, tales como la estimulación de nervios
periféricos y músculos, choques y quemaduras causadas al tocar objetos
conductores, y temperaturas elevadas en los tejidos como consecuencia de la
absorción de energía durante la exposición a EMF.
Los mecanismos de acople entre el cuerpo humano y EMF pueden ser directos
e indirectos. Los directos son: acople con campos E de baja frecuencia, acople
con campos M de baja frecuencia y absorción de energía de campos EM,
siendo este último significativo a partir de los 100KHz. Los mecanismos
indirectos son: corrientes de contacto que surgen cuando el cuerpo humano
tiene contacto con un objeto a diferente potencial eléctrico (uno de los dos está
cargado por un EMF), y el acople del campo con dispositivos utilizados por
individuos (internos y externos). Este último mecanismo no se considera aquí.
Pautas para limitar la exposición a EMF La exposición ocupacional (EO) consiste en la ocasionada bajo condiciones
conocidas sobre adultos que han sido entrenados al respecto, y por tanto
conocen bien el riesgo potencial y saben tomar las precauciones apropiadas.
En contraste, la exposición al público general (EP) es la ocasionada sobre
grupos de individuos de todas las edades y estados de salud, pudiendo
encontrarse entre ellos individuos particularmente susceptibles. En muchos
casos, los miembros del público no tienen conocimiento de su exposición a
EMF. Más aún, no puede esperarse que los miembros del público en general
tomen precauciones para minimizar o evitar la exposición. Estas
consideraciones llevan a la adopción de restricciones más estrictas para el
público que para el sector ocupacional.
Restricciones básicas y niveles de referencia Las restricciones sobre los efectos de la exposición se basan en efectos
establecidos sobre la salud y se denominan restricciones básicas.
Dependiendo de la frecuencia, las cantidades físicas utilizadas para especificar
las restricciones básicas de exposición a EMF son densidad de corriente, SAR
20
y densidad de potencia. La protección contra efectos adversos sobre la salud
requiere que dichas restricciones básicas no sean excedidas.
Los niveles de referencia de exposición se proporcionan para hacer la
comparación con valores medidos de cantidades físicas; la conformidad con
todos los niveles de referencia dados en esta pauta asegura la conformidad
con las restricciones básicas. Si los valores medidos superan los niveles de
referencia, esto no necesariamente implica que las restricciones básicas se
han excedido, sino que es necesario un análisis más detallado para evaluar la
conformidad con las restricciones básicas.
No hay información suficiente respecto de los efectos biológicos ni sobre la
salud de la exposición de humanos o animales a EMF para proporcionar una
base rigurosa que permita establecer factores de seguridad sobre todo el rango
de frecuencia y sobre todas las modulaciones posibles.
Restricciones básicas Diferentes bases científicas se utilizaron en el desarrollo de las restricciones de
exposición básicas para varios rangos de frecuencia:
1Hz-10MHz – La restricción se da en densidad de corriente para prevenir
efectos en las funciones del sistema nervioso.
100kHz-10GHz – Se da en SAR para prevenir el sobrecalentamiento total
del cuerpo y el calentamiento localizado de tejidos; de 100kHz-10MHz las
restricciones se dan en densidad de corriente y SAR.
10GHz-300GHz – Se dan en densidad de potencia para prevenir el
calentamiento excesivo en los tejidos cerca o en la superficie del cuerpo.
Desde unos pocos Hz a 1kHz, para niveles de densidad de corriente inducida
de mayores que 100mA/m2, los umbrales para cambios agudos en la
21
excitabilidad del sistema nervioso central y otros efectos agudos como
inversión del potencial visualmente evocado son excedidos. En vista de estas
consideraciones de seguridad, se decidió que, para frecuencias en el rango de
4Hz a 1kHz, la exposición ocupacional debe limitarse a campos que inducen
densidades de corriente menores que 10mA /m2 usando un factor de seguridad
10. Para el público general se aplica un factor adicional de 5, dando una
restricción de exposición de 2mA/m2. Por debajo de 4Hz y por encima de 1kHz
la restricción básica aumenta progresivamente, correspondiendo al incremento
en el umbral para la estimulación nerviosa en esos rangos de frecuencia.
Los efectos sobre la salud y biológicos establecidos para el rango entre 10MHz
y unos pocos GHz son consistentes con respuestas a un incremento de 1ºC en
la temperatura corporal. Este incremento resulta de la exposición de individuos
bajo condiciones ambientales moderadas a un SAR aproximado de 4W/kg
promediado sobre todo el cuerpo durante alrededor de 30 minutos. Por tanto se
ha elegido un SAR de 0.4W/kg como la restricción que provee una protección
adecuada para la exposición ocupacional.
Para el público general se utiliza un factor de seguridad adicional, resultando
un límite de 0.08W/kg.
A bajas frecuencias hay pocos datos que relacionen corrientes transitorias con
efectos sobre la salud. Por tanto ICNIRP recomienda que las restricciones
sobre densidades de corriente inducidas por campos transitorios o picos se
consideren como valores instantáneos que no deben promediarse en el tiempo.
22
Tabla 5: Restricciones básicas para campos eléctricos y mag néticos dependientes del tiempo para frecuencias hasta 10 GHz
Característica de la
exposición
Rango de frecuencia
Densidad de
corriente para la
cabeza y el tronco (mA/m 2)
SAR promedio
de cuerpo
completo (W/m2)
SAR localizado (cabeza y tronco) (W/m2)
SAR localizado
(W/m2)
Hasta 1 Hz 40 − − −
1Hz−4Hz 40/f − − −
4Hz−1KHz 10 − − −
1KHz−100KHz f/100 − − −
100KHz−10MHz f/100 0.4 10 20
Exposición ocupacional
10MHz−10GHz − 0.4 10 20
Hasta 1 Hz 8 − − −
1Hz−4Hz 8/f − − −
4Hz−1KHz 2 − − −
1KHz−100KHz f/500 − − −
100KHz−10MHz f/500 0.08 2 4
Exposición publico en
general
10MHz−10GHz − 0.08 2 4
Fuente: http//www.crt.gov.co
Para frecuencias entre 10 GHz y 300 GHz la restricción básica de densidad de
potencia es de 10 W/m2 para exposición pública y 50 W/m2. La densidad de
potencia debe promediarse sobre cualquier área expuesta de 20 cm2 y
cualquier período de 68/f1.05 minutos (f en GHz) para compensar la decreciente
profundidad de penetración a medida que la frecuencia aumenta. La densidad
de potencia máxima espacial, promediada sobre cualquier cm2 debe ser menor
que 20 veces el límite dado, es decir, 200 W/m2.
Niveles de referencia Los niveles de referencia se dan para las condiciones de máximo acople del
campo con el individuo expuesto, proporcionando por tanto protección máxima.
Se supone que los niveles de referencia son los valores promediados
espacialmente sobre todo el cuerpo del individuo expuesto, pero con la
23
importante estipulación que las restricciones básicas en exposición localizada
no se excedan.
Las simplificaciones utilizadas para calcular los niveles de referencia a bajas
frecuencias no tuvieron en cuenta fenómenos tales como la distribución no
homogénea ni la anisotropía de la conductividad eléctrica y otros factores
relacionados con los tejidos de importancia para esos cálculos.
La dependencia entre la frecuencia y los niveles de referencia es consistente
con los datos disponibles sobre efectos biológicos y acople del campo con el
cuerpo humano.
Los modelos de campo magnético asumen que el cuerpo tiene una
conductividad homogénea e isotrópica, y aplican modelos simples de mallas
circulares conductivas para estimar corrientes inducidas en diferentes regiones
y órganos del cuerpo.
Para demostrar el cumplimiento de las restricciones básicas, los niveles de
referencia para los campos E y M deben considerarse separadamente y no
aditivamente, porque para propósitos de protección, las corrientes inducidas
por los campos E y M no son aditivas.
Hasta 1kHz, los niveles de referencia para campos eléctricos sobre el
público general son la mitad de los valores establecidos para exposición
ocupacional. El valor de 10 kV/m para 50Hz o 8.3kV/m para 60Hz en
exposición ocupacional incluye un margen de seguridad suficiente para
prevenir efectos estimulantes derivados de corrientes de contacto bajo
todas las condiciones posibles. El nivel elegido para el público fue la mitad
de los anteriores previene efectos adversos para más del 90% de los
individuos expuestos.
24
Hasta 100kHz los niveles de campo magnético para el público son 5 veces
menores que los dados para exposición ocupacional.
Entre 100kHz y 10 MHz los niveles de campo magnético para el público se
incrementaron con respecto a los dados en la pauta IRPA 1988. En dicha
pauta los niveles de referencia para H se calcularon a partir de los de E
utilizando la fórmula que los relaciona en la aproximación de campo lejano.
Estos niveles son demasiado conservativos, dado que los campos M a
frecuencias menores a 10 MHz no contribuyen significativamente al riesgo
de choques, quemaduras o efectos de carga superficial que forman la base
principal para limitar la exposición ocupacional a campos E en ese rango de
frecuencia.
En el rango 10 MHz a 10 GHz, los niveles de E y H para el público son
menores por un factor 2.2 que los establecidos para EO. El valor 2.2
corresponde a la raíz cuadrada de 5, que es el factor de seguridad entre las
restricciones básicas para EO y EP. Se utiliza la raíz para relacionar
intensidad de campo con densidad de potencia.
Entre 10 y 300 GHz, los niveles para EP se definen mediante la densidad
de potencia al igual que en las restricciones básicas, y son 5 veces menores
que para EO.
