Nos últimos anos, o interesse aumentou nos efeitos biológicos e possíveis resultados para a saúde de campos elétricos e magnéticos fracos. Estudos têm sido apresentados sobre campos magnéticos e câncer, reprodução e reações neurocomportamentais. A seguir, é apresentado um resumo do que sabemos, o que ainda precisa ser investigado e, principalmente, qual política é apropriada – se deve envolver nenhuma restrição de exposição, “evitar prudentemente” ou intervenções caras.

O que nós sabemos

Câncer

Estudos epidemiológicos sobre leucemia infantil e exposição residencial de linhas de energia parecem indicar um leve aumento de risco, e leucemia excessiva e riscos de tumor cerebral foram relatados em ocupações “elétricas”. Estudos recentes com técnicas aprimoradas para avaliação da exposição geralmente fortaleceram a evidência de uma associação. Porém, ainda há falta de clareza quanto às características da exposição – por exemplo, frequência do campo magnético e intermitência da exposição; e não se sabe muito sobre possíveis fatores de confusão ou modificadores de efeito. Além disso, a maioria dos estudos ocupacionais indicou uma forma especial de leucemia, a leucemia mielóide aguda, enquanto outros encontraram incidências mais altas para outra forma, a leucemia linfática crônica. Os poucos estudos de câncer animal relatados não ajudaram muito na avaliação de risco e, apesar de um grande número de estudos experimentais com células, nenhum mecanismo plausível e compreensível foi apresentado pelo qual um efeito carcinogênico poderia ser explicado.

Reprodução, com referência especial aos resultados da gravidez

Em estudos epidemiológicos, resultados adversos da gravidez e câncer infantil foram relatados após exposição materna e paterna a campos magnéticos, a exposição paterna indicando um efeito genotóxico. Os esforços para replicar os resultados positivos de outras equipes de pesquisa não foram bem-sucedidos. Estudos epidemiológicos em operadores de unidades de exibição visual (VDU), que são expostos a campos elétricos e magnéticos emitidos por suas telas, têm sido principalmente negativos, e estudos teratogênicos em animais com campos semelhantes a VDU têm sido muito contraditórios para apoiar conclusões confiáveis.

Reações neurocomportamentais

Estudos de provocação em voluntários jovens parecem indicar mudanças fisiológicas como desaceleração da frequência cardíaca e alterações no eletroencefalograma (EEG) após exposição a campos elétricos e magnéticos relativamente fracos. O fenômeno recente de hipersensibilidade à eletricidade parece ser de origem multifatorial, e não está claro se os campos estão envolvidos ou não. Uma grande variedade de sintomas e desconfortos tem sido relatada, principalmente na pele e no sistema nervoso. A maioria dos pacientes apresenta queixas cutâneas difusas na face, como rubor, rubor, vermelhidão, calor, sensação de formigamento, dor e aperto. Também são descritos sintomas associados ao sistema nervoso, como dor de cabeça, tontura, fadiga e desmaio, sensações de formigamento e picadas nas extremidades, falta de ar, palpitações cardíacas, sudorese profusa, depressões e dificuldades de memória. Nenhum sintoma de doença neurológica orgânica característica foi apresentado.

Exposição

A exposição aos campos ocorre em toda a sociedade: em casa, no trabalho, nas escolas e na operação de meios de transporte elétricos. Onde quer que haja fios elétricos, motores elétricos e equipamentos eletrônicos, campos elétricos e magnéticos são criados. Forças médias de campo de trabalho de 0.2 a 0.4 μT (microtesla) parecem ser o nível acima do qual pode haver um risco aumentado, e níveis semelhantes foram calculados para médias anuais para indivíduos que vivem sob ou perto de linhas de energia.

Muitas pessoas estão igualmente expostas acima desses níveis, embora por períodos mais curtos, em suas casas (através de radiadores elétricos, barbeadores, secadores de cabelo e outros eletrodomésticos, ou correntes parasitas devido a desequilíbrios no sistema elétrico de aterramento de um edifício), no trabalho (em certas indústrias e escritórios que envolvam a proximidade de equipamentos elétricos e eletrônicos) ou ao viajar em trens e outros meios de transporte movidos a eletricidade. A importância dessa exposição intermitente não é conhecida. Existem outras incertezas quanto à exposição (envolvendo questões relativas à importância da frequência de campo, a outros fatores modificadores ou de confusão, ou ao conhecimento da exposição total diurna e noturna) e efeito (dada a consistência dos achados quanto ao tipo de câncer) , e nos estudos epidemiológicos, que obrigam a avaliar com muita cautela todas as avaliações de risco.

Avaliações de risco

Em estudos residenciais escandinavos, os resultados indicam um risco dobrado de leucemia acima de 0.2 μT, os níveis de exposição correspondentes aos normalmente encontrados dentro de 50 a 100 metros de uma linha de energia aérea. No entanto, o número de casos de leucemia infantil sob linhas de energia é pequeno e, portanto, o risco é baixo em comparação com outros riscos ambientais na sociedade. Foi calculado que a cada ano na Suécia há dois casos de leucemia infantil sob ou perto de linhas de energia. Um desses casos pode ser atribuído ao risco de campo magnético, se houver.

As exposições ocupacionais a campos magnéticos são geralmente mais altas do que as exposições residenciais, e os cálculos de riscos de leucemia e tumor cerebral para trabalhadores expostos fornecem valores mais altos do que para crianças que vivem perto de linhas de energia. A partir de cálculos baseados no risco atribuível descoberto em um estudo sueco, aproximadamente 20 casos de leucemia e 20 casos de tumores cerebrais podem ser atribuídos a campos magnéticos a cada ano. Esses números devem ser comparados com o número total de 40,000 casos anuais de câncer na Suécia, dos quais 800 foram calculados como tendo origem ocupacional.

O que ainda precisa ser investigado

É bastante claro que mais pesquisas são necessárias para garantir uma compreensão satisfatória dos resultados dos estudos epidemiológicos obtidos até agora. Existem estudos epidemiológicos adicionais em andamento em diferentes países ao redor do mundo, mas a questão é se eles acrescentarão mais ao conhecimento que já temos. Na verdade, não se sabe quais características dos campos são causais dos efeitos, se houver. Assim, definitivamente precisamos de mais estudos sobre possíveis mecanismos para explicar as descobertas que reunimos.

Há na literatura, no entanto, um grande número de in vitro estudos dedicados à busca de possíveis mecanismos. Vários modelos de promoção do câncer têm sido apresentados, baseados em alterações na superfície celular e no transporte de íons cálcio na membrana celular, interrupção da comunicação celular, modulação do crescimento celular, ativação de sequências de genes específicos pela transcrição modulada do ácido ribonucleico (RNA), depressão da produção de melatonina pineal, modulação da atividade da ornitina descarboxilase e possível interrupção dos mecanismos de controle antitumoral do sistema imunológico e hormonal. Cada um desses mecanismos tem características aplicáveis ​​para explicar os efeitos do câncer de campo magnético relatados; no entanto, nenhum esteve isento de problemas e objeções essenciais.

Melatonina e magnetita

Existem dois mecanismos possíveis que podem ser relevantes para a promoção do câncer e, portanto, merecem atenção especial. Uma delas tem a ver com a redução dos níveis noturnos de melatonina induzida por campos magnéticos e a outra está relacionada com a descoberta de cristais de magnetita em tecidos humanos.

Sabe-se de estudos em animais que a melatonina, por meio de um efeito nos níveis circulantes de hormônios sexuais, tem um efeito oncostático indireto. Também foi indicado em estudos com animais que campos magnéticos suprimem a produção de melatonina pineal, uma descoberta que sugere um mecanismo teórico para o aumento relatado (por exemplo) de câncer de mama que pode ser devido à exposição a tais campos. Recentemente, uma explicação alternativa para o aumento do risco de câncer foi proposta. Verificou-se que a melatonina é o eliminador de radicais hidroxila mais potente e, consequentemente, o dano ao DNA que pode ser causado pelos radicais livres é marcadamente inibido pela melatonina. Se os níveis de melatonina forem suprimidos, por exemplo, por campos magnéticos, o DNA fica mais vulnerável ao ataque oxidativo. Esta teoria explica como a depressão da melatonina por campos magnéticos pode resultar em uma maior incidência de câncer em qualquer tecido.

Mas os níveis sanguíneos de melatonina humana diminuem quando os indivíduos são expostos a campos magnéticos fracos? Existem algumas indicações de que isso pode ser assim, mas mais pesquisas são necessárias. Há alguns anos sabe-se que a capacidade das aves de se orientar durante as migrações sazonais é mediada por cristais de magnetita em células que respondem ao campo magnético da Terra. Agora, como mencionado acima, também foi demonstrado que cristais de magnetita existem em células humanas em uma concentração alta o suficiente teoricamente para responder a campos magnéticos fracos. Assim, o papel dos cristais de magnetita deve ser considerado em qualquer discussão sobre os possíveis mecanismos que podem ser propostos quanto aos efeitos potencialmente nocivos dos campos elétricos e magnéticos.

A necessidade de conhecimento sobre os mecanismos

Para resumir, há uma clara necessidade de mais estudos sobre esses possíveis mecanismos. Os epidemiologistas precisam de informações sobre quais características dos campos elétricos e magnéticos devem focar em suas avaliações de exposição. Na maioria dos estudos epidemiológicos, foram usadas intensidades de campo médias ou medianas (com frequências de 50 a 60 Hz); em outros, foram estudadas medidas cumulativas de exposição. Em um estudo recente, descobriu-se que os campos de frequências mais altas estão relacionados ao risco. Em alguns estudos com animais, finalmente, os transientes de campo foram considerados importantes. Para os epidemiologistas, o problema não está no lado do efeito; existem registros de doenças em muitos países atualmente. O problema é que os epidemiologistas não conhecem as características de exposição relevantes a serem consideradas em seus estudos.

Qual política é apropriada

Sistemas de proteção

Geralmente, existem diferentes sistemas de proteção a serem considerados com relação a regulamentos, diretrizes e políticas. Na maioria das vezes, o sistema baseado na saúde é selecionado, no qual um efeito adverso específico à saúde pode ser identificado em um determinado nível de exposição, independentemente do tipo de exposição, química ou física. Um segundo sistema poderia ser caracterizado como uma otimização de um perigo conhecido e aceito, que não possui limite abaixo do qual o risco está ausente. Um exemplo de exposição que se enquadra nesse tipo de sistema é a radiação ionizante. Um terceiro sistema cobre perigos ou riscos onde as relações causais entre a exposição e o resultado não foram demonstradas com razoável certeza, mas para as quais existem preocupações gerais sobre possíveis riscos. Este último sistema de proteção foi denotado como o princípio da cautela, ou mais recentemente evitação prudente, que pode ser resumido como a futura prevenção de baixo custo de exposição desnecessária na ausência de certeza científica. A exposição a campos elétricos e magnéticos foi discutida dessa maneira, e estratégias sistemáticas foram apresentadas, por exemplo, sobre como futuras linhas de energia devem ser encaminhadas, locais de trabalho organizados e eletrodomésticos projetados para minimizar a exposição.

É evidente que o sistema de otimização não é aplicável em relação a restrições de campos elétricos e magnéticos, simplesmente porque não são conhecidos e aceitos como riscos. Os outros dois sistemas, no entanto, estão atualmente sob consideração.

Regulamentos e diretrizes para restrição de exposição no sistema baseado em saúde

Nas diretrizes internacionais, os limites para restrições de exposição ao campo estão várias ordens de grandeza acima do que pode ser medido em linhas aéreas de energia e encontrado em ocupações elétricas. Associação Internacional de Proteção contra Radiação (IRPA) emitido Diretrizes sobre limites de exposição a campos elétricos e magnéticos de 50/60 Hz em 1990, que foi adotado como base para muitos padrões nacionais. Como novos estudos importantes foram publicados posteriormente, um adendo foi emitido em 1993 pela Comissão Internacional de Proteção contra Radiação Não Ionizante (ICNIRP). Além disso, em 1993, avaliações de risco de acordo com o IRPA também foram feitas no Reino Unido.

Esses documentos enfatizam que o estado atual do conhecimento científico não garante a limitação dos níveis de exposição do público e da força de trabalho ao nível μT, e que mais dados são necessários para confirmar se os riscos à saúde estão ou não presentes. As diretrizes IRPA e ICNIRP são baseadas nos efeitos das correntes induzidas por campo no corpo, correspondendo àquelas normalmente encontradas no corpo (até cerca de 10 mA/m2). Recomenda-se que a exposição ocupacional a campos magnéticos de 50/60 Hz seja limitada a 0.5 mT para exposição durante todo o dia e 5 mT para exposições curtas de até duas horas. Recomenda-se que a exposição a campos elétricos seja limitada a 10 e 30 kV/m. O limite de 24 horas para o público é definido em 5 kV/m e 0.1 mT.

Essas discussões sobre a regulamentação da exposição são baseadas inteiramente em relatórios de câncer. Em estudos de outros possíveis efeitos à saúde relacionados a campos elétricos e magnéticos (por exemplo, distúrbios reprodutivos e neurocomportamentais), os resultados geralmente são considerados insuficientemente claros e consistentes para constituir uma base científica para restringir a exposição.

O princípio da cautela ou evitação prudente

Não há diferença real entre os dois conceitos; a evitação prudente tem sido usada mais especificamente, porém, em discussões de campos elétricos e magnéticos. Como dito acima, a prevenção prudente pode ser resumida como a prevenção futura e de baixo custo da exposição desnecessária, desde que haja incerteza científica sobre os efeitos à saúde. Foi adotado na Suécia, mas não em outros países.

Na Suécia, cinco autoridades governamentais (o Instituto Sueco de Proteção contra Radiação; o Conselho Nacional de Segurança Elétrica; o Conselho Nacional de Saúde e Bem-Estar; o Conselho Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional; e o Conselho Nacional de Habitação, Construção e Planejamento) declararam conjuntamente que “o conhecimento total que agora se acumula justifica tomar medidas para reduzir a potência de campo”. Desde que o custo seja razoável, a política é proteger as pessoas de altas exposições magnéticas de longa duração. Durante a instalação de novos equipamentos ou novas linhas elétricas que possam causar elevadas exposições a campos magnéticos, devem ser escolhidas soluções que proporcionem menores exposições desde que estas soluções não impliquem grandes inconvenientes ou custos. Geralmente, conforme declarado pelo Radiation Protection Institute, medidas podem ser tomadas para reduzir o campo magnético nos casos em que os níveis de exposição excedem os níveis normalmente ocorridos em mais de um fator de dez, desde que essas reduções possam ser feitas a um custo razoável. Em situações em que os níveis de exposição das instalações existentes não excedam os níveis normalmente ocorridos por um fator de dez, a reconstrução dispendiosa deve ser evitada. Desnecessário dizer que o atual conceito de evitação tem sido criticado por muitos especialistas em diferentes países, como por especialistas da indústria de fornecimento de eletricidade.

Conclusões

No presente artigo, foi apresentado um resumo do que sabemos sobre os possíveis efeitos dos campos elétricos e magnéticos sobre a saúde e o que ainda precisa ser investigado. Nenhuma resposta foi dada à questão de qual política deveria ser adotada, mas sistemas opcionais de proteção foram apresentados. A este respeito, parece claro que a base de dados científica disponível é insuficiente para desenvolver limites de exposição ao nível μT, o que significa, por sua vez, que não há razões para intervenções dispendiosas a estes níveis de exposição. Se alguma forma de estratégia de cautela (por exemplo, evitar prudentemente) deve ser adotada ou não, é uma questão de decisão das autoridades de saúde pública e ocupacional de cada país. Se tal estratégia não for adotada, isso geralmente significa que nenhuma restrição de exposição é imposta porque os limites baseados na saúde estão bem acima da exposição diária pública e ocupacional. Portanto, se hoje as opiniões diferem quanto a regulamentos, diretrizes e políticas, há um consenso geral entre os normatizadores de que mais pesquisas são necessárias para obter uma base sólida para ações futuras.

 

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A forma mais conhecida de energia eletromagnética é a luz solar. A frequência da luz solar (luz visível) é a linha divisória entre a radiação ionizante mais potente (raios x, raios cósmicos) em frequências mais altas e a radiação não ionizante mais benigna em frequências mais baixas. Existe um espectro de radiação não ionizante. Dentro do contexto deste capítulo, na extremidade superior, logo abaixo da luz visível, está a radiação infravermelha. Abaixo disso está a ampla gama de frequências de rádio, que inclui (em ordem decrescente) micro-ondas, rádio celular, televisão, rádio FM e rádio AM, ondas curtas usadas em aquecedores dielétricos e de indução e, na extremidade inferior, campos com frequência de energia. O espectro eletromagnético é ilustrado na figura 1. 

Figura 1. O espectro eletromagnético

ELF010F1

Assim como a luz visível ou o som permeia nosso ambiente, o espaço onde vivemos e trabalhamos, o mesmo acontece com as energias dos campos eletromagnéticos. Além disso, assim como a maior parte da energia sonora a que estamos expostos é criada pela atividade humana, o mesmo ocorre com as energias eletromagnéticas: desde os níveis fracos emitidos por nossos aparelhos elétricos do dia-a-dia - aqueles que fazem nossos aparelhos de rádio e TV funcionarem - até os níveis mais altos níveis que os médicos aplicam para fins benéficos - por exemplo, diatermia (tratamentos térmicos). Em geral, a força de tais energias diminui rapidamente com a distância da fonte. Os níveis naturais desses campos no ambiente são baixos.

A radiação não ionizante (NIR) incorpora todas as radiações e campos do espectro eletromagnético que não possuem energia suficiente para produzir ionização da matéria. Ou seja, o NIR é incapaz de transmitir energia suficiente a uma molécula ou átomo para interromper sua estrutura removendo um ou mais elétrons. A fronteira entre o NIR e a radiação ionizante é geralmente definida em um comprimento de onda de aproximadamente 100 nanômetros.

