Martes, 15 Marzo 2011 15: 26

Campos de radiofrecuencia y microondas

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La energía electromagnética de radiofrecuencia (RF) y la radiación de microondas se utilizan en una variedad de aplicaciones en la industria, el comercio, la medicina y la investigación, así como en el hogar. En el rango de frecuencia de 3 a 3 x 108 kHz (es decir, 300 GHz) reconocemos fácilmente aplicaciones tales como transmisiones de radio y televisión, comunicaciones (teléfono de larga distancia, teléfono celular, comunicación por radio), radar, calentadores dieléctricos, calentadores de inducción, fuentes de alimentación conmutadas y monitores de computadora.

La radiación RF de alta potencia es una fuente de energía térmica que conlleva todas las implicaciones conocidas del calentamiento para los sistemas biológicos, incluidas quemaduras, cambios temporales y permanentes en la reproducción, cataratas y muerte. Para la amplia gama de radiofrecuencias, la percepción cutánea del calor y el dolor térmico no es fiable para la detección, porque los receptores térmicos están ubicados en la piel y no detectan fácilmente el calentamiento profundo del cuerpo causado por estos campos. Los límites de exposición son necesarios para proteger contra estos efectos adversos para la salud de la exposición a campos de radiofrecuencia.

Exposición ocupacional

Calentamiento por inducción

Aplicando un intenso campo magnético alterno, un material conductor puede calentarse por inducción. corrientes de Foucault. Dicho calentamiento se utiliza para forjar, recocer, soldar y soldar. Las frecuencias de funcionamiento oscilan entre 50/60 y varios millones de Hz. Dado que las dimensiones de las bobinas que producen los campos magnéticos suelen ser pequeñas, el riesgo de exposición de todo el cuerpo de alto nivel es pequeño; sin embargo, la exposición de las manos puede ser alta.

Calentamiento dieléctrico

La energía de radiofrecuencia de 3 a 50 MHz (principalmente en frecuencias de 13.56, 27.12 y 40.68 MHz) se utiliza en la industria para una variedad de procesos de calentamiento. Las aplicaciones incluyen sellado y estampado de plástico, secado de pegamento, procesamiento de telas y textiles, carpintería y la fabricación de productos tan diversos como lonas, piscinas, revestimientos de camas de agua, zapatos, carpetas de cheques de viaje, etc.

Las mediciones reportadas en la literatura (Hansson Mild 1980; IEEE COMAR 1990a, 1990b, 1991) muestran que en muchos casos, los cambios eléctricos y magnéticos campos de fuga son muy altos cerca de estos dispositivos de RF. A menudo, los operadores son mujeres en edad fértil (es decir, de 18 a 40 años). Los campos de fuga suelen ser extensos en algunas situaciones laborales, lo que da como resultado la exposición de todo el cuerpo de los operadores. Para muchos dispositivos, los niveles de exposición a campos eléctricos y magnéticos superan todas las pautas de seguridad de RF existentes.

Dado que estos dispositivos pueden dar lugar a una absorción muy alta de energía de RF, es de interés controlar los campos de fuga que emanan de ellos. Por lo tanto, el monitoreo periódico de RF se vuelve esencial para determinar si existe un problema de exposición.

Sistemas de comunicación

Los trabajadores en los campos de la comunicación y el radar están expuestos solo a intensidades de campo de bajo nivel en la mayoría de las situaciones. Sin embargo, la exposición de los trabajadores que deben escalar torres de FM/TV puede ser intensa y es necesario tomar precauciones de seguridad. La exposición también puede ser considerable cerca de los gabinetes de transmisores que tienen los enclavamientos desactivados y las puertas abiertas.

exposición médica

Una de las primeras aplicaciones de la energía de RF fue la diatermia de onda corta. Normalmente se utilizan electrodos sin blindaje para esto, lo que posiblemente genere campos de dispersión elevados.

Recientemente, los campos de RF se han utilizado junto con campos magnéticos estáticos en imagen de resonancia magnética (IRM). Dado que la energía de RF utilizada es baja y el campo está contenido casi por completo dentro del recinto del paciente, la exposición de los operadores es insignificante.