Aunque se tiene poca información disponible sobre la relación entre efectos
biológicos y valores pico de campos pulsados, se ha sugerido que para
frecuencias mayores que 100MHz Seq promediado sobre el ancho de pulso
no puede exceder 32 veces los niveles de referencia, o que las intensidades
de campo no excedan 32 veces los niveles de referencia para intensidad de
campo. Entre 0.3 GHz y varios GHz, y para exposición localizada de la
cabeza, con el fin de limitar o evitar efectos auditorios causados por
expansión termoelástica, la absorción específica 23 de los pulsos debe
limitarse. En este rango de frecuencia, el umbral de SA 4-16 mJ /kg para
producir este efecto corresponde, para pulsos de 30 us, a valores SAR pico
25
de 130-520 W/kg en el cerebro. Entre 100kHz y 10MHz, los valores pico
para las intensidades de campo se obtienen interpolando desde el pico de
1.5 veces en 100kHz al pico de 32 veces en 10 MHz.
Para los niveles EO y EP, algunos cambios en la función ocurren en valores
diferentes de frecuencia para cada uno. Esto es consecuencia de la
variación en los factores utilizados para derivar los niveles de referencia
para EP, mientras que la dependencia de la frecuencia se mantiene igual
para EO y EP.
Tabla 6: Niveles de referencia para exposición ocupacional a campos EM dependientes del tiempo (Valores rms sin perturbación)
Rango de frecuencia (MHz)
Intensidad de
campo Eléctrico
(V/m)
Intensidad de campo
magnético (A/m)
Densidad de flujo magnético
B(µT)
Densidad de potencio de onda plana equivalente
Seq(w/m2) Hasta 1H − 1.63x105 2x105 −
1Hz- 8Hz 20000 1.63x105/f2 2x105/f −
8Hz- 25Hz 20000 2x104/f 2,5x104/f −
25Hz- 0.28KHz 500/f 20/f 25/f −
0.8KHz- 65KHz 610 24.4 30,7 −
65KHz- 1MHz 610 1,6/f 2f −
1MHz- 10MHz 610/f 1,6/f 2f −
10MHz- 0.4GHz 61 0,16 0,2 10
0.4GHz-2GHz 3f1/2 0,08f1/2 0,01f1/2 f/40
2GHz- 300GHz 137 0,36 0,45 50
http//www.crt.gov.co
26
Tabla 7: Niveles de referencia para exposición del público gen eral a campos EM dependientes del tiempo (valores rms sin perturbación)
Rango de frecuencia
Intensidad de
campo eléctrico
E (V/m)
Intensidad de campo
magnético H(A/m)
Densidad de flujo
magnético B (mT)
Densidad de potencia
de onda plana equivalente Seq (W/m2)
Hasta 1 Hz - 3,2x104 4x104 -
1 Hz-8 Hz 10000 3,2x104 4x104/f2 -
8 Hz-25 Hz 10000 4000/f 5000/f -
25 Hz-0,8 kHz
250/f 4/f 5/f -
0,8 kHz-3 kHz
250/f 5 6,25 -
3 kHz-150 kHz
87 5 6,25 -
150 kHz-1 MHz
87 0,73/f 0,92/f -
1 MHz-10 MHz
87/f1/2 0,73/f 0,92/f
10 MHz-0,4 GHz
28 0,073 0,0092 2
0,4 GHz-2 GHz
1.375f1/2 0,0037f1/2 0,0046f2 f/200
2 GHz-300 GHz
61 0,16 0,2 10
Fuente:http//www.crt.gov.co
Niveles de referencia para corrientes de contacto e inducidas Hasta 110 MHz, lo que incluye la banda de radio FM, se dan los niveles de
referencia para corriente de contacto por encima de los cuales deben tenerse
precauciones para evitar choques y quemaduras. Dado que las corrientes de
contacto umbral que generan respuestas biológicas en niños y mujeres adultas
son aproximadamente la mitad y dos terceras partes de las dadas para los
27
hombres adultos, los niveles de referencia para el público general son un factor
2 veces menores que los de EO.
Para el rango de frecuencia 10-110 MHz, los niveles de referencia se
proporcionan como corrientes en las extremidades que son menores que las
restricciones básicas para SAR localizado.
Tabla 8: Niveles de referencia para corrientes de contacto var iables producidas por objetos conductores
Características de
la exposición
Rango de frecuencia
Corriente de
contacto máxima
(mA)
Hasta 2.5kHz 1
2.5kHz-100kHz 0.4f Exposición ocupacional
100kHz-100MHz 40
Hasta 2.5kHz 0.5
2.5kHz-100kHz 0.2f Exposición al
público general
100kHz-100MHz 20
Fuente: http//www.crt.gov.co
Tabla 9. Niveles de referencia para la corriente inducida e n cualquier extremidad a frecuencia entre 10 MHz y 10 Ghz
Características de la exposición
Corriente de
contacto máxima (mA)
Exposición ocupacional 100
Exposición al público general 45
Fuente: http//www.crt.gov.co
28
El nivel de referencia de la corriente inducida en cualquier miembro del cuerpo
en frecuencias entre 10 y 110 MHz es de 100mA para exposición ocupacional y
45 mA para exposición pública. Este valor está por debajo de la restricción
básica de SAR localizada.
Exposición simultánea a campos de múltiple frecuenc ia Es importante determinar si en situaciones de exposición simultánea a campos
de
diferentes frecuencias cada uno de estos tiene efectos aditivos con los de los
demás. La aditividad debe examinarse separadamente para los efectos de
estimulación eléctrica y térmica, y las restricciones básicas dadas abajo deben
cumplirse. Esas fórmulas funcionan para las frecuencias relevantes bajo
situaciones prácticas de exposición.
Para estimulación eléctrica, relevante en frecuencias de hasta 10MHz, las
densidades de corriente inducidas deben sumarse así:
1,
10
1
≤∑=
Mhz
Hzi ijl
ji
Para efectos térmicos, relevantes desde los 100 kHz, los valores de SAR y
densidad de potencia deben sumarse así:
110
100
300
10
1 ≤+∑ ∑= >
Ghz
KHzi
GHz
GHzi lS
S
SARl
SARi
Ji es la densidad de corriente inducida a la frecuencia i, JL,i es la restricción para
la
densidad de corriente en la frecuencia i dada por la Tabla 6, SARi es la tasa de
absorción específica causada por la exposición a la frecuencia i, SARL es el
límite dado en la Tabla 6, Si es la densidad de potencia a la frecuencia i, y SL es
el límite de la densidad de potencia entre 10 GHz y 300 GHz, es decir 10 W/m2.
29
Para la aplicación práctica de las restricciones básicas, debe aplicarse los
siguientes criterios respecto de los niveles de referencia de las intensidades de
campo.
Para efectos de densidad de corriente inducida y estimulación eléctrica,
relevantes para frecuencias de hasta 10 MHz, debe aplicarse los siguientes
dos requerimientos a los niveles de campo:
110
1
1
1 1.
1 ≤+ ∑∑>=
Mhz
MHzi
MHz
Hzi l a
Ei
E
E
110
65
65
1 2.
1 ≤+ ∑∑>=
Mhz
KHzi
KHz
Hzi l b
Hi
H
HEi
Ei es la intensidad de campo eléctrico a la frecuencia i, EL,i es el nivel de
referencia para el campo eléctrico en la frecuencia i dado por la Tabla 8, Hi
es la intensidad de campo magnético a la frecuencia i, HL,i es el nivel de
referencia para el campo magnético en la frecuencia i dado por la Tabla 8, a
es 87 V/m y b es 5 A/m. Estas constantes sólo son válidas para exposición
pública. Los valores constantes a y b se utilizan para frecuencias mayores
que 1 MHz para E y mayores que 65 kHz para H porque la suma se basa en
densidades de corriente inducidas y debe separarse de las consideraciones
térmicas.
Para los niveles EO y EP, algunos cambios en la función ocurren en valores
diferentes de frecuencia.Para consideraciones térmicas, relevantes por
encima de los 100 kHz, los siguientes dos requerimientos deben aplicarse a
los niveles de campo:
30
∑ ∑= >
≤
+
MHz
KHzi
KHz
MHzi EL
Ei
C
Ei1
100
300
1
22
11,
∑ ∑= >
≤
+
MHz
KHzi
KHz
MHzi HL
Hi
d
Hi1
100
300
1
22
11,
Donde c es 87/f1/2 V/m y d es 0.73/f A/m para exposición al público general
con f en MHz. Para corriente de extremidad y de contacto respectivamente,
se aplican los siguientes criterios
1
2110
10 ,
1 ≤
∑
=
MHz
MHzi ilI
I 1
110
1 ,
≤∑=
MHz
HzK kc
K
I
I
Siendo Ii la componente de corriente de miembro a la frecuencia i, IL,i el nivel
de referencia de corriente de miembro (45mA para exposición pública en la
banda de 10MHz–10MHz, Ik es la corriente de contacto en la frecuencia k, Ik
es la corriente de contacto en la frecuencia k e IC,k es el nivel de referencia
de corriente de contacto a la frecuencia k mostrado en la Tabla 9.
Las fórmulas de suma anteriores asumen los peores casos para campos de
fuentes múltiples. Como resultado, las situaciones típicas de exposición en
la práctica pueden requerir niveles de exposición menos restrictivos que los
dados.