Como acontece com qualquer forma de energia, a energia NIR tem o potencial de interagir com sistemas biológicos, e o resultado pode não ser significativo, pode ser prejudicial em diferentes graus ou pode ser benéfico. Com radiofrequência (RF) e radiação de micro-ondas, o principal mecanismo de interação é o aquecimento, mas na parte de baixa frequência do espectro, campos de alta intensidade podem induzir correntes no corpo e, portanto, ser perigosos. Os mecanismos de interação para forças de campo de baixo nível são, no entanto, desconhecidos.

 

 

 

 

 

 

 

 

Quantidades e unidades

Campos em frequências abaixo de cerca de 300 MHz são quantificados em termos de força do campo elétrico (E) e força do campo magnético (H). E é expresso em volts por metro (V/m) e H em amperes por metro (A/m). Ambos são campos vetoriais, ou seja, são caracterizados por magnitude e direção em cada ponto. Para a faixa de baixa frequência, o campo magnético é frequentemente expresso em termos de densidade de fluxo, B, com a unidade SI tesla (T). Quando os campos em nosso ambiente diário são discutidos, a subunidade microtesla (μT) é geralmente a unidade preferida. Em alguma literatura, a densidade de fluxo é expressa em gauss (G), e a conversão entre essas unidades é (para campos no ar):

1T = 104 G ou 0.1 μT = 1 mG e 1 A/m = 1.26 μT.

Estão disponíveis revisões de conceitos, quantidades, unidades e terminologia para proteção contra radiação não ionizante, incluindo radiação de radiofrequência (NCRP 1981; Polk e Postow 1986; OMS 1993).

O termo radiação significa simplesmente energia transmitida por ondas. Ondas eletromagnéticas são ondas de forças elétricas e magnéticas, onde um movimento ondulatório é definido como a propagação de perturbações em um sistema físico. Uma mudança no campo elétrico é acompanhada por uma mudança no campo magnético e vice-versa. Esses fenômenos foram descritos em 1865 por JC Maxwell em quatro equações que ficaram conhecidas como Equações de Maxwell.

As ondas eletromagnéticas são caracterizadas por um conjunto de parâmetros que incluem frequência (f), comprimento de onda (λ), intensidade do campo elétrico, intensidade do campo magnético, polarização elétrica (P) (a direção do E campo), velocidade de propagação (c) e vetor de Poynting (S). Figura 2  ilustra a propagação de uma onda eletromagnética no espaço livre. A frequência é definida como o número de mudanças completas do campo elétrico ou magnético em um determinado ponto por segundo e é expressa em hertz (Hz). O comprimento de onda é a distância entre duas cristas ou vales consecutivos da onda (máximos ou mínimos). A frequência, o comprimento de onda e a velocidade da onda (v) estão inter-relacionados da seguinte forma:

v = f λ

Figura 2. Painel do Uma onda plana se propagando com a velocidade da luz na direção x

ELF010F2

A velocidade de uma onda eletromagnética no espaço livre é igual à velocidade da luz, mas a velocidade nos materiais depende das propriedades elétricas do material – isto é, de sua permissividade (ε) e permeabilidade (μ). A permissividade diz respeito às interações do material com o campo elétrico, e a permeabilidade expressa as interações com o campo magnético. Substâncias biológicas têm permissividades que diferem muito daquelas do espaço livre, sendo dependentes do comprimento de onda (especialmente na faixa de RF) e do tipo de tecido. A permeabilidade das substâncias biológicas, no entanto, é igual à do espaço livre.

Em uma onda plana, conforme ilustrado na figura 2 , o campo elétrico é perpendicular ao campo magnético e a direção de propagação é perpendicular aos campos elétrico e magnético.

 

 

 

Para uma onda plana, a razão entre o valor da intensidade do campo elétrico e o valor da intensidade do campo magnético, que é constante, é conhecida como impedância característica (Z):

Z = E/H

No espaço livre, Z= 120π ≈ 377Ω mas de outra forma Z depende da permissividade e permeabilidade do material através do qual a onda está se propagando.

A transferência de energia é descrita pelo vetor de Poynting, que representa a magnitude e a direção da densidade do fluxo eletromagnético:

S = E x H

Para uma onda em propagação, a integral de S sobre qualquer superfície representa a potência instantânea transmitida através desta superfície (densidade de potência). A magnitude do vetor de Poynting é expressa em watts por metro quadrado (W/m2) (em alguma literatura a unidade mW/cm2 é usado - a conversão para unidades SI é 1 mW/cm2 = 10 W/m2) e para ondas planas está relacionado com os valores das intensidades dos campos elétrico e magnético:

S = E2 /120π = E2 / 377

e

S =120π H2 = 377 H2

Nem todas as condições de exposição encontradas na prática podem ser representadas por ondas planas. Em distâncias próximas a fontes de radiação de radiofrequência, as relações características de ondas planas não são satisfeitas. O campo eletromagnético irradiado por uma antena pode ser dividido em duas regiões: a zona de campo próximo e a zona de campo distante. O limite entre essas zonas geralmente é colocado em:

r = 2a2

onde a é a maior dimensão da antena.

Na zona de campo próximo, a exposição deve ser caracterizada pelos campos elétrico e magnético. No campo distante, um desses é suficiente, pois eles estão inter-relacionados pelas equações acima envolvendo E e H. Na prática, a situação de campo próximo é frequentemente realizada em frequências abaixo de 300 Mhz.

A exposição a campos de RF é ainda mais complicada pelas interações de ondas eletromagnéticas com objetos. Em geral, quando as ondas eletromagnéticas encontram um objeto, parte da energia incidente é refletida, parte é absorvida e parte é transmitida. As proporções de energia transmitida, absorvida ou refletida pelo objeto dependem da frequência e polarização do campo e das propriedades elétricas e forma do objeto. Uma sobreposição das ondas incidente e refletida resulta em ondas estacionárias e distribuição de campo espacialmente não uniforme. Como as ondas são totalmente refletidas por objetos metálicos, as ondas estacionárias se formam perto de tais objetos.

Uma vez que a interação de campos de RF com sistemas biológicos depende de muitas características de campo diferentes e os campos encontrados na prática são complexos, os seguintes fatores devem ser considerados na descrição de exposições a campos de RF:

  • se a exposição ocorre na zona de campo próximo ou distante
  • se campo próximo, valores para ambos E e H são precisos; se campo distante, então ou E or H
  • variação espacial da magnitude do(s) campo(s)
  • polarização do campo, ou seja, a direção do campo elétrico em relação à direção de propagação da onda.

 

Para a exposição a campos magnéticos de baixa frequência, ainda não está claro se a força do campo ou a densidade do fluxo é a única consideração importante. Pode acontecer que outros fatores também sejam importantes, como o tempo de exposição ou a rapidez das mudanças de campo.

O termo campo eletromagnetico (EMF), como é usado na mídia e na imprensa popular, geralmente se refere a campos elétricos e magnéticos na extremidade de baixa frequência do espectro, mas também pode ser usado em um sentido muito mais amplo para incluir todo o espectro de radiação eletromagnética. Note que na faixa de baixa frequência o E e B os campos não são acoplados ou inter-relacionados da mesma forma que estão em frequências mais altas e, portanto, é mais preciso referir-se a eles como “campos elétricos e magnéticos” em vez de EMFs.

 

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Terça-feira, 15 Março 2011 14: 58

Radiação ultravioleta

Como a luz, que é visível, a radiação ultravioleta (UVR) é uma forma de radiação óptica com comprimentos de onda mais curtos e fótons mais energéticos (partículas de radiação) do que sua contraparte visível. A maioria das fontes de luz também emite algum UVR. A UVR está presente na luz solar e também é emitida por um grande número de fontes ultravioleta usadas na indústria, ciência e medicina. Os trabalhadores podem encontrar RUV em uma ampla variedade de ambientes ocupacionais. Em alguns casos, em baixos níveis de luz ambiente, fontes muito intensas de ultravioleta próximo (“luz negra”) podem ser vistas, mas normalmente a UVR é invisível e deve ser detectada pelo brilho de materiais que fluorescem quando iluminados por UVR.

Assim como a luz pode ser dividida em cores que podem ser vistas em um arco-íris, a UVR é subdividida e seus componentes são comumente denotados como UVA, UVB e UVC. Comprimentos de onda de luz e UVR são geralmente expressos em nanômetros (nm); 1 nm é um bilionésimo (10-9) de um metro. UVC (UVR de comprimento de onda muito curto) na luz solar é absorvido pela atmosfera e não atinge a superfície da Terra. UVC está disponível apenas a partir de fontes artificiais, como lâmpadas germicidas, que emitem a maior parte de sua energia em um único comprimento de onda (254 nm) que é muito eficaz para matar bactérias e vírus em uma superfície ou no ar.

O UVB é o UVR mais prejudicial biologicamente para a pele e os olhos e, embora a maior parte dessa energia (que é um componente da luz solar) seja absorvida pela atmosfera, ela ainda produz queimaduras solares e outros efeitos biológicos. UVR de comprimento de onda longo, UVA, é normalmente encontrado na maioria das fontes de lâmpadas e também é o UVR mais intenso que atinge a Terra. Embora o UVA possa penetrar profundamente no tecido, não é tão prejudicial biologicamente quanto o UVB porque as energias dos fótons individuais são menores do que para UVB ou UVC.

Fontes de radiação ultravioleta

Exposição à luz natural:

A maior exposição ocupacional à UVR é experimentada por trabalhadores ao ar livre sob a luz solar. A energia da radiação solar é bastante atenuada pela camada de ozônio da Terra, limitando a UVR terrestre a comprimentos de onda superiores a 290-295 nm. A energia dos raios mais perigosos de comprimento de onda curto (UVB) na luz solar é uma forte função do caminho inclinado atmosférico e varia com a estação e a hora do dia (Sliney 1986 e 1987; WHO 1994).

Fontes artificiais

As fontes artificiais mais significativas de exposição humana incluem as seguintes:

Soldagem a arco industrial. A fonte mais significativa de exposição potencial à UVR é a energia radiante do equipamento de soldagem a arco. Os níveis de UVR ao redor do equipamento de soldagem a arco são muito altos, e lesões agudas nos olhos e na pele podem ocorrer dentro de três a dez minutos de exposição a distâncias de visualização próximas de alguns metros. A proteção dos olhos e da pele é obrigatória.

Lâmpadas UVR industriais/de trabalho. Muitos processos industriais e comerciais, como a cura fotoquímica de tintas, pinturas e plásticos, envolvem o uso de lâmpadas que emitem fortemente na faixa de UV. Embora a probabilidade de exposição prejudicial seja baixa devido à blindagem, em alguns casos pode ocorrer exposição acidental.

“Luzes negras”. As luzes negras são lâmpadas especializadas que emitem predominantemente na faixa UV e são geralmente usadas para testes não destrutivos com pós fluorescentes, para autenticação de notas e documentos e para efeitos especiais em publicidade e discotecas. Estas lâmpadas não representam nenhum risco de exposição significativo para os seres humanos (exceto em certos casos para a pele fotossensibilizada).

Tratamento médico. As lâmpadas UVR são usadas na medicina para uma variedade de fins diagnósticos e terapêuticos. As fontes de UVA são normalmente usadas em aplicações de diagnóstico. As exposições ao paciente variam consideravelmente de acordo com o tipo de tratamento, e as lâmpadas ultravioleta utilizadas em dermatologia requerem uso criterioso por parte da equipe.

Lâmpadas UVR germicidas. UVR com comprimentos de onda na faixa de 250-265 nm é o mais eficaz para esterilização e desinfecção, pois corresponde a um máximo no espectro de absorção do DNA. Tubos de descarga de mercúrio de baixa pressão são frequentemente usados ​​como fonte de UV, pois mais de 90% da energia irradiada está na linha de 254 nm. Estas lâmpadas são muitas vezes referidas como “lâmpadas germicidas”, “lâmpadas bactericidas” ou simplesmente “lâmpadas UVC”. Lâmpadas germicidas são usadas em hospitais para combater a infecção por tuberculose e também são usadas dentro de gabinetes de segurança microbiológica para inativar microorganismos transportados pelo ar e pela superfície. A instalação adequada das lâmpadas e o uso de proteção ocular são essenciais.

Bronzeamento artificial. As espreguiçadeiras são encontradas em empresas onde os clientes podem obter um bronzeado por meio de lâmpadas especiais de bronzeamento, que emitem principalmente na faixa de UVA, mas também alguns UVB. O uso regular de um solário pode contribuir significativamente para a exposição anual da pele aos raios ultravioleta de uma pessoa; além disso, o pessoal que trabalha em salões de bronzeamento também pode estar exposto a níveis baixos. O uso de proteção para os olhos, como óculos ou óculos de sol, deve ser obrigatório para o cliente e, dependendo do acordo, até mesmo funcionários podem exigir protetores para os olhos.

Iluminação geral. As lâmpadas fluorescentes são comuns no local de trabalho e já são usadas em casa há muito tempo. Essas lâmpadas emitem pequenas quantidades de UVR e contribuem apenas com uma pequena porcentagem para a exposição anual de UV de uma pessoa. As lâmpadas halógenas de tungstênio são cada vez mais usadas em casa e no local de trabalho para uma variedade de propósitos de iluminação e exibição. As lâmpadas halógenas não blindadas podem emitir níveis de UVR suficientes para causar lesões agudas em distâncias curtas. A instalação de filtros de vidro sobre essas lâmpadas deve eliminar esse perigo.

Efeitos Biológicos

A pele

Eritema

O eritema, ou “queimadura solar”, é uma vermelhidão da pele que normalmente aparece em quatro a oito horas após a exposição aos raios ultravioleta e desaparece gradualmente após alguns dias. Queimaduras solares graves podem envolver bolhas e descamação da pele. UVB e UVC são cerca de 1,000 vezes mais eficazes em causar eritema do que UVA (Parrish, Jaenicke e Anderson 1982), mas o eritema produzido pelos comprimentos de onda UVB mais longos (295 a 315 nm) é mais grave e persiste por mais tempo (Hausser 1928). A maior gravidade e duração do eritema resulta da penetração mais profunda desses comprimentos de onda na epiderme. A sensibilidade máxima da pele aparentemente ocorre em aproximadamente 295 nm (Luckiesh, Holladay e Taylor 1930; Coblentz, Stair e Hogue 1931) com muito menos sensibilidade (aproximadamente 0.07) ocorrendo em 315 nm e comprimentos de onda mais longos (McKinlay e Diffey 1987).

A dose eritemal mínima (MED) para 295 nm que foi relatada em estudos mais recentes para pele não bronzeada e levemente pigmentada varia de 6 a 30 mJ/cm2 (Everett, Olsen e Sayer 1965; Freeman, et al. 1966; Berger, Urbach e Davies 1968). O MED em 254 nm varia muito, dependendo do tempo decorrido após a exposição e se a pele foi muito exposta à luz solar externa, mas geralmente é da ordem de 20 mJ/cm2, ou tão alto quanto 0.1 J/cm2. A pigmentação e o bronzeamento da pele e, mais importante, o espessamento do estrato córneo, podem aumentar essa DEM em pelo menos uma ordem de grandeza.

Fotossensibilização

Especialistas em saúde ocupacional freqüentemente encontram efeitos adversos da exposição ocupacional à RUV em trabalhadores fotossensibilizados. O uso de certos medicamentos pode produzir um efeito fotossensibilizante na exposição aos raios UVA, assim como a aplicação tópica de certos produtos, incluindo alguns perfumes, loções para o corpo e assim por diante. As reações a agentes fotossensibilizantes envolvem tanto fotoalergia (reação alérgica da pele) quanto fototoxicidade (irritação da pele) após exposição à radiação ultravioleta da luz solar ou fontes industriais de radiação ultravioleta. (As reações de fotossensibilidade durante o uso de equipamentos de bronzeamento também são comuns.) Essa fotossensibilização da pele pode ser causada por cremes ou pomadas aplicados na pele, por medicamentos tomados por via oral ou por injeção ou pelo uso de inaladores prescritos (consulte a figura 1 ). O médico que prescreve um medicamento potencialmente fotossensibilizante deve sempre alertar o paciente para tomar as medidas apropriadas para evitar efeitos adversos, mas o paciente frequentemente é orientado a evitar apenas a luz solar e não fontes de UVR (uma vez que são incomuns para a população em geral).

Figura 1. Algumas substâncias fonossensibilizantes

ELF020T1

Efeitos retardados

A exposição crônica à luz solar - especialmente o componente UVB - acelera o envelhecimento da pele e aumenta o risco de desenvolver câncer de pele (Fitzpatrick et al. 1974; Forbes e Davies 1982; Urbach 1969; Passchier e Bosnjakovic 1987). Vários estudos epidemiológicos mostraram que a incidência de câncer de pele está fortemente correlacionada com a latitude, altitude e cobertura do céu, que se correlacionam com a exposição à radiação ultravioleta (Scotto, Fears e Gori 1980; WHO 1993).

As relações dose-resposta quantitativas exatas para a carcinogênese da pele humana ainda não foram estabelecidas, embora indivíduos de pele clara, particularmente aqueles de origem celta, sejam muito mais propensos a desenvolver câncer de pele. No entanto, deve-se notar que as exposições UVR necessárias para provocar tumores de pele em modelos animais podem ser administradas de forma suficientemente lenta para que o eritema não seja produzido, e a eficácia relativa (relativa ao pico em 302 nm) relatada nesses estudos varia no mesmo como queimaduras solares (Cole, Forbes e Davies 1986; Sterenborg e van der Leun 1987).

O olho

Fotoqueratite e fotoconjuntivite

Estas são reações inflamatórias agudas resultantes da exposição à radiação UVB e UVC que aparecem dentro de algumas horas de exposição excessiva e normalmente desaparecem após um a dois dias.