Efectos biologicos

La tasa de absorción específica (SAR, medida en vatios por kilogramo) se usa ampliamente como una cantidad dosimétrica y los límites de exposición se pueden derivar de los SAR. La SAR de un cuerpo biológico depende de parámetros de exposición como la frecuencia de la radiación, la intensidad, la polarización, la configuración de la fuente de radiación y el cuerpo, las superficies de reflexión y el tamaño, la forma y las propiedades eléctricas del cuerpo. Además, la distribución espacial del SAR dentro del cuerpo es muy poco uniforme. La deposición de energía no uniforme da como resultado un calentamiento no uniforme del cuerpo profundo y puede producir gradientes de temperatura internos. A frecuencias superiores a 10 GHz, la energía se deposita cerca de la superficie del cuerpo. El SAR máximo se produce a unos 70 MHz para el sujeto estándar y a unos 30 MHz cuando la persona está de pie en contacto con RF a tierra. En condiciones extremas de temperatura y humedad, se espera que los SAR de cuerpo entero de 1 a 4 W/kg a 70 MHz provoquen un aumento de la temperatura central de unos 2 ºC en seres humanos sanos en una hora.

El calentamiento por RF es un mecanismo de interacción que se ha estudiado ampliamente. Se han observado efectos térmicos a menos de 1 W/kg, pero generalmente no se han determinado los umbrales de temperatura para estos efectos. El perfil de tiempo-temperatura debe ser considerado al evaluar los efectos biológicos.

También se producen efectos biológicos cuando el calentamiento por radiofrecuencia no es un mecanismo adecuado ni posible. Estos efectos a menudo implican campos de RF modulados y longitudes de onda milimétricas. Se han propuesto varias hipótesis, pero aún no han arrojado información útil para derivar los límites de exposición humana. Existe la necesidad de comprender los mecanismos fundamentales de interacción, ya que no es práctico explorar cada campo de RF por sus interacciones biofísicas y biológicas características.

Los estudios en humanos y animales indican que los campos de RF pueden causar efectos biológicos dañinos debido al calentamiento excesivo de los tejidos internos. Los sensores de calor del cuerpo están ubicados en la piel y no detectan fácilmente el calor en las profundidades del cuerpo. Por lo tanto, los trabajadores pueden absorber cantidades significativas de energía de RF sin ser inmediatamente conscientes de la presencia de campos de fuga. Ha habido informes de que el personal expuesto a campos de radiofrecuencia de equipos de radar, calentadores y selladores de radiofrecuencia y torres de radio y televisión ha experimentado una sensación de calor algún tiempo después de haber estado expuesto.

Hay poca evidencia de que la radiación RF pueda iniciar el cáncer en humanos. Sin embargo, un estudio ha sugerido que puede actuar como promotor del cáncer en animales (Szmigielski et al. 1988). Los estudios epidemiológicos del personal expuesto a campos de radiofrecuencia son pocos y generalmente de alcance limitado (Silverman 1990; NCRP 1986; WHO 1981). Se han realizado varias encuestas de trabajadores ocupacionalmente expuestos en la antigua Unión Soviética y países de Europa del Este (Roberts y Michaelson 1985). Sin embargo, estos estudios no son concluyentes con respecto a los efectos sobre la salud.

La evaluación humana y los estudios epidemiológicos sobre operadores de selladores RF en Europa (Kolmodin-Hedman et al. 1988; Bini et al. 1986) informan que pueden surgir los siguientes problemas específicos:

  • Quemaduras por radiofrecuencia o quemaduras por contacto con superficies térmicamente calientes
  • entumecimiento (es decir, parestesia) en manos y dedos; sensibilidad táctil alterada o alterada
  • irritación de los ojos (posiblemente debido a los vapores del material que contiene vinilo)
  • Calentamiento significativo e incomodidad de las piernas de los operadores (quizás debido al flujo de corriente a través de las piernas hacia el suelo).