5.1.3. Pautas de la FCC para la exposición humana a campos electromagnéticos de radio frecuencia
Las pautas de la FCC se basan en los criterios de exposición recomendados en
1986 por el consejo nacional para la protección contra la radiación y
mediciones de radiación (NRCP) y en el estándar desarrollado por el IEEE en
1991, posteriormente adoptado como estándar por el ANSI.
31
Las pautas de la FCC establecen límites de máxima exposición permisible para
exposición a la población general o exposición no controlada y para exposición
ocupacional o controlada. Los límites para la población general establecen la
máxima exposición a la cual la mayoría de la gente puede ser sometida. Esto
incluye el público en general, no asociado con la instalación y mantenimiento
de equipos de transmisión.
Bajo la categoría ocupacional se permiten límites de exposición mayores, pero
sólo a personas expuestas como consecuencia de su empleo (ingenieros de
radio, técnicos).
Para calificar como exposición controlada, las personas deben ser
completamente informadas del potencial de exposición (p. ej. mediante
entrenamiento), y deben ser capaces de controlar su exposición.
Adicionalmente, las personas que transitan por un lugar, conscientes del
potencial de exposición, pueden ser expuestos bajo el criterio ocupacional. Los
límites de MPE adoptados por la FCC incorporan un margen de seguridad
sustancial y se ha establecido que están bien por debajo de los niveles
generalmente aceptados como potencialmente nocivos para la salud.
La determinación de si una antena transmisora dada presenta un peligro
potencial para la salud no siempre es un asunto fácil. Varios factores
importantes deben ser considerados al hacer dicha determinación.
Estos incluyen: (1) ¿Cuál es la frecuencia de la señal transmitida? (2) ¿Cuál es
la potencia de operación de la estación de transmisión y cuánta es la potencia
que la antena radía realmente? (3) ¿Por cuánto tiempo estará alguien expuesto
a la señal RF a una distancia dada de la antena? (4) ¿Qué otras antenas se
encuentran en el área, y cuál es la exposición debida a ellas? Todos estos
aspectos se exploran a continuación.
32
Los límites de la MPE varían con la frecuencia debido a las diferentes
propiedades de absorción del cuerpo humano a diferentes frecuencias cuando
hay exposición de cuerpo completo a campos de RF. Para la mayoría de las
frecuencias utilizadas por los servicios inalámbricos, la medida más relevante
es densidad de potencia.
Los límites MPE para densidad de potencia son dados en términos de mW/cm2.
En la práctica, dado que no es realista medir separadamente la exposición de
cada centímetro cuadrado del cuerpo, la conformidad real con los límites debe
determinarse promediando espacialmente la exposición de una persona sobre
el área proyectada de un cuerpo humano adulto.
Intensidad de campo eléctrico e intensidad de campo magnético se utilizan
para medir exposición de campo cercano. Para frecuencias menores que 300
MHz, esas son las medidas de exposición más relevantes, y los valores de
densidad de potencia se dan principalmente como referencia. No obstante, la
evaluación de densidad de potencia equivalente de campo lejano puede aún
ser apropiada para evaluar la exposición en alguno de esos casos. Para
frecuencias mayores que 300 MHz sólo se necesitan evaluar una componente
del campo, y la exposición suele ser más fácil de caracterizar en términos de la
densidad de potencia. Los transmisores y antenas operando a frecuencias de
300 MHz y menores incluyen estaciones de radiodifusión, estaciones de
difusión de TV y ciertas instalaciones de servicios personales inalámbricos. La
mayoría de los servicios personales inalámbricos, incluyendo celulares y PCS,
a sí como algunas estaciones de difusión de TV operan a frecuencias mayores
que 300 MHz Los límites MPE se especifican como niveles de exposición
promedio temporal. Esto significa que la exposición puede promediarse durante
el tiempo específico (6 minutos para exposición ocupacional y 30 minutos para
exposición al público general)). Sin embargo, para el caso de exposición del
público general, la promediación temporal usualmente no se aplica debido a la
incertidumbre de las condiciones exactas de exposición y la dificultad del
control del tiempo de exposición. Por tanto, el enfoque
33
Conservativo típico es asumir que cualquier exposición RF al público general
será continua. Los límites dados por la FCC para la exposición a diferentes
frecuencias se muestran a continuación.
Tabla 10: Límites para exposición ocupacional / exposición controladas
Rango de frecuencia
(MHz)
Intensidad de
campo eléctrico
(V/m)
Intensidad de
campo magnético
(A/m)
Densidad de
potencia (mW/cm2)
Tiempo de promediación
(minutos)
0,3—3 614 1,63 100* 6
3—30 1842/f 4,89/f 900/f2 * 6
30—300 61,4 0,163 1 6
300—1500 -- -- f/300 6
1500—100000 -- -- 5 6
Fuente: http//www.crt.gov.co
Tabla 11: Límites para exposiciones a la población general / exposi ción no controlada
Rango de frecuencia
(MHz)
Intensidade
campo eléctrico
(V/m)
Intensidad de
campo magnético
(A/m)
Densidad de
potencia (mW/cm2)
Tiempo de promediación
(minutos)
0,3—3 614 1,63 100* 30
3—30 824/f 2,19/f 180/f2* 30
30—300 27,5 0,073 0,2 30
300—1500 -- -- f/1500 30
1500—100000 -- -- 1,0 30
Fuente: www:http//www.crt.gov.co
34
Es importante entender que los límites de la FCC se aplican acumulativamente
a todas las fuentes de emisiones RF que afectan un área dada. Un ejemplo
común ocurre cuando dos o más operadores inalámbricos han acordado
compartir el costo de construcción y mantenimiento de una torre, y colocar sus
antenas en la estructura conjunta. En tal caso la exposición total de las dos
instalaciones consideradas simultáneamente deben estar dentro de las pautas
de la FCC. De otra manera se requerirá una evaluación ambiental.
Instalaciones excluidas categóricamente La comisión ha determinado mediante cálculos y análisis técnicos que muchas
instalaciones, debido a su baja potencia o elevación sobre el suelo, son
inherentemente inofensivas, y por tanto tienen una probabilidad muy baja de
causar exposiciones humanas que excedan los límites dados por las pautas, y
los operadores de esas instalaciones son eximidos de tener que determinar
conformidad con los límites de manera rutinaria.
Las instalaciones que están excluidas categóricamente han sido claramente
establecidas, si una instalación está excluida categóricamente, un aspirante o
licenciado puede normalmente asumir conformidad con los límites dados por la
pauta. Sin embargo, un aspirante o licenciado debe evaluar y determinar la
conformidad para una instalación que de otra manera sería excluida
categóricamente si esto es específicamente solicitado por la FCC. De
determinarse implicaciones ambientales potenciales, debe tramitarse una
evaluación ambiental con la FCC.
Ninguna instalación de difusión de radio ni TV está excluida categóricamente.
Así, aspirantes y licenciados de instalaciones de difusión deben determinar
afirmativamente la conformidad de su instalación con las pautas antes de la
construcción, y después de cada modificación de la misma o renovación de
licencia. Con respecto a servicios personales inalámbricos, una instalación
celular se excluye categóricamente si la potencia radiada total efectiva (ERP)
de todos los canales operados por el licenciado en un sitio es 1000 Vatios o
35
menos. Si la instalación utiliza antenas sectorizadas, sólo se considera la
potencia radiada total efectiva en cada dirección.
En adición, una instalación celular es excluida categóricamente, sin importar su
potencia, si no está ubicada sobre una edificación y el punto más bajo de la
antena está al menos 10 metros sobre el suelo. Una antena de banda ancha
para PCS está categóricamente excluida si la potencia efectiva radiada total de
todos los canales operados por el licenciado en el sitio (o todos los canales en
una dirección cualquiera dada, en el caso de antenas sectorizadas) es 2000
Vatios o menos. Como en el caso de los celulares, otra manera de que una
instalación de PCS de banda ancha esté excluida es que el punto más bajo de
la antena esté al menos a 10 metros sobre el suelo.
El umbral de potencia para exclusión es más alto para PCS porque PCS
operan a una frecuencia mayor, donde los límites de exposición son menos
restrictivos que en la frecuencia de operación de los celulares.
5.1.4. Límites de la exposición humana a campos ele ctromagnéticos de radio frecuencia en el rango entre 3 KHz y 300 GHz (Health Canada) Los estudios de peligros potenciales para la salud humana derivados de la
exposición a campos EM de RF muestran que hay una necesidad de controles
al respecto.
La exposición a energía RF en cantidades mayores a los límites dados en este
código de seguridad pueden causar efectos adversos sobre la salud. El tipo y
extensión de los efectos depende no sólo de la intensidad del campo y la
duración de la exposición, sino también de otros factores varios tales como la
frecuencia, tipo de polarización, modulación y distancia de la fuente.
Los límites se establecieron a partir de una revisión de los experimentos
realizados en los últimos 30 años sobre organismos biológicos, incluyendo
humanos, animales y sistemas celulares. Los límites recomendados en este
36
código se han establecido al menos un factor 10 debajo del umbral en el cual
inician los efectos perjudiciales de acuerdo con el consenso de la comunidad
científica. Los efectos biológicos de campos de RF a niveles muy bajos para
producir calentamiento también se han revisado.
Dichos efectos no están bien establecidos, y sus implicaciones para la salud
humana no están lo suficientemente bien entendidas. Por tanto, ellos no
pueden proporcionar una base para hacer recomendaciones sobre la
restricción de exposición humana a campos de tan baja intensidad.