Lesão da retina por luz brilhante

Embora a lesão térmica da retina causada por fontes de luz seja improvável, danos fotoquímicos podem ocorrer devido à exposição a fontes ricas em luz azul. Isso pode resultar em redução temporária ou permanente da visão. No entanto, a resposta normal de aversão à luz brilhante deve evitar essa ocorrência, a menos que seja feito um esforço consciente para olhar para as fontes de luz brilhante. A contribuição da RUV para a lesão da retina é geralmente muito pequena porque a absorção pelo cristalino limita a exposição da retina.

Efeitos crônicos

A exposição ocupacional prolongada à RUV durante várias décadas pode contribuir para a catarata e efeitos degenerativos não relacionados aos olhos, como envelhecimento da pele e câncer de pele associados à exposição ao sol. A exposição crônica à radiação infravermelha também pode aumentar o risco de catarata, mas isso é muito improvável, dado o acesso à proteção ocular.

A radiação ultravioleta actínica (UVB e UVC) é fortemente absorvida pela córnea e pela conjuntiva. A superexposição desses tecidos causa ceratoconjuntivite, comumente referida como “flash do soldador”, “olho de arco” ou “cegueira da neve”. Pitts relatou o espectro de ação e o curso temporal da fotoceratite na córnea humana, de coelhos e de macacos (Pitts 1974). O período de latência varia inversamente com a gravidade da exposição, variando de 1.5 a 24 horas, mas geralmente ocorre em 6 a 12 horas; desconforto geralmente desaparece dentro de 48 horas. A conjuntivite segue e pode ser acompanhada por eritema da pele facial ao redor das pálpebras. Obviamente, a exposição à UVR raramente resulta em lesão ocular permanente. Pitts e Tredici (1971) relataram dados de limiar para fotoqueratite em humanos para bandas de onda de 10 nm de largura de 220 a 310 nm. Verificou-se que a sensibilidade máxima da córnea ocorre a 270 nm, diferindo acentuadamente do máximo da pele. Presumivelmente, a radiação de 270 nm é biologicamente mais ativa devido à falta de um estrato córneo para atenuar a dose no tecido do epitélio da córnea em comprimentos de onda UVR mais curtos. A resposta do comprimento de onda, ou espectro de ação, não variou tanto quanto o espectro de ação do eritema, com limiares variando de 4 a 14 mJ/cm2 a 270 nm. O limite relatado em 308 nm foi de aproximadamente 100 mJ/cm2.

A exposição repetida do olho a níveis potencialmente perigosos de UVR não aumenta a capacidade de proteção do tecido afetado (a córnea), assim como a exposição da pele, que leva ao bronzeamento e ao espessamento do estrato córneo. Ringvold e associados estudaram as propriedades de absorção UVR da córnea (Ringvold 1980a) e humor aquoso (Ringvold 1980b), bem como os efeitos da radiação UVB sobre o epitélio da córnea (Ringvold 1983), o estroma da córnea (Ringvold e Davanger 1985) e o endotélio da córnea (Ringvold, Davanger e Olsen 1982; Olsen e Ringvold 1982). Seus estudos de microscopia eletrônica mostraram que o tecido da córnea possuía notáveis ​​propriedades de reparo e recuperação. Embora se pudesse detectar prontamente danos significativos a todas essas camadas, aparentemente aparecendo inicialmente nas membranas celulares, a recuperação morfológica foi completa após uma semana. A destruição de ceratócitos na camada estromal era aparente, e a recuperação endotelial foi pronunciada, apesar da falta normal de renovação celular rápida no endotélio. Cullen e outros. (1984) estudaram o dano endotelial que era persistente se a exposição à UVR fosse persistente. Riley e outros. (1987) também estudaram o endotélio da córnea após a exposição ao UVB e concluíram que insultos únicos e graves provavelmente não teriam efeitos retardados; no entanto, eles também concluíram que a exposição crônica poderia acelerar as mudanças no endotélio relacionadas ao envelhecimento da córnea.

Comprimentos de onda acima de 295 nm podem ser transmitidos através da córnea e são quase totalmente absorvidos pela lente. Pitts, Cullen e Hacker (1977b) mostraram que a catarata pode ser produzida em coelhos por comprimentos de onda na banda de 295-320 nm. Os limiares para opacidades transitórias variaram de 0.15 a 12.6 J/cm2, dependendo do comprimento de onda, com um limite mínimo de 300 nm. As opacidades permanentes exigiam maiores exposições radiantes. Nenhum efeito lenticular foi observado na faixa de comprimento de onda de 325 a 395 nm, mesmo com exposições radiantes muito mais altas de 28 a 162 J/cm2 (Pitts, Cullen e Hacker 1977a; Zuclich e Connolly 1976). Esses estudos ilustram claramente o perigo particular da banda espectral de 300-315 nm, como seria de se esperar porque os fótons desses comprimentos de onda penetram com eficiência e têm energia suficiente para produzir danos fotoquímicos.

Taylor e outros. (1988) forneceu evidências epidemiológicas de que UVB na luz solar foi um fator etiológico na catarata senil, mas não mostrou nenhuma correlação de catarata com exposição a UVA. Embora uma vez uma crença popular por causa da forte absorção de UVA pela lente, a hipótese de que UVA pode causar catarata não foi apoiada por estudos laboratoriais experimentais ou por estudos epidemiológicos. A partir dos dados experimentais de laboratório que mostraram que os limiares para fotoceratite eram mais baixos do que para cataratogênese, deve-se concluir que níveis inferiores aos necessários para produzir fotoceratite diariamente devem ser considerados perigosos para o tecido do cristalino. Mesmo se alguém presumisse que a córnea está exposta a um nível quase equivalente ao limiar para fotoqueratite, estimar-se-ia que a dose diária de UVR para o cristalino a 308 nm seria inferior a 120 mJ/cm2 por 12 horas ao ar livre (Sliney 1987). De fato, uma exposição diária média mais realista seria menos da metade desse valor.

Ham e outros. (1982) determinaram o espectro de ação da fotorretinite produzida pela RUV na banda de 320–400 nm. Eles mostraram que os limiares na banda espectral visível, que eram de 20 a 30 J/cm2 a 440 nm, foram reduzidos para aproximadamente 5 J/cm2 para uma banda de 10 nm centrada em 325 nm. O espectro de ação foi aumentando monotonicamente com a diminuição do comprimento de onda. Devemos, portanto, concluir que níveis bem abaixo de 5 J/cm2 a 308 nm deve produzir lesões retinianas, embora essas lesões não se tornem aparentes por 24 a 48 horas após a exposição. Não há dados publicados para limiares de lesão retiniana abaixo de 325 nm, e só podemos esperar que o padrão para o espectro de ação para lesão fotoquímica na córnea e nos tecidos do cristalino também se aplique à retina, levando a um limiar de lesão da ordem de 0.1 J/cm2.

Embora a radiação UVB tenha se mostrado claramente mutagênica e carcinogênica para a pele, a extrema raridade da carcinogênese na córnea e na conjuntiva é bastante notável. Parece não haver evidências científicas que relacionem a exposição à radiação ultravioleta com qualquer tipo de câncer de córnea ou conjuntiva em humanos, embora o mesmo não se aplique ao gado. Isso sugeriria um sistema imunológico muito eficaz operando no olho humano, uma vez que certamente existem trabalhadores ao ar livre que recebem uma exposição à UVR comparável à que o gado recebe. Esta conclusão é ainda apoiada pelo fato de que os indivíduos que sofrem de uma resposta imune defeituosa, como no xeroderma pigmentoso, freqüentemente desenvolvem neoplasias da córnea e da conjuntiva (Stenson 1982).

Normas de Segurança

Limites de exposição ocupacional (EL) para UVR foram desenvolvidos e incluem uma curva de espectro de ação que envolve os dados de limiar para efeitos agudos obtidos de estudos de eritema mínimo e ceratoconjuntivite (Sliney 1972; IRPA 1989). Essa curva não difere significativamente dos dados do limiar coletivo, considerando erros de medida e variações na resposta individual, e está bem abaixo dos limiares cataratogênicos UVB.

O EL para UVR é mais baixo em 270 nm (0.003 J/cm2 a 270 nm) e, por exemplo, a 308 nm é 0.12 J/cm2 (ACGIH 1995, IRPA 1988). Independentemente de a exposição ocorrer a partir de algumas exposições pulsadas durante o dia, uma única exposição muito breve ou de uma exposição de 8 horas a alguns microwatts por centímetro quadrado, o risco biológico é o mesmo e os limites acima se aplicam ao jornada de trabalho completa.

Proteção Ocupacional

A exposição ocupacional à RUV deve ser minimizada sempre que possível. Para fontes artificiais, sempre que possível, deve-se dar prioridade a medidas de engenharia, como filtragem, blindagem e fechamento. Controles administrativos, como limitação de acesso, podem reduzir os requisitos de proteção pessoal.

Trabalhadores ao ar livre, como trabalhadores agrícolas, operários, trabalhadores da construção civil, pescadores e assim por diante, podem minimizar o risco de exposição solar aos raios ultravioleta usando roupas apropriadas de tecido justo e, o mais importante, um chapéu de abas para reduzir a exposição do rosto e pescoço. Os protetores solares podem ser aplicados na pele exposta para reduzir a exposição adicional. Os trabalhadores externos devem ter acesso à sombra e receber todas as medidas de proteção necessárias mencionadas acima.

Na indústria, existem muitas fontes capazes de causar lesões oculares agudas em um curto período de exposição. Uma variedade de proteção para os olhos está disponível com vários graus de proteção apropriados para o uso pretendido. Aqueles destinados ao uso industrial incluem capacetes de soldagem (fornecendo proteção adicional contra radiação visível e infravermelha intensa, bem como proteção facial), protetores faciais, óculos de proteção e óculos de absorção de UV. Em geral, os óculos de proteção fornecidos para uso industrial devem se ajustar perfeitamente ao rosto, garantindo assim que não haja lacunas através das quais a UVR possa atingir diretamente o olho, e devem ser bem construídos para evitar lesões físicas.

A adequação e seleção de óculos de proteção depende dos seguintes pontos:

  • as características de intensidade e emissão espectral da fonte UVR
  • os padrões comportamentais de pessoas próximas a fontes UVR (a distância e o tempo de exposição são importantes)
  • as propriedades de transmissão do material de óculos de proteção
  • o design da armação dos óculos para evitar a exposição periférica do olho à UVR direta não absorvida.

 

Em situações de exposição industrial, o grau de perigo ocular pode ser avaliado por medição e comparação com os limites recomendados para exposição (Duchene, Lakey e Repacholi 1991).

Medição

Devido à forte dependência dos efeitos biológicos no comprimento de onda, a principal medida de qualquer fonte de UVR é sua potência espectral ou distribuição de irradiância espectral. Isso deve ser medido com um espectrorradiômetro que consiste em óptica de entrada adequada, um monocromador e um detector e leitura UVR. Tal instrumento não é normalmente usado em higiene ocupacional.

Em muitas situações práticas, um medidor UVR de banda larga é usado para determinar durações de exposição seguras. Para fins de segurança, a resposta espectral pode ser adaptada para seguir a função espectral usada para as diretrizes de exposição da ACGIH e da IRPA. Se os instrumentos apropriados não forem usados, resultarão em sérios erros de avaliação de perigo. Dosímetros pessoais de UVR também estão disponíveis (por exemplo, filme de polissulfona), mas sua aplicação tem sido amplamente confinada à pesquisa de segurança ocupacional, e não a pesquisas de avaliação de riscos.

Conclusões

O dano molecular dos principais componentes celulares decorrentes da exposição à UVR ocorre constantemente, e existem mecanismos de reparo para lidar com a exposição da pele e dos tecidos oculares à radiação ultravioleta. Somente quando esses mecanismos de reparo são sobrecarregados é que a lesão biológica aguda se torna aparente (Smith 1988). Por essas razões, minimizar a exposição ocupacional à UVR continua a ser um importante objeto de preocupação entre os trabalhadores de saúde e segurança ocupacional.

 

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Terça-feira, 15 Março 2011 15: 01

Radiação infra-vermelha

A radiação infravermelha é aquela parte do espectro da radiação não ionizante localizada entre as micro-ondas e a luz visível. É uma parte natural do ambiente humano e, portanto, as pessoas estão expostas a ela em pequenas quantidades em todas as áreas da vida diária – por exemplo, em casa ou durante atividades recreativas ao sol. No entanto, uma exposição muito intensa pode resultar de certos processos técnicos no local de trabalho.

Muitos processos industriais envolvem a cura térmica de vários tipos de materiais. As fontes de calor usadas ou o próprio material aquecido geralmente emitem níveis tão altos de radiação infravermelha que um grande número de trabalhadores corre o risco de ser exposto.

Conceitos e Quantidades

A radiação infravermelha (IR) tem comprimentos de onda que variam de 780 nm a 1 mm. Seguindo a classificação da Comissão Internacional de Iluminação (CIE), esta banda é subdividida em IRA (de 780 nm a 1.4 μm), IRB (de 1.4 μm a 3 μm) e IRC (de 3 μm a 1 mm). Esta subdivisão segue aproximadamente as características de absorção dependentes do comprimento de onda de IR no tecido e os diferentes efeitos biológicos resultantes.

A quantidade e a distribuição temporal e espacial da radiação infravermelha são descritas por diferentes grandezas e unidades radiométricas. Devido às propriedades ópticas e fisiológicas, especialmente do olho, geralmente é feita uma distinção entre pequenas fontes “pontuais” e fontes “estendidas”. O critério para esta distinção é o valor em radianos do ângulo (α) medido no olho que é subentendido pela fonte. Este ângulo pode ser calculado como um quociente, a dimensão da fonte de luz DL dividido pela distância de visualização r. Fontes estendidas são aquelas que apresentam um ângulo de visão no olho maior que αminutos, que normalmente é de 11 milirradianos. Para todas as fontes estendidas, há uma distância de visualização em que α é igual a αminutos; em distâncias de visualização maiores, a fonte pode ser tratada como uma fonte pontual. Na proteção contra radiação óptica, as grandezas mais importantes em relação a fontes estendidas são as esplendor (L, expresso em Wm-2sr-1) E do radiância integrada no tempo (Lp em jm-2sr-1), que descrevem o “brilho” da fonte. Para avaliação de risco à saúde, as quantidades mais relevantes relativas a fontes pontuais ou exposições a distâncias da fonte onde α< αminutos, são as irradiância (E, expresso em Wm-2), que é equivalente ao conceito de taxa de dose de exposição, e o exposição radiante (H, em Jm-2), equivalente ao conceito de dose de exposição.

Em algumas bandas do espectro, os efeitos biológicos devido à exposição são fortemente dependentes do comprimento de onda. Portanto, quantidades espectrorradiométricas adicionais devem ser usadas (por exemplo, a radiância espectral, Ll, expresso em Wm-2 sr-1 nm-1) para ponderar os valores de emissão física da fonte contra o espectro de ação aplicável relacionado ao efeito biológico.

 

Fontes e Exposição Ocupacional

A exposição ao IR resulta de várias fontes naturais e artificiais. A emissão espectral dessas fontes pode ser limitada a um único comprimento de onda (laser) ou pode ser distribuída em uma ampla faixa de comprimento de onda.

Os diferentes mecanismos para a geração de radiação óptica em geral são:

  • excitação térmica (radiação de corpo negro)
  • descarga de gás
  • amplificação da luz por emissão estimulada de radiação (laser), sendo o mecanismo de descarga gasosa de menor importância na banda do IR.

 

A emissão das fontes mais importantes usadas em muitos processos industriais resulta da excitação térmica e pode ser aproximada usando as leis físicas da radiação de corpo negro se a temperatura absoluta da fonte for conhecida. A emissão total (M, em Wm-2) de um radiador de corpo negro (figura 1) é descrito pela lei de Stefan-Boltzmann:

M(T) = 5.67 x 10-8T4

e depende da 4ª potência da temperatura (T, em K) do corpo radiante. A distribuição espectral da radiância é descrita pela lei de radiação de Planck:

e o comprimento de onda de emissão máxima (λmax) é descrito de acordo com a lei de Wien por:

λmax = (2.898 x 10-8) / T

Figura 1. Radiância espectral λmaxde um radiador de corpo negro na temperatura absoluta mostrada em graus Kelvin em cada curva

ELF040F1

Muitos lasers usados ​​em processos industriais e médicos emitem níveis muito altos de IR. Em geral, em comparação com outras fontes de radiação, a radiação laser tem algumas características incomuns que podem influenciar o risco após uma exposição, como duração de pulso muito curta ou irradiância extremamente alta. Portanto, a radiação laser é discutida em detalhes em outra parte deste capítulo.

Muitos processos industriais requerem o uso de fontes que emitem altos níveis de radiação visível e infravermelha e, portanto, um grande número de trabalhadores como padeiros, sopradores de vidro, trabalhadores de fornos, fundições, ferreiros, fundições e bombeiros estão potencialmente em risco de exposição. Além das lâmpadas, fontes como chamas, maçaricos a gás, maçaricos de acetileno, poças de metal fundido e barras de metal incandescente devem ser consideradas. Estes são encontrados em fundições, usinas siderúrgicas e em muitas outras plantas industriais pesadas. A Tabela 1 resume alguns exemplos de fontes de infravermelho e suas aplicações.

Tabela 1. Diferentes fontes de IR, população exposta e níveis aproximados de exposição

fonte

Aplicação ou população exposta

Exposição

Exposição à luz natural:

Trabalhadores ao ar livre, agricultores, trabalhadores da construção civil, marítimos, público em geral

500Wm-2

Lâmpadas de filamento de tungstênio

População em geral e trabalhadores
Iluminação geral, secagem de tintas e tintas

105-106 Wm-2sr-1

Lâmpadas de filamento de halogênio de tungstênio

(Ver lâmpadas de filamento de tungstênio)
Sistemas de cópia (fixação), processos gerais (secagem, cozimento, encolhimento, amaciamento)

50–200Wm-2 (a 50cm)

Diodos emissores de luz (por exemplo, diodo GaAs)

Brinquedos, eletrônicos de consumo, tecnologia de transmissão de dados, etc.