 

Móviles

El uso de radioteléfonos personales está aumentando rápidamente y esto ha llevado a un aumento en el número de estaciones base. Estos a menudo se encuentran en áreas públicas. Sin embargo, la exposición al público de estas estaciones es baja. Los sistemas suelen operar en frecuencias cercanas a los 900 MHz o 1.8 GHz utilizando tecnología analógica o digital. Los microteléfonos son pequeños transmisores de radio de baja potencia que se mantienen muy cerca de la cabeza cuando están en uso. Parte de la potencia radiada por la antena es absorbida por la cabeza. Los cálculos numéricos y las mediciones en cabezas fantasma muestran que los valores de SAR pueden ser del orden de unos pocos W/kg (consulte la declaración adicional de ICNIRP, 1996). Ha aumentado la preocupación pública por el peligro para la salud de los campos electromagnéticos y se están dedicando varios programas de investigación a esta cuestión (McKinley et al., informe no publicado). Se están realizando varios estudios epidemiológicos con respecto al uso de teléfonos móviles y el cáncer cerebral. Hasta el momento sólo se ha publicado un estudio en animales (Repacholi et al. 1997) con ratones transgénicos expuestos 1 h al día durante 18 meses a una señal similar a la utilizada en la comunicación móvil digital. Al final de los experimentos, 43 de 101 animales expuestos tenían linfomas, en comparación con 22 de 100 en el grupo de exposición simulada. El aumento fue estadísticamente significativo (p > 0.001). Estos resultados no pueden interpretarse fácilmente con relevancia para la salud humana y se necesita más investigación al respecto.

Estándares y pautas

Varias organizaciones y gobiernos han emitido estándares y pautas para la protección contra la exposición excesiva a campos de RF. Grandolfo y Hansson Mild (1989) dieron una revisión de los estándares de seguridad a nivel mundial; la discusión aquí se refiere solo a las pautas emitidas por IRPA (1988) y el estándar IEEE C 95.1 1991.

La justificación completa de los límites de exposición a RF se presenta en IRPA (1988). En resumen, las pautas de IRPA han adoptado un valor SAR límite básico de 4 W/kg, por encima del cual se considera que existe una probabilidad cada vez mayor de que se produzcan consecuencias adversas para la salud como resultado de la absorción de energía de radiofrecuencia. No se han observado efectos adversos para la salud debido a exposiciones agudas por debajo de este nivel. Al incorporar un factor de seguridad de diez para tener en cuenta las posibles consecuencias de la exposición a largo plazo, se utiliza 0.4 W/kg como límite básico para derivar los límites de exposición ocupacional. Se incorpora un factor de seguridad adicional de cinco para derivar límites para el público en general.

Límites de exposición derivados para la intensidad del campo eléctrico (E), la intensidad del campo magnético (H) y la densidad de potencia especificada en V/m, A/m y W/m2 respectivamente, se muestran en la figura 1. Los cuadrados de la E y H los campos se promedian durante seis minutos, y se recomienda que la exposición instantánea no exceda los valores promediados en el tiempo en más de un factor de 100. Además, la corriente cuerpo a tierra no debe exceder los 200 mA.

Figura 1. Límites de exposición de IRPA (1988) para la intensidad de campo eléctrico E, la intensidad de campo magnético H y la densidad de potencia

ELF060F1

El estándar C 95.1, establecido en 1991 por el IEEE, proporciona valores límite para la exposición ocupacional (ambiente controlado) de 0.4 W/kg para el SAR promedio en todo el cuerpo de una persona y 8 W/kg para el SAR máximo entregado a cualquier gramo. de tejido durante 6 minutos o más. Los valores correspondientes para la exposición del público en general (entorno no controlado) son 0.08 W/kg para SAR de cuerpo entero y 1.6 W/kg para SAR máximo. La corriente cuerpo a tierra no debe exceder los 100 mA en un entorno controlado y los 45 mA en un entorno no controlado. (Consulte IEEE 1991 para obtener más detalles). Los límites derivados se muestran en la figura 2.

Figura 2. Límites de exposición de IEEE (1991) para la intensidad de campo eléctrico E, la intensidad de campo magnético H y la densidad de potencia

ELF060F2

Se puede encontrar más información sobre campos de radiofrecuencia y microondas, por ejemplo, en Elder et al. 1989, Greene 1992 y Polk y Postow 1986.

 

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