Los límites básicos que no deben excederse son dados en términos de las
corrientes en el cuerpo, ya sea por inducción o contacto con objetos metálicos
energizados, o en términos de la tasa a la cual el cuerpo absorbe energía
electromagnética de RF (SAR).
En la práctica la medición directa de la SAR es realizable sólo bajo condiciones
de laboratorio. Los niveles de exposición máximos recomendados en términos
de intensidad de campo eléctrico y magnético no perturbado, así como
densidad de potencia son por tanto dados en adición a los límites de SAR.
Esas intensidades de campo máximas se encuentran a niveles que generarían
una SAR o una corriente corporal inducida no mayor que el límite básico.
Para los límites de exposición de trabajadores expuestos, un factor de
seguridad aproximadamente de 10 se incorporó con referencia al consenso
científico para efectos adversos sobre la salud. Para otras personas,
incluyendo el público general, un factor adicional (entre 2 y 5) se incluyó para
llegar a límites más bajos. Los factores de seguridad son incorporados para
tener en cuenta todas las condiciones posibles bajo las cuales puede ocurrir la
exposición. Las razones de establecer límites más bajos para el público son:
37
La exposición del público es potencialmente de 24 horas al día durante 7
días a la semana, comparada con 8 horas al día, 5 días a la semana para
trabajadores expuestos a RF y microondas.
Ciertos miembros del público general podrían ser más susceptibles a ser
lastimados por la exposición.
Para determinar si los niveles máximos de exposición y duraciones máximas
son excedidas, deben considerarse los siguientes factores:
Duración real de la exposición y promediación temporal (incluyendo tiempos
ON/OFF de generadores de RF, dirección del rayo, ciclos útiles, tiempos de
barrido, etc.)
Características espaciales de la exposición, por ejemplo cuerpo completo o
partes del mismo.
Ocupación de la áreas
Uniformidad del campo al cual se expone (promediación temporal) En ciertos casos y sobre un rango de frecuencia específico, se permiten niveles
de exposición más altos por cortas duraciones. Si este es el caso, las
intensidades de campo y densidades de potencia deben promediarse sobre 6
minutos.
38
5.2 MARCO TEÓRICO
5.2.1. Campos electromagnéticos
Los campos electromagnéticos son el movimiento de fotones, que originan
ondas de campos eléctrico y magnético que se propagan a través del espacio
vacío a la velocidad c de la luz (c = 300.000 km/s), la figura 1 muestra la
representación de una onda electromagnética.
Figura 1: Onda electromagnética.
Fuente: Elementos de electromagnetismos
Cuando en una región del espacio existe una energía electromagnética, se dice
que en esa región del espacio hay un campo electromagnético y este campo se
describe en términos de la intensidad de campo eléctrico (E) y/o la inducción
magnética o densidad de flujo magnético (B) en esa posición. Para medir la
intensidad de campo eléctrico se emplea la unidad “voltio/metro”, mientras que
para medir la densidad de flujo magnético se utiliza la unidad “tesla” (T) y, a
veces, el Gauss (G). Un tesla equivale a 10000 Gauss (1 µT=10 mG).
Al igual que cualquier otro fenómeno ondulatorio, la radiación electromagnética
se puede caracterizar por su longitud de onda y su frecuencia. La longitud de
onda (ë en metros) es la distancia que existe entre los puntos correspondientes
a un ciclo completo de la onda electromagnética.
39
5.2.2. Campo eléctrico
El concepto de campo eléctrico fue introducido en la teoría electromagnética
para describir las fuerzas existentes entre cargas eléctricas. El campo eléctrico
en un punto del espacio producido por una o varias cargas eléctricas se define
en términos de la fuerza que experimenta una unidad de carga estacionaria
situada en dicho punto. El campo eléctrico E se expresa en voltios por metro
(V/m), o su múltiplo kV/m (1 kV/m = 1.000 V/m).
Como cada carga está rodeada de un campo eléctrico, es razonable considerar
que las cargas son las fuentes que producen estos campos.
Si ambas cargas son de distinto signo la fuerza que se ejerce será atractiva, y
si son de distinto signo será repulsiva
La intensidad del campo eléctrico creado por una carga es inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia, lo cual hace que disminuya
rápidamente cuando la distancia a la carga aumenta.
El valor del campo eléctrico es función de la tensión del sistema eléctrico; es
decir, cuanto mayor sea la tensión del dispositivo más intenso será el campo
eléctrico que genere.
5.2.3 Campo magnético
El campo magnético es un concepto introducido en la teoría electromagnética
para explicar las fuerzas que aparecen entre corrientes eléctricas.
40
Figura 2: Líneas de campo magnético de un imán en forma de barra
Fuente: Fundamentos de electricidad y magnetismo
Los campos magnéticos son producidos por cargas en movimiento, es decir,
por corrientes eléctricas; aunque también se pueden producir campos
magnéticos con imanes permanentes, el campo magnético H en un punto dado
del espacio se define como la fuerza que se ejerce sobre un elemento de
corriente situado en dicho punto, y se expresa en amperios por metro (A/m).
Así pues, el campo eléctrico existe siempre que haya cargas eléctricas,
mientras que sólo hay campo magnético cuando esas cargas están en
movimiento, es decir, cuando hay un flujo de corriente eléctrica.
El campo magnético, al igual que el campo eléctrico, disminuye rápidamente
cuando aumenta la distancia respecto de la fuente que lo genera. Toda
corriente eléctrica produce un campo magnético, cuanto mayor sea la
intensidad de la corriente eléctrica que recorre un conductor, más elevado será
el campo magnético que genere.
5.2.4. Espectro electromagnético
El espectro electromagnético cubre toda la gama de frecuencias; La frecuencia
determina el tipo de efectos que puede producir la onda electromagnética en el
organismo.
41
Cuanto más alta es la frecuencia más corta es la distancia entre una onda y la
siguiente, y mayor la cantidad de energía que transmite. Debido a esto, el
transporte de energía eléctrica se realiza a una frecuencia extremadamente
baja, para minimizar las pérdidas en forma de ondas.
El espectro de frecuencias se puede dividir en dos partes claramente
diferenciadas: radiaciones ionizantes y no ionizantes.
A frecuencias altas la radiación es muy energética y puede ionizar átomos, es
decir, arrancarles electrones, de tal manera que quedan eléctricamente
cargados (iones). En este rango de frecuencias (trillones de Hz) se encuentran
los rayos X, los rayos gamma, etc. Estas radiaciones, denominadas ionizantes,
pueden producir alteraciones genéticas y determinadas enfermedades, como el
cáncer.
A continuación se presenta en la Tabla 12, la descripción del espectro,
indicando los servicios que pertenecen a cada banda de frecuencias dentro de
las comunicaciones.
Tabla 12: Clasificación de frecuencias, usos de las bandas de r adio.
Rango de
frecuencia Banda Descripción Tipo de servicios
30 – 300 Khz LF Frecuencia baja
Radio de onda larga
y transmisores de
baja frecuencia
300 – 3000 Khz MF Frecuencia media Radio AM, radio
navegación
3 – 30 Mhz HF Alta frecuencia
Radio de corta
banda, aficionados,
comunicaciones de
radio de alta
frecuencia
42
30 – 300 Mhz VHF Frecuencia muy altas
Radio FM , TV VHF,
servicios de
emergencia,
aficionados
300 – 3000 Mhz UHF Ultra altas frecuencia TV UHF, teléfonos
celulares, aficionados
3 – 30 Ghz SHF Súper altas frecuencia
Micro-ondas,
comunicaciones
satelitales, radar,
micro ondas – punto
a punto.
30 – 300 Ghz EHF Extremadamente altas
frecuencias
Radar, radio
astronomía, enlaces
micro ondas – cortos
Fuente: Elementos de electromagnetismo
Figura 3: El espectro electromagnético
Fuente: www.mcw.edu/.../telefonos-moviles-salud/toc.htlm
5.2.5. Microondas Se denomina así la porción del espectro electromagnético que cubre las
frecuencias entre aproximadamente 3 Ghz y 300 Ghz (1 Ghz = 10^9 Hz), que
corresponde a la longitud de onda en vacío entre 10 cm. y 1mm.
43
La propiedad fundamental que caracteriza a este rango de frecuencia es que el
rango de ondas correspondientes es comparable con la dimensión físicas de
los sistemas de laboratorio; debido a esta peculiaridad, las microondas Exigen
un tratamiento particular que no es extrapolable de ninguno de los métodos de
trabajo utilizados en los márgenes de frecuencias con que limita. Estos dos
límites lo constituyen la radiofrecuencia y el infrarrojo lejano. En radiofrecuencia
son útiles los conceptos de circuitos con parámetros localizados, debido a que,
en general, las longitudes de onda son mucho mayores que las longitudes de
los dispositivos, pudiendo así, hablarse de autoinducciones, capacidades,
resistencias, etc., debido que no es preciso tener en cuenta la propagación
efectiva de la onda en dicho elemento; por el contrario, en las frecuencias
superiores a las de microondas son aplicables los métodos de tipo ÓPTICO,
debido a que las longitudes de onda comienzan a ser despreciables frente a las
dimensiones de los dispositivos.