105 Wm-2sr-1

lâmpadas de arco de xenônio

Projetores, simuladores solares, luzes de busca
Operadores de câmera de fábrica de impressão, trabalhadores de laboratório óptico, artistas

107 Wm-2sr-1

ferro fundido

Fornalha de aço, trabalhadores de siderurgia

105 Wm-2sr-1

Matrizes de lâmpadas infravermelhas

Aquecimento e secagem industrial

103 para 8.103 Wm-2

Lâmpadas infravermelhas em hospitais

Incubadoras de laboratório

100–300Wm-2

 

Efeitos Biológicos

A radiação óptica em geral não penetra muito profundamente no tecido biológico. Portanto, os alvos primários de uma exposição IR são a pele e os olhos. Na maioria das condições de exposição, o principal mecanismo de interação do IR é térmico. Apenas os pulsos muito curtos que os lasers podem produzir, mas que não são considerados aqui, também podem levar a efeitos mecanotérmicos. Não se espera que os efeitos da ionização ou da quebra de ligações químicas apareçam com a radiação IR porque a energia da partícula, sendo menor que aproximadamente 1.6 eV, é muito baixa para causar tais efeitos. Pela mesma razão, as reações fotoquímicas tornam-se significativas apenas em comprimentos de onda mais curtos na região visual e ultravioleta. Os diferentes efeitos na saúde dependentes do comprimento de onda do IR surgem principalmente das propriedades ópticas dependentes do comprimento de onda do tecido - por exemplo, a absorção espectral da mídia ocular (figura 2).

Figura 2. Absorção espectral do meio ocular

ELF040F2

Efeitos no olho

Em geral, o olho está bem adaptado para se proteger contra a radiação óptica do ambiente natural. Além disso, o olho é fisiologicamente protegido contra lesões de fontes de luz intensa, como o sol ou lâmpadas de alta intensidade, por uma resposta de aversão que limita a duração da exposição a uma fração de segundo (aproximadamente 0.25 segundos).

A IRA afeta principalmente a retina, devido à transparência da mídia ocular. Ao visualizar diretamente uma fonte pontual ou feixe de laser, as propriedades de foco na região IRA tornam a retina muito mais suscetível a danos do que qualquer outra parte do corpo. Para períodos curtos de exposição, considera-se que o aquecimento da íris pela absorção de infravermelho visível ou próximo desempenha um papel no desenvolvimento de opacidades na lente.

Com o aumento do comprimento de onda, acima de aproximadamente 1 μm, a absorção pelo meio ocular aumenta. Portanto, considera-se que a absorção da radiação IRA tanto pelo cristalino quanto pela íris pigmentada desempenha um papel na formação de opacidades lenticulares. Danos à lente são atribuídos a comprimentos de onda abaixo de 3 μm (IRA e IRB). Para radiação infravermelha de comprimentos de onda superiores a 1.4 μm, o humor aquoso e a lente são particularmente fortemente absorventes.

Na região IRB e IRC do espectro, a mídia ocular torna-se opaca como resultado da forte absorção por sua água constituinte. A absorção nesta região ocorre principalmente na córnea e no humor aquoso. Além de 1.9 μm, a córnea é efetivamente o único absorvedor. A absorção da radiação infravermelha de comprimento de onda longo pela córnea pode levar ao aumento da temperatura no olho devido à condução térmica. Devido a uma rápida taxa de renovação das células superficiais da córnea, qualquer dano limitado à camada externa da córnea pode ser temporário. Na banda IRC, a exposição pode causar uma queimadura na córnea semelhante à da pele. As queimaduras da córnea não são muito prováveis ​​de ocorrer, no entanto, por causa da reação de aversão desencadeada pela sensação dolorosa causada pela forte exposição.

Efeitos na pele

A radiação infravermelha não penetra profundamente na pele. Portanto, a exposição da pele a infravermelhos muito fortes pode levar a efeitos térmicos locais de gravidade variável e até mesmo queimaduras graves. Os efeitos na pele dependem das propriedades ópticas da pele, como a profundidade de penetração dependente do comprimento de onda (figura 3 ). Especialmente em comprimentos de onda mais longos, uma exposição extensa pode causar um alto aumento de temperatura local e queimaduras. Os valores limite para esses efeitos são dependentes do tempo, devido às propriedades físicas dos processos de transporte térmico na pele. Uma irradiação de 10 kWm-2, por exemplo, pode causar uma sensação dolorosa em 5 segundos, enquanto uma exposição de 2 kWm-2 não causará a mesma reação em períodos menores que aproximadamente 50 segundos.

Figura 3. Profundidade de penetração na pele para diferentes comprimentos de onda

ELF040F3

Se a exposição for prolongada por períodos muito longos, mesmo em valores bem abaixo do limiar da dor, a carga de calor para o corpo humano pode ser grande. Especialmente se a exposição cobrir todo o corpo como, por exemplo, na frente de um derretimento de aço. O resultado pode ser um desequilíbrio do sistema de termorregulação fisiologicamente bem equilibrado. O limite para tolerar tal exposição dependerá de diferentes condições individuais e ambientais, como a capacidade individual do sistema de termorregulação, o metabolismo corporal real durante a exposição ou a temperatura ambiente, umidade e movimento do ar (velocidade do vento). Sem nenhum trabalho físico, uma exposição máxima de 300 Wm-2 pode ser tolerado por mais de oito horas sob certas condições ambientais, mas esse valor diminui para aproximadamente 140 Wm-2 durante o trabalho físico pesado.

Padrões de exposição

Os efeitos biológicos da exposição aos infravermelhos, que dependem do comprimento de onda e da duração da exposição, são intoleráveis ​​apenas se forem excedidos certos limites de intensidade ou valores de dose. Para se proteger contra essas condições intoleráveis ​​de exposição, organizações internacionais como a Organização Mundial da Saúde (OMS), a Organização Internacional do Trabalho (OIT), o Comitê Internacional para Radiação Não Ionizante da Associação Internacional de Proteção contra Radiação (INIRC/IRPA) e seus sucessor, a Comissão Internacional de Proteção contra Radiação Não Ionizante (ICNIRP) e a Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH) sugeriram limites de exposição para radiação infravermelha de fontes ópticas coerentes e incoerentes. A maioria das sugestões nacionais e internacionais sobre diretrizes para limitar a exposição humana à radiação infravermelha são baseadas ou mesmo idênticas aos valores limite sugeridos (TLVs) publicados pela ACGIH (1993/1994). Esses limites são amplamente reconhecidos e frequentemente usados ​​em situações ocupacionais. Eles são baseados no conhecimento científico atual e destinam-se a prevenir lesões térmicas da retina e da córnea e evitar possíveis efeitos retardados no cristalino do olho.

A revisão de 1994 dos limites de exposição da ACGIH é a seguinte:

1. Para a proteção da retina contra lesões térmicas em caso de exposição à luz visível (por exemplo, no caso de fontes de luz potentes), a radiância espectral Lλ em W/(m² sr nm) ponderado contra a função de risco térmico da retina Rλ (ver tabela 2) ao longo do intervalo de comprimento de onda Δλ e somados na faixa de comprimento de onda de 400 a 1400 nm, não devem exceder:

onde t é a duração da visualização limitada a intervalos de 10-3 a 10 segundos (ou seja, para condições de visualização acidental, visualização não fixa), e α é a subtensão angular da fonte em radianos calculada por α = extensão máxima da fonte/distância até a fonte Rλ  (mesa 2 ).

2. Para proteger a retina dos riscos de exposição de lâmpadas de calor infravermelhas ou qualquer fonte de infravermelho próximo, onde um forte estímulo visual está ausente, a radiação infravermelha na faixa de comprimento de onda de 770 a 1400 nm conforme vista pelo olho (com base em uma pupila de 7 mm diâmetro) para condições de visualização prolongadas devem ser limitadas a:

Esse limite é baseado em um diâmetro pupilar de 7 mm, pois, nesse caso, a resposta de aversão (fechar o olho, por exemplo) pode não existir devido à ausência de luz visível.

3. Para evitar possíveis efeitos retardados na lente do olho, como catarata retardada, e para proteger a córnea da superexposição, a radiação infravermelha em comprimentos de onda superiores a 770 nm deve ser limitada a 100 W/m² por períodos superiores a 1,000 s e para:

ou por períodos mais curtos.

4. Para pacientes afácicos, funções de ponderação separadas e TLVs resultantes são fornecidos para a faixa de comprimento de onda da luz ultravioleta e visível (305–700 nm).

Tabela 2. Função de risco térmico da retina

Comprimento de onda (nm)

Rλ

Comprimento de onda (nm)

Rλ

400

1.0

460

8.0

405

2.0

465

7.0

410

4.0

470

6.2

415

8.0

475

5.5

420

9.0

480

4.5

425

9.5

485

4.0

430

9.8

490

2.2

435

10.0

495

1.6

440

10.0

500-700

1.0

445

9.7

700-1,050

10((700 ) / 500)

450

9.4

1,050-1,400

0.2

455

9.0

   

Fonte: ACGIH 1996.

Medição

Existem técnicas e instrumentos radiométricos confiáveis ​​que permitem analisar o risco para a pele e os olhos da exposição a fontes de radiação óptica. Para caracterizar uma fonte de luz convencional, geralmente é muito útil medir a radiância. Para definir as condições de exposição perigosa de fontes ópticas, a irradiância e a exposição radiante são de maior importância. A avaliação de fontes de banda larga é mais complexa do que a avaliação de fontes que emitem em comprimentos de onda únicos ou bandas muito estreitas, pois as características espectrais e o tamanho da fonte devem ser considerados. O espectro de certas lâmpadas consiste em uma emissão contínua em uma ampla faixa de comprimento de onda e emissão em determinados comprimentos de onda únicos (linhas). Erros significativos podem ser introduzidos na representação desses espectros se a fração de energia em cada linha não for adicionada adequadamente ao contínuo.

Para avaliação de riscos à saúde, os valores de exposição devem ser medidos em uma abertura limite para a qual os padrões de exposição são especificados. Normalmente, uma abertura de 1 mm é considerada o menor tamanho de abertura prática. Comprimentos de onda superiores a 0.1 mm apresentam dificuldades devido aos efeitos de difração significativos criados por uma abertura de 1 mm. Para esta banda de comprimento de onda foi aceita uma abertura de 1 cm² (11 mm de diâmetro), porque os pontos quentes nesta banda são maiores do que em comprimentos de onda mais curtos. Para a avaliação dos perigos da retina, o tamanho da abertura foi determinado por um tamanho médio da pupila e, portanto, foi escolhida uma abertura de 7 mm.

Em geral, as medições na região óptica são muito complexas. Medições feitas por pessoal não treinado podem levar a conclusões inválidas. Um resumo detalhado dos procedimentos de medição pode ser encontrado em Sliney e Wolbarsht (1980).

Medidas protetoras

A proteção padrão mais eficaz contra a exposição à radiação óptica é o fechamento total da fonte e todos os caminhos de radiação que podem sair da fonte. Com tais medidas, o cumprimento dos limites de exposição deve ser fácil de alcançar na maioria dos casos. Quando este não for o caso, a proteção individual é aplicável. Por exemplo, deve-se usar a proteção ocular disponível na forma de óculos ou visores adequados ou roupas de proteção. Se as condições de trabalho não permitirem a aplicação de tais medidas, pode ser necessário controle administrativo e acesso restrito a fontes muito intensas. Em alguns casos, a redução da potência da fonte ou do tempo de trabalho (pausas de trabalho para recuperação do estresse térmico), ou de ambos, pode ser uma medida possível para proteger o trabalhador.

Conclusão

Em geral, a radiação infravermelha das fontes mais comuns, como lâmpadas, ou da maioria das aplicações industriais, não causará nenhum risco aos trabalhadores. Em alguns locais de trabalho, no entanto, o IR pode causar risco à saúde do trabalhador. Além disso, há um rápido aumento na aplicação e uso de lâmpadas especiais e em processos de alta temperatura na indústria, ciência e medicina. Se a exposição dessas aplicações for suficientemente elevada, não podem ser excluídos os efeitos nocivos (principalmente nos olhos, mas também na pele). Espera-se que a importância dos padrões de exposição à radiação óptica reconhecidos internacionalmente aumente. Para proteger o trabalhador da exposição excessiva, devem ser obrigatórias medidas de proteção como blindagem (olhos) ou roupas de proteção.

Os principais efeitos biológicos adversos atribuídos à radiação infravermelha são as cataratas, conhecidas como catarata do soprador de vidro ou catarata do forno. A exposição a longo prazo, mesmo em níveis relativamente baixos, causa estresse térmico ao corpo humano. Em tais condições de exposição, fatores adicionais, como temperatura corporal e perda de calor por evaporação, bem como fatores ambientais, devem ser considerados.

A fim de informar e instruir os trabalhadores, alguns guias práticos foram desenvolvidos nos países industrializados. Um resumo abrangente pode ser encontrado em Sliney e Wolbarsht (1980).

 

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Terça-feira, 15 Março 2011 15: 19

Luz e radiação infravermelha

A luz e a energia radiante infravermelha (IR) são duas formas de radiação óptica e, juntamente com a radiação ultravioleta, formam o espectro óptico. Dentro do espectro óptico, diferentes comprimentos de onda têm potenciais consideravelmente diferentes para causar efeitos biológicos e, por esse motivo, o espectro óptico pode ser ainda subdividido.

O termo leve deve ser reservado para comprimentos de onda de energia radiante entre 400 e 760 nm, que evocam uma resposta visual na retina (CIE 1987). A luz é o componente essencial da saída de lâmpadas iluminantes, exibições visuais e uma ampla variedade de iluminadores. Além da importância da iluminação para a visão, algumas fontes de luz podem, no entanto, apresentar reações fisiológicas indesejadas, como brilho incapacitante e desconfortável, cintilação e outras formas de estresse ocular devido ao design ergonômico inadequado das tarefas do local de trabalho. A emissão de luz intensa também é um efeito colateral potencialmente perigoso de alguns processos industriais, como a soldagem a arco.

A radiação infravermelha (IRR, comprimentos de onda de 760 nm a 1 mm) também pode ser referida comumente como radiação térmica (ou calor radiante), e é emitido por qualquer objeto quente (motores quentes, metais fundidos e outras fontes de fundição, superfícies tratadas termicamente, lâmpadas elétricas incandescentes, sistemas de aquecimento radiante, etc.). A radiação infravermelha também é emitida por uma grande variedade de equipamentos elétricos, como motores elétricos, geradores, transformadores e vários equipamentos eletrônicos.

A radiação infravermelha é um fator que contribui para o estresse térmico. A alta temperatura e umidade do ar ambiente e um baixo grau de circulação de ar podem se combinar com o calor radiante para produzir estresse térmico com potencial para lesões por calor. Em ambientes mais frios, fontes indesejadas ou mal projetadas de calor radiante também podem causar desconforto - uma consideração ergonômica.

Efeitos Biológicos

Os riscos ocupacionais apresentados aos olhos e à pele por formas visíveis e infravermelhas de radiação são limitados pela aversão dos olhos à luz brilhante e pela sensação de dor na pele resultante do intenso aquecimento radiante. O olho está bem adaptado para se proteger contra lesões agudas por radiação óptica (devido à energia radiante ultravioleta, visível ou infravermelha) da luz solar ambiente. É protegido por uma resposta natural de aversão à visualização de fontes de luz intensa que normalmente o protege contra lesões decorrentes da exposição a fontes como o sol, lâmpadas de arco e arcos de soldagem, pois essa aversão limita a duração da exposição a uma fração (cerca de dois décimos) de segundo. No entanto, fontes ricas em IRR sem um forte estímulo visual podem ser perigosas para a lente do olho no caso de exposição crônica. Pode-se também forçar-se a olhar para o sol, um arco de soldagem ou um campo de neve e, assim, sofrer uma perda temporária (e às vezes permanente) da visão. Em um ambiente industrial em que as luzes brilhantes aparecem baixas no campo de visão, os mecanismos de proteção dos olhos são menos eficazes e as precauções contra riscos são particularmente importantes.

Existem pelo menos cinco tipos separados de perigos para os olhos e a pele de fontes de luz intensa e IRR, e as medidas de proteção devem ser escolhidas com a compreensão de cada um. Além dos perigos potenciais apresentados pela radiação ultravioleta (UVR) de algumas fontes de luz intensa, deve-se considerar os seguintes perigos (Sliney e Wolbarsht 1980; OMS 1982):

  1. Lesão térmica na retina, que pode ocorrer em comprimentos de onda de 400 nm a 1,400 nm. Normalmente, o perigo desse tipo de lesão é representado apenas por lasers, uma fonte de arco de xenônio muito intensa ou uma bola de fogo nuclear. A queima local da retina resulta em um ponto cego (escotoma).
  2. Lesão fotoquímica da luz azul na retina (um perigo principalmente associado à luz azul de comprimentos de onda de 400 nm a 550 nm) (Ham 1989). A lesão é comumente chamada de fotorretinite de “luz azul”; uma forma particular desta lesão é denominada, de acordo com sua fonte, retinite solar. A retinite solar já foi chamada de “cegueira eclipse” e associada a “queimadura da retina”. Apenas nos últimos anos ficou claro que a fotorretinite resulta de um mecanismo de lesão fotoquímica após a exposição da retina a comprimentos de onda mais curtos no espectro visível, ou seja, luz violeta e azul. Até a década de 1970, pensava-se que era o resultado de um mecanismo de lesão térmica. Em contraste com a luz azul, a radiação IRA é muito ineficaz na produção de lesões na retina. (Ham 1989; Sliney e Wolbarsht 1980).
  3. Perigos térmicos de infravermelho próximo para a lente (associados a comprimentos de onda de aproximadamente 800 nm a 3,000 nm) com potencial para catarata de calor industrial. A exposição média da córnea à radiação infravermelha na luz solar é da ordem de 10 W/m2. Em comparação, trabalhadores de vidro e aço expostos a irradiâncias infravermelhas da ordem de 0.8 a 4 kW/m2 diariamente por 10 a 15 anos desenvolveram opacidades lenticulares (Sliney e Wolbarsht 1980). Essas bandas espectrais incluem IRA e IRB (veja a figura 1). A diretriz da Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH) para a exposição IRA da parte anterior do olho é uma irradiância total ponderada no tempo de 100 W/m2 para durações de exposição superiores a 1,000 s (16.7 min) (ACGIH 1992 e 1995).
  4. Lesão térmica da córnea e conjuntiva (em comprimentos de onda de aproximadamente 1,400 nm a 1 mm). Este tipo de lesão é quase exclusivamente limitada à exposição à radiação laser.
  5. Lesão térmica da pele. Isso é raro em fontes convencionais, mas pode ocorrer em todo o espectro óptico.