El método de análisis más general y ampliamente utilizado en microondas
consiste en la utilización del campo electromagnético caracterizado por los
vectores (E, B, D y H en presencia de medios materiales), teniendo en cuenta
las ecuaciones de MAXWELL (v), que rigen su comportamiento y las
condiciones de contorno metálicos son muy frecuentes a estas frecuencias,
cabe destacar que, por ejemplo, el campo E es normal y el campo H es
tangencial en las proximidades externas de un conductor. No obstante, en las
márgenes externas de las microondas se utilizan frecuentemente los métodos
de análisis correspondientes al rango contiguo del espectro; así, a frecuencias
elevadas microondas son útiles los conceptos de RAYO, LENTE, ampliamente
utilizados en óptica, sobre todo cuando la propagación es transversal
electromagnética, en el espacio libre. Por otro lado, a frecuencias bajas de
microondas, colindantes con las radiofrecuencias, es útil la teoría de circuitos
con parámetros distribuidos, en la que toma en cuenta la propagación efectiva
que va a tener la onda en un elemento cualquiera. Así, un trozo de cable
metálico, que en baja frecuencia representa simplemente un corto circuito que
sirve para efectuar una conexión entre elementos, dejando equipotenciales los
44
puntos que une, a alta frecuencia un sistema cuya frecuencia, por efecto
peculiar, puede no ser despreciable y cuya autoinducción puede causar una
impedancia que sea preciso tomar en cuenta. Entonces es preciso representar
este cable a través de su impedancia (resistencia y autoinducción) por unidad
de longitud.
5.2.6. Ventajas de los radioenlaces de microondas c omparados con los sistemas de línea metálica
Volumen de inversión generalmente más reducido.
Instalación más rápida y sencilla.
Conservación generalmente más económica y de actuación rápida.
Puede superarse las irregularidades del terreno.
La regulación sólo debe aplicarse al equipo, puesto que las
características del medio de transmisión son esencialmente constantes
en el ancho de banda de trabajo.
Puede aumentarse la separación entre repetidores, incrementando la
altura de las torres.
5.2.7. Desventajas de los radioenlaces de microonda s comparados con los sistemas de línea metálica
Explotación restringida a tramos con visibilidad directa para los enlaces.
Necesidad de acceso adecuado a las estaciones repetidoras en las que
hay que disponer de energía y acondicionamiento para los equipos y
servicios de conservación. Se han hecho ensayos para utilizar
generadores autónomos y baterías de células solares.
La segregación, aunque es posible y se realiza, no es tan flexible como
en los sistemas por cable
Las condiciones atmosféricas pueden ocasionar desvanecimientos
intensos y desviaciones del haz, lo que implica utilizar sistemas de
45
diversidad y equipo auxiliar requerida, supone un importante problema
en diseño.
5.2.8 Propagación de microondas
Las microondas ocupan una porción del espectro de frecuencias entre 3 y 300
Ghz que corresponde a 10 cm y mm respectivamente, en longitudes de onda.
En la práctica son ondas del orden de 1 Ghz a 12 Ghz.
La banda espectral de las microondas de divide en sub-bandas tal como se
muestra en la tabla.
Tabla 13: Banda espectral de las microondas
Frecuencia
(GHz)
Longitud de onda
aproximada (Cm)
1.5 A 8 10
8 A12.5 3
12.5 A 40 1.1
40 A 50 0.8
Fuente:www.inicia.es/espectro.htm
Sub-bandas en las que se divide la banda espectral de las microondas, los
sistemas de microondas son usados en enlaces de televisión, en multienlaces
telefónicos y general en redes con alta capacidad de canales de información.
Las microondas atraviesan fácilmente la ionosfera y son usadas también en
comunicaciones por satélites, La longitud de onda muy pequeña permite
antenas de alta ganancias.
46
5.2.9. Antena.
Una antena es un dispositivo formado por un conjunto de conductores que,
unido a un generador, permite la emisión de ondas de radio frecuencia por el
espacio libre, o que, conectado a una impedancia (Resistencia), sirve para
captar las ondas emitidas por una fuente lejana.
Los Servicios de comunicaciones utilizan diferentes tipos de antenas según su
frecuencia de operación y el cubrimiento geográfico deseado.
Los patrones de radiación de una antena pueden verse modificados por otras
fuentes de emisiones radioeléctricas e incluso llegar a ser anulados.
Para la instalación de una antena el operador hace un estudio previo de
interferencia que garantice la correcta operación de su sistema.
5.2.10. Tipos de antenas
Antena de reflector o parabólica
Antena provista de un reflector metálico, de forma parabólica, esférica o de
bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia
de las ondas; se utiliza especialmente para la transmisión y recepción vía
satélite.
Antena lineal
La que está constituida por un conductor rectilíneo, generalmente en posición
vertical.
Antena multibanda
La que permite la recepción de ondas cortas en una amplitud de banda que
abarca muy diversas frecuencias.
47
Dipolo de media onda
El dipolo de media onda lineal o dipolo simple es una de las antenas más
ampliamente utilizadas en frecuencias arriba de 2MHz.
Antena Yagi
Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores,
activos y reflectores, utilizada ampliamente en la recepción de señales
televisivas.
Los elementos directores dirigen el campo eléctrico, los activos radian el campo
y los reflectores lo reflejan.
5.2.11. Radiación ionizante
La radiación ionizante es aquella que se emite con energía tal capaz de mover
los electrones del átomo. De esta manera, en el proceso de lograr mayor
estabilidad el átomo emite partículas subatómicas y fotones de alta energía,
logrando así su decaimiento.
5.2.12. Radiación no ionizante
La radiación no ionizante es la energía contenida en los fotones de las ondas
electromagnéticas, estas no son lo suficientemente elevada para causar la
ionización de átomos y moléculas, por esa razón se considera no ionizante la
luz visible, la radiación infrarroja y otras formas de radiación con frecuencias
relativamente bajas.
5.2.13. Reflexión, absorción, transmisión
Las radiaciones electromagnéticas pueden ser absorbidas, reflejadas o
transmitidas por la materia.
48
Figura 4: Reflexión, absorción y transmisión de una onda al pasar, de un medio, a otro electromagnéticamente distinto
Fuente: Elementos de electromagnetismo
La frecuencia de la radiación junto con algunas características del medio
material (conductividad, permitividad constante dieléctrica, tamaño, espesor)
determinan los grados de absorción, reflexión y transmisión.
Como consecuencia de la absorción de energía se produce una atenuación de
la onda a medida que avanza por el medio material. Se denomina profundidad
de penetración a la distancia en que las amplitudes de los campos eléctricos y
magnéticos se reducen por el coeficiente e-1 (36,7%), o, la densidad de
potencia se reduce por e-2 (13,5%), respecto de los valores en la superficie.
49
6. METODOLOGÍA
Para poder evaluar el riesgo de exposición a radiaciones electromagnéticas de
microondas es preciso conocer las magnitudes H, E o S de los campos
existentes en la proximidad del individuo.
Las estimaciones de cálculo partiendo de las características de la fuente y de
otros condicionantes ambientales resultan engorrosas y, en ocasiones, poco
fiables, por lo que en la práctica se impone la realización de mediciones de
radiación con el instrumental adecuado.
Estos equipos constan de un aparato medidor y un conjunto de varias sondas
intercambiables que deben conectarse en cada caso según la frecuencia y la
componente del campo que se pretenda medir.
Por lo general estas sondas actúan a modo de antena y son sensibles sólo a
una de las componentes o del campo y la magnitud que indica el instrumento
es el módulo de la densidad de potencia de la radiación.
La utilización de equipos de medición apropiados permite cuantificar el nivel de
exposición y valorarlo por comparación con los valores límite. La evaluación del
riesgo exige conocer las magnitudes H (campo magnético), E (campo eléctrico)
o S (densidad de potencia de la onda) de los campos electromagnéticos
próximos a la persona. Como regla general se debe disponer de información
previa sobre las fuentes emisoras, para averiguar las frecuencias de emisión
del campo.
50
6.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FA CULTAD /
CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA
Este proyecto a se encuentra bajo las siguientes líneas de investigación:
- Universidad San Buenaventura: Sistemas de Comunicación y análisis
de señal.
- Sub -línea: Tecnologías actuales y sociedad.
- Campo: Comunicaciones.
6.2 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN
Basándonos en las consideraciones expresadas en la metodología,
utilizaremos para la recolección información de manuales, libros, catálogos e
información adquirida de Internet, de esta forma podremos comparar los
valores obtenidos en la toma de las mediciones con los instrumentos con los
rangos estandarizados en las normas previamente mencionadas.
Por otro lado, se realizará una encuesta que involucre los comentarios de la
comunidad frente al problema que consideran debe ser solucionado con la
investigación para así demostrar que los campos electromagnéticos que los
radia si son o no perjudiciales para la salud.
6.2.1 Medición con instrumentos
Dado que la investigación compromete la medición de las intensidades que
radian las señales de microondas propagadas por las antenas instaladas en la
estación de comunicación del barrio Modelia segunda etapa; se hizo necesario
previamente a la medición con los instrumentos electrónicos la inspección de
51
la zona en donde se encuentran instalados los equipo de comunicación, una
vez reconocida la zona después de haber identificado los apartamentos
directamente expuestos a la radiación se procederá a tomar las respectivas
mediciones de intensidad con equipos constan de un aparato medidor y un
conjunto de varias sondas intercambiables que deben conectarse en cada caso
según la frecuencia y la componente del campo que se pretenda medir.
6.2.2 Encuesta
Se elaboró una encuesta (Ver anexo A) con el fin de conocer la aceptación de
la sociedad del barrio Modelia segunda etapa con respecto a la estación de
comunicación instalada en la zona, el principal fin de esta encuesta es conocer
la opinión del público, tener en cuenta sus pensamientos quejas e
inconvenientes sufridos con las infraestructuras de comunicación, ante todo
determinar la aprobación o desaprobación de los equipos e infraestructuras que
se usan con esta tecnología.