A importância do comprimento de onda e do tempo de exposição

As lesões térmicas (1) e (4) acima são geralmente limitadas a durações de exposição muito breves, e a proteção ocular é projetada para evitar essas lesões agudas. No entanto, lesões fotoquímicas, como as mencionadas em (2) acima, podem resultar de baixas taxas de dose espalhadas por todo o dia de trabalho. O produto da taxa de dose e a duração da exposição sempre resulta na dose (é a dose que determina o grau de perigo fotoquímico). Como em qualquer mecanismo de lesão fotoquímica, deve-se considerar o espectro de ação que descreve a eficácia relativa de diferentes comprimentos de onda em causar um efeito fotobiológico. Por exemplo, o espectro de ação para lesões retinianas fotoquímicas atinge o pico em aproximadamente 440 nm (Ham 1989). A maioria dos efeitos fotoquímicos está limitada a uma faixa muito estreita de comprimentos de onda; Considerando que um efeito térmico pode ocorrer em qualquer comprimento de onda no espectro. Portanto, a proteção ocular para esses efeitos específicos precisa bloquear apenas uma banda espectral relativamente estreita para ser eficaz. Normalmente, mais de uma banda espectral deve ser filtrada na proteção ocular para uma fonte de banda larga.

Fontes de Radiação Óptica

Exposição à luz natural:

A maior exposição ocupacional à radiação óptica resulta da exposição dos trabalhadores ao ar livre aos raios solares. O espectro solar se estende desde o corte da camada de ozônio estratosférico de cerca de 290-295 nm na banda ultravioleta até pelo menos 5,000 nm (5 μm) na banda infravermelha. A radiação solar pode atingir um nível tão alto quanto 1 kW/m2 durante os meses de verão. Isso pode resultar em estresse térmico, dependendo da temperatura e umidade do ar ambiente.

Fontes artificiais

As fontes artificiais mais significativas de exposição humana à radiação óptica incluem as seguintes:

  1. Soldagem e corte. Os soldadores e seus colegas de trabalho são normalmente expostos não apenas à intensa radiação UV, mas também à intensa radiação visível e infravermelha emitida pelo arco. Em casos raros, essas fontes produziram lesões agudas na retina do olho. A proteção ocular é obrigatória para esses ambientes.
  2. Indústrias de metais e fundições. A fonte mais significativa de exposição visível e infravermelha são as superfícies de metal fundido e quente nas indústrias de aço e alumínio e em fundições. A exposição do trabalhador normalmente varia de 0.5 a 1.2 kW/m2.
  3. Lâmpadas de arco. Muitos processos industriais e comerciais, como os que envolvem lâmpadas de cura fotoquímica, emitem luz visível (azul) intensa de ondas curtas, bem como radiação UV e IR. Embora a probabilidade de exposição prejudicial seja baixa devido à blindagem, em alguns casos pode ocorrer exposição acidental.
  4. Lâmpadas infravermelhas. Essas lâmpadas emitem predominantemente na faixa IRA e são geralmente usadas para tratamento térmico, secagem de tintas e aplicações relacionadas. Essas lâmpadas não representam nenhum risco de exposição significativo para os seres humanos, pois o desconforto produzido pela exposição limitará a exposição a um nível seguro.
  5. Tratamento médico. As lâmpadas infravermelhas são usadas na medicina física para uma variedade de fins diagnósticos e terapêuticos. As exposições ao paciente variam consideravelmente de acordo com o tipo de tratamento, e as lâmpadas infravermelhas requerem uso cuidadoso pelos membros da equipe.
  6. Iluminação geral. As lâmpadas fluorescentes emitem muito pouco infravermelho e geralmente não são brilhantes o suficiente para representar um perigo potencial para os olhos. As lâmpadas incandescentes de tungstênio e halogênio de tungstênio emitem uma grande fração de sua energia radiante no infravermelho. Além disso, a luz azul emitida pelas lâmpadas halógenas de tungstênio pode representar um perigo para a retina se uma pessoa olhar fixamente para o filamento. Felizmente, a resposta de aversão do olho à luz brilhante evita lesões agudas mesmo em distâncias curtas. Colocar filtros de “calor” de vidro sobre essas lâmpadas deve minimizar/eliminar esse perigo.
  7. Projetores ópticos e outros dispositivos. Fontes de luz intensa são usadas em holofotes, projetores de filmes e outros dispositivos de colimação de feixe de luz. Estes podem representar um perigo para a retina com o feixe direto em distâncias muito próximas.

 

Medição das Propriedades da Fonte

A característica mais importante de qualquer fonte óptica é sua distribuição de energia espectral. Isso é medido usando um espectrorradiômetro, que consiste em óptica de entrada adequada, um monocromador e um fotodetector.

Em muitas situações práticas, um radiômetro óptico de banda larga é usado para selecionar uma determinada região espectral. Tanto para iluminação visível quanto para fins de segurança, a resposta espectral do instrumento será adaptada para seguir uma resposta espectral biológica; por exemplo, medidores de lux são ajustados para a resposta fotópica (visual) do olho. Normalmente, além dos medidores de risco de UVR, a medição e análise de risco de fontes de luz intensa e fontes de infravermelho são muito complexas para especialistas em segurança e saúde ocupacional de rotina. Progressos estão sendo feitos na padronização das categorias de segurança das lâmpadas, de modo que não sejam necessárias medições pelo usuário para determinar os perigos potenciais.

Limites de exposição humana

A partir do conhecimento dos parâmetros ópticos do olho humano e da radiância de uma fonte de luz, é possível calcular as irradiâncias (taxas de dose) na retina. A exposição das estruturas anteriores do olho humano à radiação infravermelha também pode ser interessante, e deve-se ter em mente que a posição relativa da fonte de luz e o grau de fechamento da pálpebra podem afetar muito o cálculo adequado de uma exposição ocular dose. Para exposições à luz ultravioleta e de comprimento de onda curto, a distribuição espectral da fonte de luz também é importante.

Vários grupos nacionais e internacionais recomendaram limites de exposição ocupacional (ELs) para radiação óptica (ACGIH 1992 e 1994; Sliney 1992). Embora a maioria desses grupos tenha recomendado ELs para radiação UV e laser, apenas um grupo recomendou ELs para radiação visível (ou seja, luz), a saber, a ACGIH, uma agência bem conhecida no campo da saúde ocupacional. O ACGIH refere-se a seus ELs como valores limite, ou TLVs, e como estes são emitidos anualmente, há uma oportunidade para uma revisão anual (ACGIH 1992 e 1995). Eles são baseados em grande parte em dados de lesões oculares de estudos com animais e de dados de lesões na retina humana resultantes da visão do sol e arcos de soldagem. Além disso, os TLVs são baseados na suposição subjacente de que as exposições ambientais ao ar livre à energia radiante visível normalmente não são perigosas para os olhos, exceto em ambientes muito incomuns, como campos de neve e desertos, ou quando alguém realmente fixa os olhos no sol.

Avaliação de segurança de radiação óptica

Uma vez que uma avaliação de risco abrangente requer medições complexas de irradiância espectral e radiância da fonte e, às vezes, instrumentos e cálculos muito especializados, raramente é realizada no local por higienistas industriais e engenheiros de segurança. Em vez disso, o equipamento de proteção ocular a ser implantado é obrigatório pelos regulamentos de segurança em ambientes perigosos. Estudos de pesquisa avaliaram uma ampla gama de arcos, lasers e fontes térmicas para desenvolver recomendações amplas para padrões de segurança práticos e fáceis de aplicar.

Medidas protetoras

A exposição ocupacional à radiação visível e IR raramente é perigosa e geralmente é benéfica. No entanto, algumas fontes emitem uma quantidade considerável de radiação visível e, nesse caso, a resposta de aversão natural é evocada, portanto, há pouca chance de superexposição acidental dos olhos. Por outro lado, a exposição acidental é bastante provável no caso de fontes artificiais que emitem apenas radiação infravermelha próxima. As medidas que podem ser tomadas para minimizar a exposição desnecessária do pessoal à radiação IV incluem um projeto de engenharia adequado do sistema óptico em uso, uso de óculos de proteção ou viseiras faciais adequados, limitação do acesso a pessoas diretamente envolvidas no trabalho e garantia de que os trabalhadores estejam cientes de os perigos potenciais associados à exposição a fontes intensas de radiação visível e infravermelha. A equipe de manutenção que substitui lâmpadas de arco deve ter treinamento adequado para evitar exposição perigosa. É inaceitável que os trabalhadores apresentem eritema cutâneo ou fotoqueratite. Se essas condições ocorrerem, as práticas de trabalho devem ser examinadas e medidas devem ser tomadas para garantir que a superexposição seja improvável no futuro. As operadoras grávidas não correm nenhum risco específico de radiação óptica no que diz respeito à integridade de sua gravidez.

Projeto e padrões do protetor ocular

O projeto de protetores oculares para soldagem e outras operações que apresentam fontes de radiação óptica industrial (por exemplo, fundição, fabricação de aço e vidro) começou no início deste século com o desenvolvimento do vidro de Crooke. Os padrões de proteção ocular que evoluíram posteriormente seguiram o princípio geral de que, como a radiação infravermelha e ultravioleta não são necessárias para a visão, essas bandas espectrais devem ser bloqueadas da melhor maneira possível pelos materiais de vidro atualmente disponíveis.

Os padrões empíricos para equipamentos de proteção ocular foram testados na década de 1970 e mostraram ter incluído grandes fatores de segurança para radiação infravermelha e ultravioleta quando os fatores de transmissão foram testados contra os limites atuais de exposição ocupacional, enquanto os fatores de proteção para luz azul eram apenas suficientes. Os requisitos de algumas normas foram, portanto, ajustados.

Proteção contra radiação ultravioleta e infravermelha

Várias lâmpadas UV especializadas são usadas na indústria para detecção de fluorescência e para fotocura de tintas, resinas plásticas, polímeros dentais e assim por diante. Embora as fontes de UVA normalmente representem pouco risco, essas fontes podem conter vestígios de UVB perigosos ou representar um problema de ofuscamento incapacitante (devido à fluorescência do cristalino do olho). Lentes com filtro UV, vidro ou plástico, com fatores de atenuação muito altos estão amplamente disponíveis para proteção contra todo o espectro UV. Uma leve tonalidade amarelada pode ser detectada se a proteção for oferecida a 400 nm. É de suma importância para este tipo de óculos (e para óculos de sol industriais) fornecer proteção para o campo de visão periférico. Proteções laterais ou desenhos envolventes são importantes para proteger contra o foco de raios oblíquos temporais na área equatorial nasal da lente, onde a catarata cortical frequentemente se origina.

Quase todos os materiais de lentes de vidro e plástico bloqueiam a radiação ultravioleta abaixo de 300 nm e a radiação infravermelha em comprimentos de onda superiores a 3,000 nm (3 μm) e, para alguns lasers e fontes ópticas, óculos de segurança transparentes resistentes a impactos oferecem boa proteção (por exemplo, lentes transparentes de policarbonato bloqueiam efetivamente comprimentos de onda superiores a 3 μm). No entanto, absorventes como óxidos de metal em vidro ou corantes orgânicos em plásticos devem ser adicionados para eliminar UV até cerca de 380-400 nm e infravermelho além de 780 nm a 3 μm. Dependendo do material, isso pode ser fácil, muito difícil ou caro, e a estabilidade do absorvedor pode variar um pouco. Os filtros que atendem ao padrão ANSI Z87.1 do American National Standards Institute devem ter os fatores de atenuação apropriados em cada banda espectral crítica.

Proteção em vários setores

Combate a incêndios

Os bombeiros podem ser expostos a intensa radiação infravermelha próxima e, além da proteção crucial para a cabeça e o rosto, os filtros de atenuação IRR são frequentemente prescritos. Aqui, a proteção contra impactos também é importante.

Óculos para indústria de fundição e vidro

Óculos e óculos projetados para proteção ocular contra a radiação infravermelha geralmente têm um tom esverdeado claro, embora o tom possa ser mais escuro se algum conforto contra a radiação visível for desejado. Esses protetores oculares não devem ser confundidos com as lentes azuis utilizadas nas operações de siderurgia e fundição, onde o objetivo é verificar visualmente a temperatura do fundido; esses óculos azuis não fornecem proteção e devem ser usados ​​apenas brevemente.

Soldagem

As propriedades de filtragem infravermelha e ultravioleta podem ser prontamente transmitidas aos filtros de vidro por meio de aditivos como óxido de ferro, mas o grau de atenuação estritamente visível determina o número de sombra, que é uma expressão logarítmica de atenuação. Normalmente, um número de tonalidade de 3 a 4 é usado para soldagem a gás (o que requer óculos de proteção) e um número de tonalidade de 10 a 14 para soldagem a arco e operações de arco plasma (aqui, proteção de capacete é necessária). A regra geral é que, se o soldador achar que o arco é confortável de ver, a atenuação adequada é fornecida contra riscos oculares. Supervisores, ajudantes de soldador e outras pessoas na área de trabalho podem precisar de filtros com um número de tonalidade relativamente baixo (por exemplo, 3 a 4) para proteção contra fotoqueratite (“olho de arco” ou “flash de soldador”). Nos últimos anos, um novo tipo de filtro de soldagem, o filtro de escurecimento automático, apareceu em cena. Independentemente do tipo de filtro, ele deve atender aos padrões ANSI Z87.1 e Z49.1 para filtros de soldagem fixos especificados para tonalidade escura (Buhr e Sutter 1989; CIE 1987).

Filtros de soldagem de escurecimento automático

O filtro de soldagem de escurecimento automático, cujo número de tonalidade aumenta com a intensidade da radiação óptica que incide sobre ele, representa um avanço importante na capacidade dos soldadores de produzir soldas consistentemente de alta qualidade, de forma mais eficiente e ergonômica. Antigamente, o soldador tinha que abaixar e levantar o capacete ou filtro cada vez que um arco era iniciado e extinto. O soldador teve que trabalhar “às cegas” pouco antes de abrir o arco. Além disso, o capacete é comumente abaixado e levantado com um movimento brusco do pescoço e da cabeça, o que pode causar tensão no pescoço ou lesões mais graves. Diante desse procedimento incômodo e incômodo, alguns soldadores freqüentemente iniciam o arco com o capacete convencional na posição elevada, levando à fotoqueratite. Sob condições normais de iluminação ambiente, um soldador usando um capacete equipado com um filtro de escurecimento automático pode ver bem o suficiente com a proteção ocular colocada para executar tarefas como alinhar as peças a serem soldadas, posicionar com precisão o equipamento de soldagem e abrir o arco. Nos designs de capacete mais típicos, os sensores de luz detectam o arco voltaico virtualmente assim que ele aparece e direcionam uma unidade de acionamento eletrônico para mudar um filtro de cristal líquido de um tom claro para um tom escuro pré-selecionado, eliminando a necessidade do desajeitado e perigoso manobras praticadas com filtros de sombra fixa.

A questão frequentemente levantada é se problemas de segurança ocultos podem se desenvolver com filtros de escurecimento automático. Por exemplo, as pós-imagens (“cegueira de flash”) experimentadas no local de trabalho podem resultar em deficiência permanente da visão? Os novos tipos de filtro realmente oferecem um grau de proteção equivalente ou melhor do que os filtros fixos convencionais podem oferecer? Embora se possa responder afirmativamente à segunda pergunta, deve-se entender que nem todos os filtros de escurecimento automático são equivalentes. As velocidades de reação do filtro, os valores dos tons claros e escuros obtidos sob uma determinada intensidade de iluminação e o peso de cada unidade podem variar de um padrão de equipamento para outro. A dependência da temperatura do desempenho da unidade, a variação no grau de sombra com a degradação da bateria elétrica, a “sombra do estado de repouso” e outros fatores técnicos variam de acordo com o projeto de cada fabricante. Essas considerações estão sendo abordadas em novos padrões.

Uma vez que a atenuação de filtro adequada é fornecida por todos os sistemas, o atributo mais importante especificado pelos fabricantes de filtros de escurecimento automático é a velocidade de comutação do filtro. Os filtros de escurecimento automático atuais variam em velocidade de comutação de um décimo de segundo a mais rápido que 1/10,000 de segundo. Buhr e Sutter (1989) indicaram um meio de especificar o tempo máximo de comutação, mas sua formulação varia em relação ao curso de tempo da comutação. A velocidade de comutação é crucial, pois fornece a melhor pista para a medida importantíssima (mas não especificada) de quanta luz entrará no olho quando o arco for atingido em comparação com a luz admitida por um filtro fixo com o mesmo número de tonalidade de trabalho. . Se muita luz entra no olho para cada mudança durante o dia, a dose de energia de luz acumulada produz “adaptação transitória” e queixas sobre “fadiga ocular” e outros problemas. (A adaptação transitória é a experiência visual causada por mudanças repentinas no ambiente de luz, que pode ser caracterizada por desconforto, sensação de ter sido exposto ao brilho e perda temporária da visão detalhada.) Produtos atuais com velocidades de comutação da ordem de dez milissegundos proporcionará melhor proteção adequada contra fotorretinite. No entanto, o tempo de comutação mais curto - da ordem de 0.1 ms - tem a vantagem de reduzir os efeitos de adaptação transiente (Eriksen 1985; Sliney 1992).

Testes de verificação simples estão disponíveis para o soldador, exceto testes de laboratório extensivos. Pode-se sugerir ao soldador que ele ou ela simplesmente olhe para uma página de impressão detalhada através de vários filtros de escurecimento automático. Isso dará uma indicação da qualidade ótica de cada filtro. Em seguida, o soldador pode ser solicitado a tentar abrir um arco enquanto o observa através de cada filtro que está sendo considerado para compra. Felizmente, pode-se confiar no fato de que os níveis de luz que são confortáveis ​​para fins de visualização não serão perigosos. A eficácia da filtragem UV e IR deve ser verificada na folha de especificações do fabricante para garantir que bandas desnecessárias sejam filtradas. Algumas descargas de arco repetidas devem dar ao soldador uma sensação de desconforto devido à adaptação transitória, embora um teste de um dia seja melhor.

O número de sombra do estado de repouso ou falha de um filtro de escurecimento automático (um estado de falha ocorre quando a bateria falha) deve fornecer 100% de proteção para os olhos do soldador por pelo menos um a vários segundos. Alguns fabricantes usam um estado escuro como a posição “desligada” e outros usam um tom intermediário entre os estados escuro e claro. Em qualquer um dos casos, a transmitância do estado de repouso para o filtro deve ser consideravelmente menor do que a transmitância da sombra clara, a fim de evitar um risco retiniano. Em qualquer caso, o dispositivo deve fornecer um indicador claro e óbvio para o usuário sobre quando o filtro está desligado ou quando ocorre uma falha no sistema. Isso garantirá que o soldador seja avisado com antecedência caso o filtro não esteja ligado ou não esteja funcionando corretamente antes do início da soldagem. Outros recursos, como duração da bateria ou desempenho sob condições extremas de temperatura, podem ser importantes para alguns usuários.

Conclusões

Embora as especificações técnicas possam parecer um tanto complexas para dispositivos que protegem os olhos de fontes de radiação óptica, existem padrões de segurança que especificam números de cores e esses padrões fornecem um fator de segurança conservador para o usuário.

 

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Terça-feira, 15 Março 2011 15: 24

lasers

Um laser é um dispositivo que produz energia radiante eletromagnética coerente dentro do espectro óptico do ultravioleta extremo ao infravermelho distante (submilimétrico). O termo laser é na verdade um acrônimo para amplificação de luz por emissão estimulada de radiação. Embora o processo a laser tenha sido previsto teoricamente por Albert Einstein em 1916, o primeiro laser bem-sucedido não foi demonstrado até 1960. Nos últimos anos, os lasers encontraram seu caminho desde o laboratório de pesquisa até o ambiente industrial, médico e de escritório, bem como canteiros de obras e até mesmo famílias. Em muitas aplicações, como players de videodisco e sistemas de comunicação de fibra óptica, a saída de energia radiante do laser é fechada, o usuário não enfrenta riscos à saúde e a presença de um laser embutido no produto pode não ser óbvia para o usuário. No entanto, em algumas aplicações médicas, industriais ou de pesquisa, a energia radiante emitida pelo laser é acessível e pode representar um perigo potencial para os olhos e a pele.

Como o processo a laser (às vezes chamado de "lasing") pode produzir um feixe altamente colimado de radiação óptica (ou seja, energia radiante ultravioleta, visível ou infravermelha), um laser pode representar um perigo a uma distância considerável - bem diferente da maioria dos perigos encontrados no local de trabalho. Talvez seja essa característica, mais do que qualquer outra, que tenha levado a preocupações especiais expressas por trabalhadores e por especialistas em saúde e segurança ocupacional. No entanto, os lasers podem ser usados ​​com segurança quando os controles de risco apropriados são aplicados. Padrões para o uso seguro de lasers existem em todo o mundo, e a maioria está “harmonizada” entre si (ANSI 1993; IEC 1993). Todos os padrões fazem uso de um sistema de classificação de risco, que agrupa os produtos a laser em uma das quatro amplas classes de risco, de acordo com a potência ou energia de saída do laser e sua capacidade de causar danos. Medidas de segurança são então aplicadas de acordo com a classificação de perigo (Cleuet e Mayer 1980; Duchene, Lakey e Repacholi 1991).

Os lasers operam em comprimentos de onda discretos e, embora a maioria dos lasers seja monocromática (emitindo um comprimento de onda ou uma única cor), não é incomum que um laser emita vários comprimentos de onda discretos. Por exemplo, o laser de argônio emite várias linhas diferentes dentro do ultravioleta próximo e do espectro visível, mas geralmente é projetado para emitir apenas uma linha verde (comprimento de onda) em 514.5 nm e/ou uma linha azul em 488 nm. Ao considerar riscos potenciais à saúde, é sempre crucial estabelecer o(s) comprimento(s) de onda de saída.

Todos os lasers têm três blocos de construção fundamentais:

  1. um meio ativo (um sólido, líquido ou gás) que define os possíveis comprimentos de onda de emissão
  2. uma fonte de energia (por exemplo, corrente elétrica, lâmpada de bomba ou reação química)
  3. uma cavidade ressonante com acoplador de saída (geralmente dois espelhos).

 

A maioria dos sistemas de laser práticos fora do laboratório de pesquisa também possui um sistema de entrega de feixe, como uma fibra óptica ou braço articulado com espelhos para direcionar o feixe para uma estação de trabalho e lentes de foco para concentrar o feixe em um material a ser soldado, etc. Em um laser, átomos ou moléculas idênticas são levadas a um estado excitado pela energia fornecida pela lâmpada da bomba. Quando os átomos ou moléculas estão em um estado excitado, um fóton (“partícula” de energia luminosa) pode estimular um átomo ou molécula excitada a emitir um segundo fóton de mesma energia (comprimento de onda) viajando em fase (coerente) e no mesmo direção como o fóton estimulante. Assim, a amplificação da luz por um fator de dois ocorreu. Esse mesmo processo repetido em cascata faz com que se desenvolva um feixe de luz que reflete para frente e para trás entre os espelhos da cavidade ressonante. Como um dos espelhos é parcialmente transparente, parte da energia luminosa sai da cavidade ressonante formando o feixe de laser emitido. Embora, na prática, os dois espelhos paralelos sejam muitas vezes curvados para produzir uma condição ressonante mais estável, o princípio básico é válido para todos os lasers.

Embora vários milhares de linhas de laser diferentes (ou seja, comprimentos de onda de laser discretos característicos de diferentes meios ativos) tenham sido demonstrados no laboratório de física, apenas 20 ou mais foram desenvolvidos comercialmente a ponto de serem aplicados rotineiramente na tecnologia cotidiana. Diretrizes e padrões de segurança do laser foram desenvolvidos e publicados, cobrindo basicamente todos os comprimentos de onda do espectro óptico, a fim de permitir linhas de laser atualmente conhecidas e futuros lasers.

Classificação de perigo de laser

Os padrões atuais de segurança do laser em todo o mundo seguem a prática de categorizar todos os produtos a laser em classes de perigo. Geralmente, o esquema segue um agrupamento de quatro amplas classes de risco, de 1 a 4. Os lasers de classe 1 não podem emitir radiação laser potencialmente perigosa e não representam risco à saúde. As classes 2 a 4 representam um risco crescente para os olhos e a pele. O sistema de classificação é útil, pois as medidas de segurança são prescritas para cada classe de laser. Medidas de segurança mais rigorosas são necessárias para as classes mais altas.

A Classe 1 é considerada um agrupamento “seguro para os olhos” e sem risco. A maioria dos lasers totalmente fechados (por exemplo, gravadores de discos compactos a laser) são de Classe 1. Nenhuma medida de segurança é necessária para um laser de Classe 1.

A classe 2 refere-se a lasers visíveis que emitem uma potência muito baixa que não seria perigosa mesmo se toda a potência do feixe entrasse no olho humano e fosse focada na retina. A resposta de aversão natural do olho à visualização de fontes de luz muito brilhantes protege o olho contra lesões na retina se a energia que entra no olho for insuficiente para danificar a retina dentro da resposta de aversão. A resposta de aversão é composta pelo reflexo de piscar (aproximadamente 0.16–0.18 segundos) e uma rotação do olho e movimento da cabeça quando expostos a essa luz brilhante. Os padrões de segurança atuais definem conservadoramente a resposta de aversão como durando 0.25 segundo. Assim, os lasers da Classe 2 têm uma potência de saída de 1 miliwatt (mW) ou menos que corresponde ao limite de exposição permitido por 0.25 segundo. Exemplos de lasers de Classe 2 são ponteiros de laser e alguns lasers de alinhamento.

Algumas normas de segurança também incorporam uma subcategoria da Classe 2, denominada “Classe 2A”. Os lasers de classe 2A não são perigosos para olhar fixamente por até 1,000 s (16.7 min). A maioria dos scanners a laser usados ​​em pontos de venda (caixa de supermercado) e scanners de inventário são Classe 2A.

Os lasers de classe 3 representam um perigo para o olho, uma vez que a resposta de aversão é insuficientemente rápida para limitar a exposição da retina a um nível momentaneamente seguro, e danos a outras estruturas do olho (por exemplo, córnea e cristalino) também podem ocorrer. Perigos para a pele normalmente não existem para exposição acidental. Exemplos de lasers de classe 3 são muitos lasers de pesquisa e telêmetros a laser militares.

Uma subcategoria especial da Classe 3 é denominada “Classe 3A” (com os demais lasers da Classe 3 denominados “Classe 3B”). Os lasers da Classe 3A são aqueles com uma potência de saída entre uma e cinco vezes os limites de emissão acessíveis (AEL) para a Classe 1 ou Classe 2, mas com uma irradiância de saída que não excede o limite de exposição ocupacional relevante para a classe inferior. Exemplos são muitos instrumentos de alinhamento e levantamento a laser.

Os lasers da classe 4 podem representar um risco potencial de incêndio, um risco significativo para a pele ou um risco de reflexão difusa. Praticamente todos os lasers cirúrgicos e lasers de processamento de materiais usados ​​para soldagem e corte são Classe 4 se não estiverem incluídos. Todos os lasers com potência média superior a 0.5 W são Classe 4. Se uma Classe 3 ou Classe 4 de potência mais alta for totalmente fechada de modo que a energia radiante perigosa não seja acessível, o sistema de laser total pode ser Classe 1. O laser mais perigoso dentro do invólucro é denominado um laser embutido.

limites de exposição ocupacional

A Comissão Internacional de Proteção contra Radiação Não Ionizante (ICNIRP 1995) publicou diretrizes para limites de exposição humana à radiação laser que são atualizadas periodicamente. Limites de exposição representativos (ELs) são fornecidos na tabela 1 para vários lasers típicos. Praticamente todos os feixes de laser excedem os limites de exposição permitidos. Assim, na prática atual, os limites de exposição não são usados ​​rotineiramente para determinar medidas de segurança. Em vez disso, o esquema de classificação a laser – que se baseia nos ELs aplicados em condições realistas – é realmente aplicado para esse fim.

Tabela 1. Limites de exposição para lasers típicos

Tipo de laser

Comprimento(s) de onda principal(is)

Limite de exposição

Fluoreto de argônio

193 nm

3.0 mJ/cm2 mais de 8h

cloreto de xenônio

308 nm

40 mJ/cm2 mais de 8h

íon argônio

488, 514.5 nm

3.2 mW/cm2 por 0.1 s

vapor de cobre

510, 578 nm

2.5 mW/cm2 por 0.25 s

hélio-neon

632.8 nm

1.8 mW/cm2 por 10 s

vapor de ouro

628 nm

1.0 mW/cm2 por 10 s

íon criptônio

568, 647 nm

1.0 mW/cm2 por 10 s

Neodímio-YAG

1,064 nm
1,334 nm

5.0 μJ/cm2 para 1 ns a 50 μs
Sem MPE para t <1 ns,
5 mW/cm2 por 10 s

Dióxido de carbono

10–6 μm

100 mW/cm2 por 10 s

Monóxido de carbono

≈5 μm

a 8 h, área limitada
10 mW/cm2 por >10 s
para a maior parte do corpo

Todos os padrões/diretrizes têm MPEs em outros comprimentos de onda e durações de exposição.

Nota: Para converter MPE's em mW/cm2 para mJ/cm2, multiplique pelo tempo de exposição t em segundos. Por exemplo, o He-Ne ou Argônio MPE em 0.1 s é 0.32 mJ/cm2.

Fonte: Norma ANSI Z-136.1(1993); ACGIH TLVs (1995) e Duchene, Lakey e Repacholi (1991).

Normas de segurança do laser

Muitas nações publicaram normas de segurança de laser e a maioria está harmonizada com o padrão internacional da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC). A Norma IEC 825-1 (1993) aplica-se aos fabricantes; no entanto, ele também fornece algumas orientações de segurança limitadas para os usuários. A classificação de perigo do laser descrita acima deve ser rotulada em todos os produtos a laser comerciais. Uma etiqueta de advertência apropriada para a classe deve aparecer em todos os produtos das classes 2 a 4.

Medidas de segurança

O sistema de classificação de segurança a laser facilita muito a determinação de medidas de segurança apropriadas. Os padrões de segurança do laser e os códigos de prática exigem rotineiramente o uso de medidas de controle cada vez mais restritivas para cada classificação superior.

Na prática, é sempre mais desejável fechar totalmente o laser e o caminho do feixe para que nenhuma radiação laser potencialmente perigosa seja acessível. Em outras palavras, se apenas produtos a laser Classe 1 forem empregados no local de trabalho, o uso seguro é garantido. No entanto, em muitas situações, isso simplesmente não é prático, e é necessário o treinamento dos trabalhadores no uso seguro e nas medidas de controle de riscos.

Além da regra óbvia - não apontar o laser para os olhos de uma pessoa - não há medidas de controle necessárias para um produto a laser Classe 2. Para lasers de classes superiores, as medidas de segurança são claramente necessárias.

Se o isolamento total de um laser Classe 3 ou 4 não for viável, o uso de compartimentos de feixe (por exemplo, tubos), defletores e tampas ópticas pode praticamente eliminar o risco de exposição ocular perigosa na maioria dos casos.

Quando invólucros não são viáveis ​​para lasers de Classe 3 e 4, uma área controlada por laser com entrada controlada deve ser estabelecida, e o uso de protetores oculares de laser é geralmente obrigatório dentro da zona de risco nominal (NHZ) do feixe de laser. Embora na maioria dos laboratórios de pesquisa onde são usados ​​feixes de laser colimados, o NHZ abranja toda a área controlada do laboratório, para aplicações de feixe focalizado, o NHZ pode ser surpreendentemente limitado e não abranger toda a sala.

Para evitar o uso indevido e possíveis ações perigosas por parte de usuários de laser não autorizados, o controle de chave encontrado em todos os produtos a laser fabricados comercialmente deve ser utilizado.

A chave deve ser protegida quando o laser não estiver em uso, se as pessoas puderem ter acesso ao laser.

Precauções especiais são necessárias durante o alinhamento do laser e a configuração inicial, pois o potencial para lesões oculares graves é muito grande. Os trabalhadores do laser devem ser treinados em práticas seguras antes da configuração e alinhamento do laser.

Óculos de proteção contra laser foram desenvolvidos depois que os limites de exposição ocupacional foram estabelecidos e as especificações foram elaboradas para fornecer as densidades ópticas (ou ODs, uma medida logarítmica do fator de atenuação) que seriam necessárias em função do comprimento de onda e da duração da exposição para determinados lasers. Embora existam padrões específicos para proteção ocular de laser na Europa, outras diretrizes são fornecidas nos Estados Unidos pelo American National Standards Institute sob as designações ANSI Z136.1 e ANSI Z136.3.

Formação

Ao investigar acidentes com laser em situações laboratoriais e industriais, surge um elemento comum: falta de treinamento adequado. O treinamento de segurança com laser deve ser adequado e suficiente para as operações com laser nas quais cada funcionário trabalhará. O treinamento deve ser específico para o tipo de laser e a tarefa para a qual o trabalhador é designado.

Vigilância médica

Os requisitos para a vigilância médica dos trabalhadores do laser variam de país para país, de acordo com os regulamentos locais de medicina ocupacional. Ao mesmo tempo, quando os lasers eram confinados ao laboratório de pesquisa e pouco se sabia sobre seus efeitos biológicos, era bastante comum que cada trabalhador do laser fosse periodicamente submetido a um exame oftalmológico geral completo com fotografia do fundo (retinal) para monitorar o estado do olho . No entanto, no início da década de 1970, essa prática foi questionada, pois os achados clínicos eram quase sempre negativos, e ficou claro que tais exames poderiam identificar apenas lesões agudas detectáveis ​​subjetivamente. Isso levou o grupo de trabalho da OMS sobre lasers, reunido em Don Leaghreigh, Irlanda, em 1975, a recomendar contra tais programas de vigilância envolvidos e a enfatizar o teste da função visual. Desde então, a maioria dos grupos nacionais de saúde ocupacional reduziu continuamente os requisitos de exames médicos. Hoje, exames oftalmológicos completos são universalmente necessários apenas no caso de uma lesão ocular a laser ou suspeita de superexposição, e a triagem visual antes da colocação é geralmente necessária. Exames adicionais podem ser necessários em alguns países.