6.3 POBLACIÓN Y MUESTRA
Locación: La población afectada será aquella que frecuentemente esté dentro
de la región geográfica a estudiar, no realizaremos estudios de investigación
médica sobre las posibles causas a patologías producidas por la exposición de
radiación a campos electromagnéticos sobre los lugares próximos a la
infraestructura instalada el objeto es la realización de una serie de mediciones
minuciosas en los lugares donde se sabe que hay alta densidad de población.
Encuesta: Esta encuesta se encuentra dirigida principalmente a las personas
que habitan el barrio Modelia segunda etapa, su objeto principal es el de
conocer las diferentes opiniones sean buenas o malas con respecto a la
instalación de la estación de comunicaciones en el barrio.
52
6.3.1 HIPÓTESIS
Esperamos determinar si las intensidades de las señales de RF y microondas
están dentro o no de las normas sobre salud publica, para esto
determinaremos lo pasos de la metodología de medición.
6.4 VARIABLES
6.4.1. Independientes
Frecuencia, densidad, intensidad : Dentro del análisis correspondiente para la
investigación de las mediciones de intensidades de las señales
electromagnéticas encontramos variables propias de las señales como la
frecuencia, la densidad y la intensidad, variables independientes que no
depende una de la otra, cada una de ellas puede variar por factores en el
comportamiento y funcionamiento de los equipos de comunicación, como
antenas, transmisores, guías de ondas etc.
Costos: Los costos intervienen y se manifiestan de manera paralela al
progreso y a la evolución del proyecto, puesto que sin los recursos económicos
no podría haber equipos de medición por ende no habría desarrollo de la
investigación.
6.4.2. Dependientes
Normativas: Las normativas son variables dependientes de organizaciones
plenamente reconocidas en todo el mundo; que hacen referencia a múltiples
normas y pruebas estipuladas a un área de investigación. Para que de esta
manera sea reconocida en cualquier parte del mundo.
53
7. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
7.1 COMPORTAMIENTO DE LAS VARIABLES PROPIAS DE LAS SEÑALES ELECTROMAGNÉTICAS Dado que el objeto de la investigación es medir los puntos en donde halla una
mayor exposición de ondas electromagnéticas y comprobar que los niveles de
intensidades estén dentro de los rangos permitidos por las diferentes
normativas adoptadas para nuestro país, se hizo necesario estudiar con
cálculos y pruebas de campo el comportamiento de las variables propias de las
señales electromagnéticas emitidas por las antenas de microondas, dichas
variables nos permite especular de manera practica y teórica la veracidad del
correcto o incorrecto funcionamiento de los equipos y elementos de
comunicación instalados en la estación de comunicaciones construida en el
barrio Modelia segunda etapa; concluyendo así con la elaboración de una
metodología de mediciones electromagnéticas que independiente del lugar en
donde sean tomadas demuestren con cifras reales el comportamiento de las
radiaciones electromagnéticas.
7.1.1 Cálculos reales de la estación de comunicacio nes modelia segunda etapa
A continuación se muestran algunas de las variables de las señales
electromagnéticas, calculadas con datos reales de la estación de
comunicaciones construida en el barrio modelia segunda etapa.
Longitud de onda del enlace
λC
f =
etrosmix
x
f
Clim90.51
1078.5
1039
8
===λ
54
Densidad de potencia
222 /378.0
10*417*28
*4*
mwdBmdBi
d
PtGAS ===
ππ
Como se puede observar la densidad de potencia (S) es mucho menor a límite
de radiación dada en Watt / metro² admitida, esto suponiendo que una persona
se encuentra a 10 metros como mínimo y en dirección a la línea de vista.
Fuerza de campo magnético
AproxZ Ω== 3771200 π
20 * HZS =
22
0
/031.0377
/378.0mw
mw
Z
SH =
Ω==
Fuerza de campo eléctrico
HZE *0=
mvmwE /68.11/031.0*377 2 =Ω= En las emisiones del espectro electromagnético hay radiaciones ionizantes y no
ionizantes, en este caso tenemos ondas no ionizantes, que corresponden a
todos los servicios de telecomunicaciones, los cuales no tienen efecto en la
salud humana.
Lo aceptado por la Comisión Internacional para la Protección de Radiación No
Ionizante, es de 0,4 nw/cm² y por la Comisión Federal de Comunicaciones de
Estados Unidos 1.0 mw/cm².
55
Los equipos del sistema para el proyecto de Acueducto de Bogotá que se
instalaran es de 0.1 mw/cm², los cuales están por debajo de los limites
permitidos la siguiente tabla muestra los limites operativos de exposición
laboral a radiofrecuencias y microondas.
Tabla 14: Límites operativos de exposición laboral a RF-MO
Densidad de potencia
equivalente a ondas planas
Intervalo de frecuencia
MHz
Campo electrico
V/m
Campo magnetico
A/m
W/m 2 mW/cm 2 0.1 – 1 87 0.23 *20 *2 >1 -10
87 t 21
0.23 t 21
*20 / f *2/f
>10 – 400 27.5 0.07 2 0.2 > 400 – 2000
1.375 t 21
0.0037 t 21
f/200 f/2000
> 2000 - 300000 61 0.16 10 1 Fuente: www.crt.gov
7.1.2. Tabla de resultados Los valores a presentarse en la siguiente tabla es la recopilación de los
resultados calculados con las fórmulas o ecuaciones previamente
mencionados, la tabla específica el tipo de variable, el valor obtenido del
cálculo y la unidad que le pertenece a cada una de ellas.
Tabla 15: Resultados de las mediciones
TABLA DE RESULTADOS DE VARIABLES PROPUESTAS Y CALCU LADAS Variable Resultado Unidad
Frecuencia a usar (f) 5.78 Ghz (Propuesta) Hz Longitud de onda ( λ ) 0.0519 (Calculada) Metros Ganancia de la antena (GA) 28 (Propuesta) dBi Potencia de transmisión (Pt) 17 (Propuesta) dBm Fuerza de campo eléctrico (E) 11.68 (Calculada) V/m Fuerza de campo magnético (H) 0.031 (Calculada) A/m Densidad de potencia (S) 0.378 (Calculada) W/m 2
56
7.1.3. Torre de comunicación
El siguiente gráfico es el esquema real de la torre instalada en la estación de
comunicación construida en el barrio Modelia segunda etapa, el gráfico
muestra la altura de la torre y la cantidad de antenas de microondas allí
colocadas.
Se usan enlaces de tipo 1+1 y esto hace que se eleve el numero de antenas,
teniendo encuenta que esta central recibe información de otras cinco
estaciones son necesarias 10 antenas para cumplir con las condiciones
propuestas por la empresa.
Figura 5: Torre de comunicación ubicada en el barrio Modelia.
57
7.1.4. Características técnicas de las antenas inst aladas en la torre de
comunicación .
Esta es una antena de panel plana construida especialmente para
transmisiones punto a punto y punto multipunto con usos terrestres para
microondas.
Esta diseñada con un peso ligero, fácil instalar; esta antena es ideal para la
ocultación en muchos ambientes arquitectónicos.
Figura 6: Antena SPD2-5.2, winncom technologies
Fuente: www.winncomtechnologies.com Tabla 16: Especificaciones electrónicas de la antena SPD2-5. 2 Frecuency
GHz Polarization
Ganin
dBi (Nominal) Beamwidth X-pol Rejection, dB
F/B Ratio dB
5.25 – 5.85 Single 28.0 4.5 30 38 Fuente: www.winncomtechnologies.com
58
Dimensiones de la antena Figura 7: Vistas antena SPD2-5.2
A B C D E 28.0 cm 0.5 cm 5.0 cm 10.0 cm 14.0 cm
Fuente: www.winncomtechnologies.com Figura 6: Parámetros de radiación de una antena a una frecuencia de 5.75 GHz
Fuente: www.andrew.com
59
7.2 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS ENCUESTA
El principal fin de esta encuesta es conocer la ideología de la comunidad que
habita el barrio Modelia segunda etapa frente a la construcción de una estación
de comunicación que radia permanentemente a las personas ondas
electromagnéticas no ionizantes.
Una vez encuestadas un total de 15 personas (ver anexo A) se obtuvieron los
siguientes resultados:
• De las 15 personas encuestadas 12 dijeron que el barrio cambio con la
construcción de la estación de comunicaciones debido a que el predio
donde queda actualmente la estación era un botadero de basura y tenia
mala presencia.
• Una persona manifestó su preocupación su preocupación por las
antenas instaladas en la torre, puesto que piensa que la radicación
electromagnética puede afectar la salud de ella y la de su familia.
• Como resultado a la pregunta sobre los beneficios obtenidos en el
barrio después de la construcción de la estación de comunicaciones el
80% de las personas encuestadas contesto que ningún beneficio, el
resto de encuestados no sabe no responde.
• A la respuesta a sufrido problemas de salud debido a la construcción de
la estación de comunicaciones las personas contestaron, que sufren de
gripa, dolor de cabeza, nosotros llegamos a la conclusión que un gran
porcentaje de la comunidad piensa que radiaciones producen este tipo
de patologías.
• Por ultimo el 95% de las personas encuestadas no conocen ningún
estudio que pretenda determinar el cumplimiento de las reglas sobre los
60
límites de radiación y tampoco confían plenamente de los resultados
obtenidos de dichos estudios.
7.3 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS DE LA ESTACIÓN DE
COMUNICACIONES DEL BARRIO MODELIA SEGUNDA ETAPA.