Medições a laser

Ao contrário de alguns perigos do local de trabalho, geralmente não há necessidade de realizar medições para monitoramento de níveis perigosos de radiação laser no local de trabalho. Devido às dimensões do feixe altamente confinado da maioria dos feixes de laser, a probabilidade de alterar os caminhos do feixe e a dificuldade e custo dos radiômetros a laser, os padrões de segurança atuais enfatizam as medidas de controle baseadas na classe de perigo e não na medição do local de trabalho (monitoramento). As medições devem ser realizadas pelo fabricante para garantir a conformidade com os padrões de segurança do laser e a classificação de risco adequada. De fato, uma das justificativas originais para a classificação de risco do laser está relacionada à grande dificuldade de realizar medições adequadas para avaliação de risco.

Conclusões

Embora o laser seja relativamente novo no local de trabalho, ele está rapidamente se tornando onipresente, assim como os programas relacionados à segurança do laser. As chaves para o uso seguro de lasers são primeiro limitar a energia radiante do laser, se possível, mas se não for possível, estabelecer medidas de controle adequadas e treinar todo o pessoal que trabalha com lasers.

 

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Terça-feira, 15 Março 2011 15: 26

Campos de Radiofrequência e Microondas

A energia eletromagnética de radiofrequência (RF) e a radiação de micro-ondas são usadas em uma variedade de aplicações na indústria, comércio, medicina e pesquisa, bem como em casa. Na faixa de frequência de 3 a 3 x 108 kHz (ou seja, 300 GHz), reconhecemos prontamente aplicações como transmissão de rádio e televisão, comunicações (telefone de longa distância, telefone celular, comunicação de rádio), radar, aquecedores dielétricos, aquecedores de indução, fontes de alimentação comutadas e monitores de computador.

A radiação de RF de alta potência é uma fonte de energia térmica que carrega todas as implicações conhecidas do aquecimento para sistemas biológicos, incluindo queimaduras, mudanças temporárias e permanentes na reprodução, catarata e morte. Para a ampla gama de radiofrequências, a percepção cutânea de calor e dor térmica não é confiável para detecção, porque os receptores térmicos estão localizados na pele e não detectam prontamente o aquecimento profundo do corpo causado por esses campos. Limites de exposição são necessários para proteger contra esses efeitos adversos à saúde da exposição a campos de radiofrequência.

Exposição profissional

Aquecimento por indução

Aplicando um intenso campo magnético alternado, um material condutor pode ser aquecido por indução. correntes de Foucault. Esse aquecimento é usado para forjamento, recozimento, brasagem e soldagem. As frequências de operação variam de 50/60 a vários milhões de Hz. Como as dimensões das bobinas que produzem os campos magnéticos costumam ser pequenas, o risco de exposição de alto nível de todo o corpo é pequeno; no entanto, a exposição das mãos pode ser alta.

Aquecimento dielétrico

A energia de radiofrequência de 3 a 50 MHz (principalmente nas frequências de 13.56, 27.12 e 40.68 MHz) é usada na indústria para uma variedade de processos de aquecimento. As aplicações incluem vedação e relevo de plástico, secagem de cola, processamento de tecidos e têxteis, marcenaria e fabricação de diversos produtos como lonas, piscinas, forros de colchão d'água, sapatos, pastas de cheques de viagem e assim por diante.

As medições relatadas na literatura (Hansson Mild 1980; IEEE COMAR 1990a, 1990b, 1991) mostram que, em muitos casos, as forças elétricas e magnéticas campos de vazamento são muito altos perto desses dispositivos de RF. Muitas vezes, os operadores são mulheres em idade reprodutiva (ou seja, 18 a 40 anos). Os campos de vazamento costumam ser extensos em algumas situações ocupacionais, resultando na exposição de todo o corpo dos operadores. Para muitos dispositivos, os níveis de exposição a campos elétricos e magnéticos excedem todas as diretrizes de segurança de RF existentes.

Uma vez que estes dispositivos podem dar origem a uma absorção muito elevada de energia de RF, é de interesse controlar os campos de fuga que emanam deles. Assim, o monitoramento periódico de RF torna-se essencial para determinar se existe um problema de exposição.

Sistemas de comunicação

Trabalhadores nas áreas de comunicação e radar estão expostos apenas a intensidades de campo de baixo nível na maioria das situações. No entanto, a exposição dos trabalhadores que devem escalar torres de FM/TV pode ser intensa e precauções de segurança são necessárias. A exposição também pode ser substancial perto de gabinetes de transmissores com seus intertravamentos desativados e portas abertas.

exposição médica

Uma das primeiras aplicações da energia de RF foi a diatermia de ondas curtas. Eletrodos não blindados são geralmente usados ​​para isso, levando possivelmente a altos campos dispersos.

Recentemente, campos de RF têm sido usados ​​em conjunto com campos magnéticos estáticos em imagem de ressonância magnética (RM). Como a energia de RF usada é baixa e o campo está quase totalmente contido no gabinete do paciente, a exposição dos operadores é insignificante.

Efeitos Biológicos

A taxa de absorção específica (SAR, medida em watts por quilograma) é amplamente utilizada como uma quantidade dosimétrica, e os limites de exposição podem ser derivados de SARs. A SAR de um corpo biológico depende de parâmetros de exposição como frequência da radiação, intensidade, polarização, configuração da fonte de radiação e do corpo, superfícies de reflexão e tamanho do corpo, forma e propriedades elétricas. Além disso, a distribuição espacial SAR dentro do corpo é altamente não uniforme. A deposição de energia não uniforme resulta em aquecimento corporal não uniforme e pode produzir gradientes de temperatura interna. Em frequências acima de 10 GHz, a energia é depositada próximo à superfície do corpo. O SAR máximo ocorre em cerca de 70 MHz para o sujeito padrão e em cerca de 30 MHz quando a pessoa está em contato com o solo de RF. Em condições extremas de temperatura e umidade, espera-se que SARs de corpo inteiro de 1 a 4 W/kg a 70 MHz causem um aumento da temperatura central de cerca de 2 ºC em seres humanos saudáveis ​​em uma hora.

O aquecimento por RF é um mecanismo de interação que tem sido estudado extensivamente. Efeitos térmicos foram observados em menos de 1 W/kg, mas os limiares de temperatura geralmente não foram determinados para esses efeitos. O perfil de tempo-temperatura deve ser considerado na avaliação dos efeitos biológicos.

Efeitos biológicos também ocorrem quando o aquecimento por RF não é um mecanismo adequado nem possível. Esses efeitos geralmente envolvem campos de RF modulados e comprimentos de onda milimétricos. Várias hipóteses foram propostas, mas ainda não produziram informações úteis para derivar os limites de exposição humana. Existe a necessidade de entender os mecanismos fundamentais de interação, uma vez que não é prático explorar cada campo de RF por suas interações biofísicas e biológicas características.

Estudos em humanos e animais indicam que os campos de RF podem causar efeitos biológicos prejudiciais devido ao aquecimento excessivo dos tecidos internos. Os sensores de calor do corpo estão localizados na pele e não detectam prontamente o aquecimento profundo dentro do corpo. Os trabalhadores podem, portanto, absorver quantidades significativas de energia de RF sem estarem imediatamente cientes da presença de campos de vazamento. Há relatos de que pessoas expostas a campos de RF de equipamentos de radar, aquecedores e seladores de RF e torres de rádio-TV experimentaram uma sensação de aquecimento algum tempo após a exposição.

Há pouca evidência de que a radiação de RF possa iniciar o câncer em humanos. No entanto, um estudo sugeriu que pode atuar como um promotor de câncer em animais (Szmigielski et al. 1988). Estudos epidemiológicos de pessoas expostas a campos de RF são poucos e geralmente têm escopo limitado (Silverman 1990; NCRP 1986; WHO 1981). Vários levantamentos de trabalhadores expostos ocupacionalmente foram conduzidos na antiga União Soviética e em países da Europa Oriental (Roberts e Michaelson, 1985). No entanto, esses estudos não são conclusivos com relação aos efeitos na saúde.

Avaliação humana e estudos epidemiológicos sobre operadores de seladores de RF na Europa (Kolmodin-Hedman et al. 1988; Bini et al. 1986) relatam que os seguintes problemas específicos podem surgir:

  • Queimaduras de RF ou queimaduras por contato com superfícies termicamente quentes
  • dormência (ou seja, parestesia) nas mãos e dedos; sensibilidade tátil perturbada ou alterada
  • irritação ocular (possivelmente devido a vapores de material contendo vinil)
  • aquecimento significativo e desconforto nas pernas dos operadores (talvez devido ao fluxo de corrente através das pernas para o chão).

 

Telemoveis

O uso de radiotelefones pessoais está aumentando rapidamente e isso levou a um aumento no número de estações base. Estes são frequentemente localizados em áreas públicas. No entanto, a exposição ao público dessas estações é baixa. Os sistemas geralmente operam em frequências próximas a 900 MHz ou 1.8 GHz, usando tecnologia analógica ou digital. Os monofones são transmissores de rádio pequenos e de baixa potência mantidos próximos à cabeça quando em uso. Parte da potência irradiada da antena é absorvida pela cabeça. Cálculos numéricos e medições em cabeças fantasmas mostram que os valores de SAR podem ser da ordem de alguns W/kg (ver declaração adicional do ICNIRP, 1996). A preocupação pública sobre o perigo à saúde dos campos eletromagnéticos aumentou e vários programas de pesquisa estão sendo dedicados a esta questão (McKinley et al., relatório não publicado). Vários estudos epidemiológicos estão em andamento com relação ao uso de telefones celulares e câncer cerebral. Até agora, apenas um estudo animal (Repacoli et al. 1997) com camundongos transgênicos expostos 1 h por dia durante 18 meses a um sinal semelhante ao usado em comunicação móvel digital foi publicado. Ao final dos experimentos, 43 de 101 animais expostos tinham linfomas, em comparação com 22 de 100 no grupo de exposição simulada. O aumento foi estatisticamente significativo (p > 0.001). Esses resultados não podem ser facilmente interpretados com relevância para a saúde humana e mais pesquisas sobre isso são necessárias.

Padrões e Diretrizes

Várias organizações e governos emitiram padrões e diretrizes para proteção contra exposição excessiva a campos de RF. Uma revisão dos padrões mundiais de segurança foi feita por Grandolfo e Hansson Mild (1989); a discussão aqui refere-se apenas às diretrizes emitidas pela IRPA (1988) e padrão IEEE C 95.1 1991.

A justificativa completa para os limites de exposição à RF é apresentada em IRPA (1988). Em resumo, as diretrizes da IRPA adotaram um valor limite básico de SAR de 4 W/kg, acima do qual é considerado uma probabilidade crescente de que consequências adversas à saúde possam ocorrer como resultado da absorção de energia de RF. Nenhum efeito adverso à saúde foi observado devido a exposições agudas abaixo deste nível. Incorporando um fator de segurança de dez para permitir possíveis consequências da exposição a longo prazo, 0.4 W/kg é usado como o limite básico para derivar os limites de exposição para exposição ocupacional. Um outro fator de segurança de cinco é incorporado para derivar os limites para o público em geral.

Limites de exposição derivados para a força do campo elétrico (E), a força do campo magnético (H) e a densidade de potência especificada em V/m, A/m e W/m2 respectivamente, são mostrados na figura 1. Os quadrados do E e H os campos são calculados em média durante seis minutos e é recomendado que a exposição instantânea não exceda os valores médios de tempo em mais de um fator de 100. Além disso, a corrente corpo-terra não deve exceder 200 mA.

Figura 1. Limites de exposição IRPA (1988) para intensidade de campo elétrico E, intensidade de campo magnético H e densidade de potência

ELF060F1

O padrão C 95.1, definido em 1991, pelo IEEE fornece valores limite para exposição ocupacional (ambiente controlado) de 0.4 W/kg para a SAR média em todo o corpo de uma pessoa e 8 W/kg para o pico de SAR entregue a qualquer grama de tecido por 6 minutos ou mais. Os valores correspondentes para a exposição do público em geral (ambiente não controlado) são 0.08 W/kg para SAR de corpo inteiro e 1.6 W/kg para SAR de pico. A corrente corpo-terra não deve exceder 100 mA em um ambiente controlado e 45 mA em um ambiente não controlado. (Consulte IEEE 1991 para obter mais detalhes.) Os limites derivados são mostrados na figura 2.

Figura 2. Limites de exposição IEEE (1991) para intensidade de campo elétrico E, intensidade de campo magnético H e densidade de potência

ELF060F2

Mais informações sobre campos de radiofrequência e micro-ondas podem ser encontradas, por exemplo, em Elder et al. 1989, Greene 1992 e Polk e Postow 1986.

 

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Terça-feira, 15 Março 2011 15: 30

Campos Elétricos e Magnéticos VLF e ELF

Campos elétricos e magnéticos de frequência extremamente baixa (ELF) e frequência muito baixa (VLF) abrangem a faixa de frequência acima dos campos estáticos (> 0 Hz) até 30 kHz. Para este artigo, ELF é definido como estando na faixa de frequência > 0 a 300 Hz e VLF na faixa > 300 Hz a 30 kHz. Na faixa de frequência > 0 a 30 kHz, os comprimentos de onda variam de ∞(infinito) a 10 km e, portanto, os campos elétrico e magnético atuam essencialmente de forma independente um do outro e devem ser tratados separadamente. A intensidade do campo elétrico (E) é medido em volts por metro (V/m), a intensidade do campo magnético (H) é medida em amperes por metro (A/m) e a densidade do fluxo magnético (B) em tesla (T).

Um debate considerável sobre possíveis efeitos adversos à saúde foi expresso por trabalhadores que usam equipamentos que operam nessa faixa de frequência. De longe, a frequência mais comum é 50/60 Hz, usada para geração, distribuição e uso de energia elétrica. Preocupações de que a exposição a campos magnéticos de 50/60 Hz possa estar associada a um aumento da incidência de câncer foram alimentadas por relatórios da mídia, distribuição de desinformação e debate científico em andamento (Repacoli 1990; NRC 1996).

O objetivo deste artigo é fornecer uma visão geral das seguintes áreas temáticas:

  • fontes, ocupações e aplicações
  • dosimetria e medição
  • mecanismos de interação e efeitos biológicos
  • estudos humanos e efeitos na saúde
  • medidas protetoras
  • padrões de exposição ocupacional.

 

Descrições resumidas são fornecidas para informar os trabalhadores sobre os tipos e pontos fortes dos campos das principais fontes de ELF e VLF, efeitos biológicos, possíveis consequências para a saúde e limites de exposição atuais. Um esboço de precauções de segurança e medidas de proteção também é fornecido. Embora muitos trabalhadores usem unidades de exibição visual (VDUs), apenas breves detalhes são fornecidos neste artigo, uma vez que são abordados com mais detalhes em outras partes do enciclopédia.

Grande parte do material aqui contido pode ser encontrado com mais detalhes em várias revisões recentes (OMS 1984, 1987, 1989, 1993; IRPA 1990; ILO 1993; NRPB 1992, 1993; IEEE 1991; Greene 1992; NRC 1996).

Fontes de Exposição Ocupacional

Os níveis de exposição ocupacional variam consideravelmente e dependem fortemente da aplicação específica. A Tabela 1 apresenta um resumo das aplicações típicas de frequências na faixa > 0 a 30 kHz.

Tabela 1. Aplicações de equipamentos operando na faixa > 0 a 30 kHz

Frequência

Comprimento de onda (km)

Aplicações típicas

16.67, 50, 60 Hz

18,000-5,000

Geração, transmissão e uso de energia, processos eletrolíticos, aquecimento por indução, fornos a arco e panela, soldagem, transporte, etc., qualquer uso industrial, comercial, médico ou de pesquisa de energia elétrica

0.3–3 kHz

1,000-100

Modulação de transmissão, aplicações médicas, fornos elétricos, aquecimento por indução, endurecimento, soldagem, fusão, refino

3–30 kHz

100-10

Comunicações de alcance muito longo, navegação por rádio, modulação de transmissão, aplicações médicas, aquecimento por indução, endurecimento, soldagem, fusão, refino, VDUs

 

Geração e distribuição de energia

As principais fontes artificiais de campos elétricos e magnéticos de 50/60 Hz são aquelas envolvidas na geração e distribuição de energia e qualquer equipamento que utilize corrente elétrica. A maioria desses equipamentos opera nas frequências de energia de 50 Hz na maioria dos países e 60 Hz na América do Norte. Alguns sistemas de trem elétrico operam a 16.67 Hz.

As linhas de transmissão e subestações de alta tensão (AT) têm associadas a elas os campos elétricos mais fortes aos quais os trabalhadores podem estar rotineiramente expostos. A altura do condutor, a configuração geométrica, a distância lateral da linha e a tensão da linha de transmissão são de longe os fatores mais significativos ao considerar a intensidade máxima do campo elétrico no nível do solo. Em distâncias laterais de cerca de duas vezes a altura da linha, a intensidade do campo elétrico diminui com a distância de forma aproximadamente linear (Zaffanella e Deno 1978). Dentro de edifícios próximos a linhas de transmissão HV, as intensidades do campo elétrico são tipicamente menores do que o campo não perturbado por um fator de cerca de 100,000, dependendo da configuração do edifício e dos materiais estruturais.