• Las antenas instaladas establecen una transmisión de ondas
electromagnéticas desde un origen a varios destinos.
• La forma y la potencia en que se transmite la señal están determinadas
por el patrón de radiación de la antena.
• Los patrones de radiación están dirigidos hacia la parte frontal de la
antena y en ningún momento se afectan las residencias vecinas.
• De igual forma, la potencia radiada, se atenúa considerablemente al
aumentar la distancia entre el sitio medido y la antena.
• Los enlaces de microondas a mayor frecuencia son más directivos es
decir que el haz de propagación es más delgado y no hay posibilidades
de radiación a las personas.
• Adicionalmente las antenas de microondas son diseñadas para que
tengan una relación que se llama front-to-back que evita que la
propagación se desvíe hacia atrás de la antena y sea lo más puntual
posible
61
8. DESARROLLO INGENIERIL
La presente metodología describe los procedimientos de medida de
radiaciones no ionizantes en el margen de frecuencia entre 3GHz y 300 GHz.
8.1 PASO PREVIO A LAS MEDICIONES
El objetivo de la metodología es el de medir, en cualquier estación de
comunicaciones que trabaje con frecuencias del orden de 3 GHz y 300 GHz,
los puntos de mayor exposición radioeléctrica, determinando el cumplimiento o
incumplimiento de las normativas adoptadas en nuestro país, con respecto a
los límites máximos de exposición a campos electromagnéticos radiados por
dichas estaciones.
Para realizar dicho estudio previamente se debe reunir información sobre el
entorno del lugar en donde está construida la estación de comunicaciones, toda
información que se pueda recopilar en la zona de ubicación que ayude al
ingeniero o técnico encargado de elaborar el estudio el determinar los puntos
de mayor exposición radioeléctrica.
8.1.1. Factores de entorno de las estaciones
Ubicar las zonas próximas a estaciones de comunicaciones emisoras de
ondas electromagnéticas donde el público en general tenga fácil acceso.
Identificar los lugares residenciales que estén ubicadas a distancias
cortas desde las antenas radiantes, particularmente en la dirección de
máxima radiación de éstas.
Tener en cuenta edificios u otros obstáculos que impidan o alteren los
resultados de la toma de mediciones debido a reflexiones de las ondas
electromagnéticas.
62
8.1.2. Factores radioeléctricos
Conocer las características técnicas del tipo de servicio a evaluar,
características generales de la señal radiada (transmisión, polarización
de la señal, potencia emitida,). Altura, orientación, dimensiones y
directividad de las antenas.
Verificar la no existencia de fuentes de señales radioeléctricas cercanas
a los lugares de toma de mediciones.
Debe tener en cuenta que el equipo de medida sea el más adecuado, en
función del tipo de medida que vaya a realizarse.
8.2 TOMA DE MEDICIONES
El proceso de la toma de mediciones se dividió en tres pasos, escogiendo el
más adecuado tal como se explica a continuación.
El objetivo principal es tomar las mediciones pertinentes de una forma sencilla
rápida y confiable.
8.2.1. Primer paso de medición: vista rápida del en torno radioeléctrico
Este paso se empleará cuando se necesite el nivel total de radiación no
ionizante para cualquiera de las estaciones a evaluar con esta metodología.
Como equipo de medida se utilizan sondas isotrópicas.
Como una condición no se debe aplicar la medición cuando:
La estación de comunicaciones está en la zona de campo cercano.
Se necesite conocer el nivel de radiación no ionizante por frecuencia.
63
8.2.2. Segundo paso de medición: Medida selectiva e n frecuencia
Este paso se empleará cuando se necesite conocer el nivel de radiación no
ionizante por frecuencia de una estación de comunicación.
Para realizar las medidas se emplearán instrumentos de medición precisos
como analizadores de espectro, osciloscopios que cubran las bandas de
frecuencia en las que trabajen los equipos de transmisión, además será
necesario el uso de antenas y cables calibrados.
Para esta medición los resultados obtenidos serán más precisos que los
anteriores.
Como una condición no se aplica la medición cuando:
Se necesite medir en campo cercano.
Los valores obtenidos exceden del nivel de referencia.
La tasa total de exposición excede los límites expresados
8.2.3. Tercer paso de medición: Investigación detal lada
Es el paso de medida más complejo que proporciona la mayor exactitud. Se
utiliza para aquellas ocasiones donde falló o no se pudieron emplear los pasos
anteriores.
8.3 PASO UNO: VISTA RÁPIDA DEL ENTORNO ELECTROMAGNÉ TICO
Este procedimiento es el menos preciso pero el más rápido para validar la
normativa para las estaciones de comunicaciones.
64
8.3.1. Equipos a utilizar en la medición
Se usan para la toma de las mediciones sondas isotrópicas. Este tipo de
equipos están formados por un sensor electromagnético donde se capta la
señal.
Estos equipos constan de un aparato medidor y un conjunto de varias sondas
intercambiables que deben conectarse en cada caso según la frecuencia y la
componente del campo que se pretenda medir.
Por lo general estas sondas actúan a modo de antena y son sensibles sólo a
una de las componentes E ó H del campo y la magnitud que indica el
instrumento es el módulo de la densidad de potencia S de la radiación.
Cuando sea preciso, la transformación de E ó H a densidad de potencia S, o
viceversa, puede realizarse fácilmente a partir de las siguientes expresiones:
SE *120π=
π120
SH =
Figura 7: Sondas de campos electromagnéticos.
Fuente: www.narda-sts.com
La siguiente tabla muestra las características técnicas de las sondas
mencionadas en la figura 8.
65
Tabla 17: Equipo medidor portátil de RF-MO con sondas isotrópicas sensi bles a campos Magnéticos o eléctricos
Sobre carga
Sondas
vistas en
la figura
Campo
Banda de
funcionamiento
MHZ
Lecturas en
instrumentos
(fondos escala)
m W/cm2
Continua
m W/cm2
Pico
m W/cm2
1 H 0.3 – 10 2 - 20 - 200 600 600
2 H 10 – 300 2 – 10 – 100 300 300
3 E 0.3 - 1000 2 – 200 – 200 600 600
4 E 300 - 40000 1 – 10 - 1000 1000 300
Fuente 16: www.narda-sts.com
8.3.2. Calibración del equipo
Antes de comenzar con las toma de mediciones es necesario calibrar las
sondas para lo cual deberá consultar con las instrucciones del fabricante.
8.3.3. Procedimiento de medida
Las mediciones deben ser representativas, la duración normalmente debe ser
superior a 6 minutos para altas frecuencias, para bajas frecuencias se deben
medir los valores de E y H por separado, mientras que para altas frecuencias,
generalmente es suficiente con la obtención de un único parámetro asociado,
la densidad de potencia (S), expresada en W/m2.
Recorrer con la sonda el entorno de la estación accesible al público, tomando
medidas instantáneas con el fin de identificar los puntos de máxima de
exposición, variando la altura relativa de la sonda respecto del suelo entre 0 y 2
metros, estimando los más significativos para realizar las medidas.
Una vez identificados los puntos de máxima exposición, se realizará la medida,
evitando que la presencia de la persona que realiza la medición afecte al
66
resultado. Se debe utilizar un trípode y programar el equipo para tomar las
muestras durante un período mínimo de 6 minutos.
Los valores obtenidos se deben comparar con los niveles reglamentados y
estandarizados para nuestro país.
Una vez obtenido el valor final de la medida con los equipos previamente
establecidos, pueden suceder según investigaciones teóricas realizadas los
siguientes tres casos:
1. Si el nivel total de exposición electromagnética obtenido está por encima de
los niveles estandarizados para nuestro país, debe realizarse una segunda
toma de medición pasando al segundo paso de medición.
2. Si el nivel total de exposición electromagnética obtenido está por debajo de
los niveles estandarizados para el primer paso de medición se debe
considerar que el sistema radioeléctrico o la zona en estudio están
adaptados a las exigencias del reglamento para nuestro país.
3. Existen estaciones de comunicaciones donde el nivel medido estará por
debajo de la sensibilidad del equipo, en este caso, evidentemente, se puede
validar la estación emisora de ondas electromagnéticas, pero si se necesita
un nivel medido exacto deberá nuevamente hacer la medición aplicando el
paso 2.
La siguiente figura muestra para cada uno de los 3 casos los niveles de
referencia a obtener.
67
Figura 8: Niveles de referencia paso 1
8.4. SEGUNDA PASO: MEDIDA SELECTIVA EN FRECUENCIA
El segundo paso hace referencia a la toma de mediciones de exposición
electromagnética por frecuencia, de este paso se obtienen mediciones más
precisas puesto que los instrumentos de medición son más confiables y
exactos, este paso sólo se aplica en estaciones de comunicación que cumplan
o estén situados en una región de campo lejano.
8.4.1. Equipos de medida
Se utilizan analizadores de espectro u osciloscopio. Como equipos auxiliares
se emplean antenas y cables cuyas características eléctricas deben ser
conocidas: ganancia o factor de antena, impedancia, polarización.
68
8.4.2. Procedimiento de medida Primeramente se debe configurar el equipo en función de la medida a realizar.
Para ello la persona que esté realizando las mediciones deberá evaluar el tipo
de señal radiada, potencia emitida, posición respecto de los sistemas radiantes;
además debe tener en cuenta las especificaciones técnicas de los equipos de
medición según las instrucciones del fabricante.
Una vez conectado el equipo de medida a la antena a través del cable, se
deben identificar los puntos de medida, que serán donde se reciba mayor
señal. Para ello se recurre nuevamente a lo explicado en el paso uno.
En cada nivel obtenido se debe calcular el nivel de campo eléctrico E con
ayuda de la siguiente expresión, que en unidades logarítmicas es:
E dB(v/m) = N + FA + AT
Siendo:
N: Nivel leído en el receptor en (dBv), realizando las conversiones oportunas si fuera necesario.
FA: Factor de antena. AT: Atenuación del cable.
Una vez obtenido el valor final de la medida con los equipos previamente
establecidos, pueden suceder según investigaciones teóricas realizadas los
siguientes tres casos:
1. El nivel leído de una o varias componentes supera el nivel de referencia
reglamentado para nuestro país.
69
Figura 9: Nivel de referencia paso 2
2. Todas las componentes espectrales están por debajo de los dos niveles
de referencia. En este caso se debe asegurar el cumplimiento de
exposición a fuentes con múltiples frecuencias.
Figura10: Niveles de referencia múltiples frecuencias paso 2
70
Todas las componentes espectrales están por debajo del nivel de referencia
a menos 40dB. Para este caso la estación o sistema radioeléctrico es
válido.
Figura 12: Niveles de referencia componentes espectrales
8.5. TERCER PASO: INVESTIGACIÓN DETALLADA Para este paso se incluyen las medidas que por sus especiales características
necesitan ser analizadas de manera singular.
8.5.1. Equipos de medida y procedimiento de medida
Los equipos de medida y procedimientos de medida serán iguales a los
utilizados en el paso dos y en algunos casos los del paso uno. Todo lo dicho
anteriormente respecto a ajustes y calibraciones iniciales, modos de operación,
y resultados válidos para este paso.
71
8.6 PLANOS
Los planos que a continuación se muestra son los pertenecientes a la zona en
donde se encuentra construida la estación de comunicaciones perteneciente a
la empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá.
8.6.1. Plano barrió modelia Segunda etapa Figura 13: Plano modelia segunda etapa.
72
8.6.2. Vista lateral torre estacion barrio modelia segunda etapa
Figura 14: Vista lateral estación de comunicaciones barrio model ia segunda etapa
73
9. CONCLUSIONES
• Los valores de intensidad de campo electrico y magnetico asi como de
densidad de potencia estan claramente demtro de los rangos aprobados
por las organizaciones internacionales.
• Este proyecto fue desarrollado para dejar un precedente respecto al
proceso para realizar mediciones de intensidad de señales
electromagnéticas, en estaciones de comunicaciones teniendo encuenta
lo acogido por la comisión reguladora de telecomunicaciones, donde se
toma como punto de partida normas internacionales de la UIT UNIÓN
INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES norma TK 52 y
ICINRP INTERNACIONAL COMISION ON NON IONIZING RADIATION
PROTECTION.
• Que existe una evidente preocupación social por los efectos de los
Campos Electromagnéticos sobre la salud pública, debida en parte al
rápido crecimiento de las tecnologías, la falta de información rigurosa y
por una percepción muchas veces distorsionada del riesgo.
• El constante crecimiento de instalación de torres de comunicaciones en
las áreas residenciales nos llevo a diseñar esta metodología de medición
y así comprobar que se están cumpliendo las normas de contaminación
electromagnética sobre salud pública.
• Realizando el diseño de esta metodología se determino que los cálculos
se deben efectuar con las especificaciones técnicas de las antenas,
tomando condiciones de campo máximo cercano a la población ubicada
a los alrededor de las estaciones.
• Podemos concluir que actualmente las estaciones de comunicaciones y
sus antenas ubicadas en el barrio modelia no afectan a la población,
pues se observo al realizar los cálculos como densidad de potencia (S)
que el resultado esta por debajo de los limites de radiación admitida por
las normas.
74
De acuerdo con las conclusiones anteriores, en este proyecto se determina
que, a los valores de potencias de emisión actuales, a las distancias
calculadas en función de los criterios de la normas internacionales y sobre
la base de las evidencias científicas disponibles, las antenas de utilizadas
en la estación de comunicaciones de la empresa de Acueducto y
Alcantarillado de Bogota no p representan un peligro para la salud pública.
75
10. RECOMENDACIONES
Teniendo en cuenta la metodología diseñada en este trabajo se determino:
Debe tenerse presente el entorno al sitio donde se realizaran las
mediciones puesto que factores ajenos a la estación de comunicaciones
pueden estar generando campos electromagnéticos. Ejemplo. Líneas de
alta tensión.
Se recomienda realizar la calibración de las sondas en ambientes libres de
radiación.
Se aconseja realizar los cálculos en condiciones de campo máximo cercano
a las que puedan estar expuesta el público.
Se debe conocer con exactitud las especificaciones técnicas de las antenas
a instalar junto con las frecuencias que se utilizaran y así los cálculos
arrojen los resultados de satisfacción.
Estas recomendaciones están basadas en las condiciones necesarias que
se deben tener encuenta para aplicar la metodología para la medición de
las intensidades de señales electromagnéticas y verificar si cumplen con
las normas sobre salud publica.
76
BIBLIOGRAFÍA
F. KIP Arthur, “Fundamentos de electricidad y magnetismo” McGraw-Hill,
1980 España, 407 p.
IEEE Std C95.1-1991 – 1999 Edition. IEEE Standard for Safety Level
With Respect to Human Exposure to Radiofrequency Electromagnetic
Fields, 3kHz to 300GHz. Institute of Electrical and Electronics Engineers,
Inc. New York,1992.
KRAUS D John. ”Electromagnetismo” Mc Graw Hjlf, 1986 Méxjco
D.F,852 p.
ICNIRP. “GENERAL APPROACH TO PROTECTION AGAINST NON-
IONIZING
RADIATION”. Health Physics Society. 2002.
Sadiku. N. O. Matthew, “Elementos de electromagnetismo” Continental,
segunda 2002 México, 825 p.
BIBLIOGRAFÍA WEB
http://www.aciem.org
http://www.crt.gov.co
http://www.inicia.es/espectro.com
http://www.mcw.edu
http://www.monografias.com
http://es.wikipedia.org
77
ANEXOS
A. Encuesta ENCUESTA HABITANTES DEL CONJUNTO MODELIA SEGUNDA E TAPA
1. ¿Usted, vive en este barrio desde antes de la construcción de la
estación de comunicaciones?
SI __ NO __
2. ¿Qué cambió en el barrio después de esta construcción?
3. ¿Estos cambios beneficiaron al barrio? SI __ NO __ ¿Por qué?
4. ¿Ha sufrido problemas de salud últimamente? SI __ NO __ ¿Están
relacionados con la construcción de la estación de comunicaciones?
SI __ NO__
¿Qué tipo de problemas?_____________________________________
5. ¿Qué tipos de contaminación están afectando al barrio?
a. Contaminación Ambiental ___
b. Contaminación Visual ___
c. Contaminación Auditiva ___
6. ¿Conoce usted algunos estudios realizados sobre la contaminación
electromagnética? Si __ NO__ ¿Cuál? __________________________
7. ¿Qué porcentaje de credibilidad le daría usted a un estudio sobre
contaminación Electromagnética?
a. 25% __
b. 50% __
78
ANEXO
B. Fotografías torre estación de comunicaciones EAAB b arrio Modelia
Vista frontal conjunto modelia segunda etapa.
Vista del conjunto modelia segunda etapa de estació n de comunicaciones
79
Torre estación de comunicaciones Empresa Acueducto Alcantarillado Bogotá
Vista conjunto Modelia segunda etapa al fondo torre de comunicaciones
80
Vista lateral de torre y conjunto Modelia segunda e tapa
Vista de la torre con respecto al último bloque de apartamentos conjunto
Modelia segunda etapa
81
ANEXO
D. Criterios de ICNIRP para el establecimiento de Factores de Seguridad en sus Restricciones Básicas.
A partir de una revisión exhaustiva de la evidencia científica disponible, el
comité ICNIRP llegó a establecer, para los distintos rangos de frecuencia
del espectro no ionizante, los niveles mínimos de exposición por encima de
los cuales cabría esperar efectos adversos para la salud. Una vez
determinados estos valores, se llegó a la conclusión de que niveles 50
veces más bajos (2%) que los citados mínimos eran capaces de garantizar
un grado suficiente de seguridad en caso de exposiciones del público
general. Estos valores fueron los establecidos por ICNIRP y CMSUE como
Restricciones Básicas recomendadas para las exposiciones a las
respectivas frecuencias.
Un ejemplo que ilustra con claridad el criterio del 2% como factor de
seguridad lo constituyen las restricciones ante efectos térmicos de las
exposiciones a CEM RF. La evidencia experimental indica que exposiciones
de 30 minutos a CEM con SAR de aproximadamente 4 W/kg de tejido
expuesto, pueden provocar en humanos en reposo incrementos de
temperatura iguales o inferiores a 1 oC. Diversos estudios experimentales
han mostrado indicios de la existencia de un umbral, a los mismos niveles
de SAR, para respuestas conductuales en mamíferos de laboratorio. Se
asume, entonces, que la exposición a SAR más intensos podría superar la
capacidad termorreguladora de algunos sujetos y provocar niveles nocivos
de hipertermia. Tomando estos datos como base, ICNIRP y CMSUE
establecieron un SAR de 4W/kg como el umbral de nocividad para una
exposición, y el 2% de ese umbral (0,08 W/kg) fue designado como valor
máximo de SAR, por encima del cual la exposición del público está
desaconsejada.
82