As intensidades do campo magnético das linhas de transmissão aéreas geralmente são relativamente baixas em comparação com aplicações industriais que envolvem altas correntes. Funcionários de concessionárias de energia elétrica que trabalham em subestações ou na manutenção de linhas de transmissão energizadas formam um grupo especial exposto a campos maiores (de 5 mT e superiores em alguns casos). Na ausência de materiais ferromagnéticos, as linhas do campo magnético formam círculos concêntricos ao redor do condutor. Além da geometria do condutor de energia, a densidade máxima do fluxo magnético é determinada apenas pela magnitude da corrente. O campo magnético abaixo das linhas de transmissão HV é direcionado principalmente transversalmente ao eixo da linha. A densidade máxima de fluxo no nível do solo pode estar abaixo da linha central ou sob os condutores externos, dependendo da relação de fase entre os condutores. A densidade máxima do fluxo magnético no nível do solo para um sistema típico de linhas de transmissão aéreas de circuito duplo de 500 kV é de aproximadamente 35 μT por quiloampère de corrente transmitida (Bernhardt e Matthes 1992). Valores típicos para a densidade de fluxo magnético de até 0.05 mT ocorrem em locais de trabalho próximos a linhas aéreas, em subestações e em estações de energia operando em frequências de 16 2/3, 50 ou 60 Hz (Krause 1986).

Processo industrial

A exposição ocupacional a campos magnéticos decorre predominantemente do trabalho próximo a equipamentos industriais que utilizam altas correntes. Tais dispositivos incluem aqueles usados ​​em soldagem, refino de eletroescória, aquecimento (fornos, aquecedores de indução) e agitação.

Pesquisas sobre aquecedores de indução usados ​​na indústria, realizadas no Canadá (Stuchly e Lecuyer 1985), na Polônia (Aniolczyk 1981), na Austrália (Repacholi, dados não publicados) e na Suécia (Lövsund, Oberg e Nilsson 1982), mostram densidades de fluxo magnético em localizações do operador que variam de 0.7 μT a 6 mT, dependendo da frequência usada e da distância da máquina. Em seu estudo de campos magnéticos de aço elétrico industrial e equipamentos de soldagem, Lövsund, Oberg e Nilsson (1982) descobriram que máquinas de solda a ponto (50 Hz, 15 a 106 kA) e fornos panela (50 Hz, 13 a 15 kA) produziu campos de até 10 mT a distâncias de até 1 m. Na Austrália, descobriu-se que uma usina de aquecimento por indução operando na faixa de 50 Hz a 10 kHz fornece campos máximos de até 2.5 mT (fornos de indução de 50 Hz) em posições onde os operadores podem ficar. Além disso, os campos máximos em torno de aquecedores de indução operando em outras frequências foram de 130 μT a 1.8 kHz, 25 μT a 2.8 kHz e acima de 130 μT a 9.8 kHz.

Uma vez que as dimensões das bobinas que produzem os campos magnéticos são muitas vezes pequenas, raramente há uma grande exposição de todo o corpo, mas sim uma exposição local principalmente das mãos. A densidade do fluxo magnético nas mãos do operador pode chegar a 25 mT (Lövsund e Mild 1978; Stuchly e Lecuyer 1985). Na maioria dos casos, a densidade de fluxo é inferior a 1 mT. A força do campo elétrico perto do aquecedor de indução é geralmente baixa.

Os trabalhadores da indústria eletroquímica podem estar expostos a fortes campos elétricos e magnéticos por causa de fornos elétricos ou outros dispositivos que usam altas correntes. Por exemplo, perto de fornos de indução e células eletrolíticas industriais, as densidades de fluxo magnético podem ser medidas até 50 mT.

Unidades de exibição visual

O uso de unidades de exibição visual (VDUs) ou terminais de exibição de vídeo (VDTs), como também são chamados, cresce a uma taxa cada vez maior. Os operadores de VDT expressaram preocupação sobre os possíveis efeitos das emissões de radiações de baixo nível. Campos magnéticos (frequência de 15 a 125 kHz) tão altos quanto 0.69 A/m (0.9 μT) foram medidos nas piores condições perto da superfície da tela (Bureau of Radiological Health 1981). Este resultado foi confirmado por muitas pesquisas (Roy et al. 1984; Repacholi 1985 IRPA 1988). Análises abrangentes de medições e pesquisas de VDTs por agências nacionais e especialistas individuais concluíram que não há emissões de radiação de VDTs que possam ter consequências para a saúde (Repacoli 1985; IRPA 1988; ILO 1993a). Não há necessidade de realizar medições de radiação de rotina, pois, mesmo sob condições de pior caso ou modo de falha, os níveis de emissão estão bem abaixo dos limites de qualquer padrão internacional ou nacional (IRPA 1988).

Uma revisão abrangente das emissões, resumo da literatura científica aplicável, padrões e diretrizes foram fornecidos no documento (ILO 1993a).

As aplicações médicas

Pacientes que sofrem de fraturas ósseas que não cicatrizam bem ou unem foram tratados com campos magnéticos pulsados ​​(Bassett, Mitchell e Gaston 1982; Mitbreit e Manyachin 1984). Estudos também estão sendo conduzidos sobre o uso de campos magnéticos pulsados ​​para melhorar a cicatrização de feridas e a regeneração de tecidos.

Vários dispositivos geradores de pulsos de campo magnético são usados ​​para estimulação do crescimento ósseo. Um exemplo típico é o dispositivo que gera uma densidade média de fluxo magnético de cerca de 0.3 mT, um pico de força de cerca de 2.5 mT e induz picos de intensidade de campo elétrico no osso na faixa de 0.075 a 0.175 V/m (Bassett, Pawluk e Pila 1974). Perto da superfície do membro exposto, o dispositivo produz um pico de densidade de fluxo magnético da ordem de 1.0 mT, causando picos de densidade de corrente iônica de cerca de 10 a 100 mA/m2 (1 a 10 μA/cm2) no tecido.

Medição

Antes do início das medições dos campos ELF ou VLF, é importante obter o máximo de informações possível sobre as características da fonte e a situação de exposição. Esta informação é necessária para a estimativa das intensidades de campo esperadas e a seleção da instrumentação de pesquisa mais apropriada (Tell 1983).

As informações sobre a fonte devem incluir:

  • frequências presentes, incluindo harmônicos
  • poder transmitido
  • polarização (orientação de E campo)
  • características de modulação (valores de pico e médios)
  • ciclo de trabalho, largura de pulso e frequência de repetição de pulso
  • características da antena, como tipo, ganho, largura do feixe e taxa de varredura.

 

As informações sobre a situação de exposição devem incluir:

  • distância da fonte
  • existência de quaisquer objetos de dispersão. A dispersão por superfícies planas pode aumentar a E campo por um fator de 2. Um realce ainda maior pode resultar de superfícies curvas, por exemplo, refletores de canto.

 

Os resultados das pesquisas realizadas em ambientes ocupacionais estão resumidos na tabela 2.

Tabela 2. Fontes ocupacionais de exposição a campos magnéticos

fonte

Fluxo magnético
densidades (mT)

Distância (m)

VDTs

Até 2.8 x 10-4

0.3

linhas HV

Até 0.4

abaixo da linha

Centrais Elétricas

Até 0.27

1

Arcos de soldagem (0–50 Hz)

0.1-5.8

0-0.8

Aquecedores de indução (50–10 kHz)

0.9-65

0.1-1

Forno panela 50 Hz

0.2-8

0.5-1

Forno de arco de 50 Hz

Até 1

2

Agitador de indução de 10 Hz

0.2-0.3

2

Soldagem por eletroescória de 50 Hz

0.5-1.7

0.2-0.9

equipamento terapêutico

1-16

1

Fonte: Allen 1991; Bernhardt 1988; Krause 1986; Lövsund, Oberg e Nilsson 1982; Repacholi, dados inéditos; Stuckly 1986; Stuchly e Lecuyer 1985, 1989.

Instrumentação

Um instrumento de medição de campo elétrico ou magnético consiste em três partes básicas: a sonda, os condutores e o monitor. Para garantir medições apropriadas, as seguintes características de instrumentação são necessárias ou desejáveis:

  • A sonda deve responder apenas ao E campo ou o H campo e não para ambos simultaneamente.
  • A sonda não deve produzir perturbação significativa do campo.
  • Os condutores da sonda para o monitor não devem perturbar significativamente o campo na sonda ou acoplar energia do campo.
  • A resposta de frequência da sonda deve cobrir a faixa de frequências necessária para ser medida.
  • Se usado no campo próximo reativo, as dimensões do sensor da sonda devem ser preferencialmente menores que um quarto de comprimento de onda na frequência mais alta presente.
  • O instrumento deve indicar o valor quadrático médio (rms) do parâmetro de campo medido.
  • O tempo de resposta do instrumento deve ser conhecido. É desejável ter um tempo de resposta de cerca de 1 segundo ou menos, de modo que os campos intermitentes sejam facilmente detectados.
  • A sonda deve responder a todos os componentes de polarização do campo. Isso pode ser obtido por resposta isotrópica inerente ou por rotação física da sonda em três direções ortogonais.
  • Boa proteção contra sobrecarga, operação com bateria, portabilidade e construção robusta são outras características desejáveis.
  • Os instrumentos fornecem uma indicação de um ou mais dos seguintes parâmetros: média E campo (V/m) ou quadrado médio E campo (V2/m2); média H campo (A/m) ou quadrado médio H campo (A2/m2).

 

Surveys

Geralmente, são realizadas pesquisas para determinar se os campos existentes no local de trabalho estão abaixo dos limites estabelecidos pelos padrões nacionais. Assim, a pessoa que faz as medições deve estar totalmente familiarizada com esses padrões.

Todos os locais ocupados e acessíveis devem ser pesquisados. O operador do equipamento em teste e o vistoriador devem estar o mais longe possível da área de teste. Todos os objetos normalmente presentes, que podem refletir ou absorver energia, devem estar em posição. O agrimensor deve tomar precauções contra queimaduras e choques por radiofrequência (RF), particularmente perto de sistemas de alta potência e baixa frequência.

Mecanismos de Interação e Efeitos Biológicos

Mecanismos de interação

Os únicos mecanismos estabelecidos pelos quais os campos ELF e VLF interagem com sistemas biológicos são:

  • Campos elétricos que induzem uma carga superficial em um corpo exposto que resulta em correntes (medidas em mA/m2) dentro do corpo, cuja magnitude está relacionada com a densidade de carga da superfície. Dependendo das condições de exposição, tamanho, forma e posição do corpo exposto no campo, a densidade de carga da superfície pode variar muito, resultando em uma distribuição variável e não uniforme das correntes no interior do corpo.
  • Os campos magnéticos também atuam nos seres humanos induzindo campos elétricos e correntes dentro do corpo.
  • Cargas elétricas induzidas em um objeto condutor (por exemplo, um automóvel) exposto a campos elétricos ELF ou VLF podem fazer com que a corrente passe por uma pessoa em contato com ela.
  • O acoplamento do campo magnético a um condutor (por exemplo, uma cerca de arame) faz com que correntes elétricas (da mesma frequência do campo de exposição) passem pelo corpo de uma pessoa em contato com ele.
  • Descargas transitórias (faíscas) podem ocorrer quando pessoas e objetos de metal expostos a um forte campo elétrico se aproximam suficientemente.
  • Campos elétricos ou magnéticos podem interferir com dispositivos médicos implantados (por exemplo, marcapassos cardíacos unipolares) e causar mau funcionamento do dispositivo.

 

As duas primeiras interações listadas acima são exemplos de acoplamento direto entre pessoas e campos ELF ou VLF. As últimas quatro interações são exemplos de mecanismos de acoplamento indiretos porque podem ocorrer apenas quando o organismo exposto está nas proximidades de outros corpos. Esses corpos podem incluir outros seres humanos ou animais e objetos como automóveis, cercas ou dispositivos implantados.

Embora outros mecanismos de interação entre tecidos biológicos e campos ELF ou VLF tenham sido postulados ou haja alguma evidência para apoiar sua existência (OMS 1993; NRPB 1993; NRC 1996), nenhum demonstrou ser responsável por qualquer consequência adversa à saúde.

Efeitos na saúde

As evidências sugerem que a maioria dos efeitos estabelecidos da exposição a campos elétricos e magnéticos na faixa de frequência > 0 a 30 kHz resulta de respostas agudas à carga de superfície e à densidade de corrente induzida. As pessoas podem perceber os efeitos da carga de superfície oscilante induzida em seus corpos por campos elétricos ELF (mas não por campos magnéticos); esses efeitos tornam-se irritantes se suficientemente intensos. Um resumo dos efeitos das correntes que passam pelo corpo humano (limiares de percepção, let-go ou tétano) é dado na tabela 3.

Tabela 3. Efeitos das correntes que passam pelo corpo humano

Efeito

Assunto

Corrente limite em mA

   

50 e 60 Hz

300 Hz

1000 Hz

KHz 10

KHz 30

Percepção

Homem

Mulher

Crianças

1.1

0.7

0.55

1.3

0.9

0.65

2.2

1.5

1.1

15

10

9

50

35

30

Choque de soltura

Homem

Mulher

Crianças

9

6

4.5

11.7

7.8

5.9

16.2

10.8

8.1

55

37

27

126

84

63

tetanização torácica;
choque severo

Homem

Mulher

Crianças

23

15

12

30

20

15

41

27

20.5

94

63

47

320

214

160

Fonte: Bernhardt 1988a.

As células nervosas e musculares humanas foram estimuladas pelas correntes induzidas pela exposição a campos magnéticos de vários mT e 1 a 1.5 kHz; as densidades de corrente limite são consideradas acima de 1 A/m2. Sensações visuais tremeluzentes podem ser induzidas no olho humano pela exposição a campos magnéticos tão baixos quanto cerca de 5 a 10 mT (a 20 Hz) ou correntes elétricas aplicadas diretamente na cabeça. A consideração dessas respostas e dos resultados de estudos neurofisiológicos sugere que funções sutis do sistema nervoso central, como raciocínio ou memória, podem ser afetadas por densidades de corrente acima de 10 mA/m2 (NRPB 1993). Os valores limiares provavelmente permanecerão constantes até cerca de 1 kHz, mas aumentarão com o aumento da frequência a partir daí.

Vários in vitro estudos (OMS 1993; NRPB 1993) relataram alterações metabólicas, como alterações na atividade enzimática e no metabolismo proteico e diminuição da citotoxicidade dos linfócitos, em várias linhagens celulares expostas a campos elétricos ELF e VLF e correntes aplicadas diretamente à cultura celular. A maioria dos efeitos foi relatada em densidades de corrente entre cerca de 10 e 1,000 mA/m2, embora essas respostas sejam menos claramente definidas (Sienkiewicz, Saunder e Kowalczuk 1991). No entanto, vale a pena notar que as densidades de corrente endógenas geradas pela atividade elétrica dos nervos e músculos são tipicamente tão altas quanto 1 mA/m2 e pode atingir até 10 mA/m2 no coração. Essas densidades de corrente não afetarão adversamente os nervos, músculos e outros tecidos. Tais efeitos biológicos serão evitados restringindo a densidade de corrente induzida a menos de 10 mA/m2 em frequências de até cerca de 1 kHz.

Várias possíveis áreas de interação biológica que têm muitas implicações para a saúde e sobre as quais nosso conhecimento é limitado incluem: possíveis mudanças nos níveis noturnos de melatonina na glândula pineal e alterações nos ritmos circadianos induzidas em animais pela exposição a campos elétricos ou magnéticos ELF, e possíveis efeitos dos campos magnéticos ELF nos processos de desenvolvimento e carcinogênese. Além disso, há algumas evidências de respostas biológicas a campos elétricos e magnéticos muito fracos: isso inclui a mobilidade alterada de íons de cálcio no tecido cerebral, mudanças nos padrões de disparo neuronal e comportamento alterado do operando. Foram relatadas “janelas” de amplitude e frequência que desafiam a suposição convencional de que a magnitude de uma resposta aumenta com o aumento da dose. Esses efeitos não estão bem estabelecidos e não fornecem uma base para o estabelecimento de restrições à exposição humana, embora sejam necessárias mais investigações (Sienkievicz, Saunder e Kowalczuk 1991; OMS 1993; NRC 1996).

A Tabela 4 fornece as faixas aproximadas de densidades de corrente induzida para vários efeitos biológicos em humanos.

Tabela 4. Faixas aproximadas de densidade de corrente para vários efeitos biológicos

Efeito

Densidade de corrente (mA/m2)

Estimulação direta de nervos e músculos

1,000-10,000

Modulação na atividade do sistema nervoso central
Alterações no metabolismo celular in vitro

100-1,000

Alterações na função da retina
Prováveis ​​alterações no sistema nervoso central
Alterações no metabolismo celular in vitro


10-100

Densidade de corrente endógena

1-10

Fonte: Sienkiewicz et al. 1991.

Padrões de Exposição Ocupacional

Quase todos os padrões com limites na faixa > 0-30 kHz têm como justificativa a necessidade de manter os campos e correntes elétricas induzidas em níveis seguros. Normalmente, as densidades de corrente induzida são restritas a menos de 10 mA/m2. A Tabela 5 apresenta um resumo de alguns limites atuais de exposição ocupacional.

Tabela 5. Limites ocupacionais de exposição a campos elétricos e magnéticos na faixa de frequência > 0 a 30 kHz (observe que f está em Hz)

País/Referência

Alcance de frequência

Campo elétrico (V/m)

Campo magnético (A/m)

Internacional (IRPA 1990)

50 / 60 Hz

10,000

398

EUA (IEEE 1991)

3–30 kHz

614

163

EUA (ACGIH 1993)

1–100 Hz

100–4,000 Hz

4–30 kHz

25,000

2.5 x 106/f

625

60 /f

60 /f

60 /f

Alemanha (1996)

50 / 60 Hz

10,000

1,600

Reino Unido (NRPB 1993)

1–24 Hz

24–600 Hz

600–1,000 Hz

1–30 kHz

25,000

6 x 105/f

1,000

1,000

64,000 /f

64,000 /f

64,000 /f

64

 

Medidas protetoras

As exposições ocupacionais que ocorrem perto de linhas de transmissão de alta tensão dependem da localização do trabalhador no solo ou no condutor durante o trabalho em linha viva em alto potencial. Ao trabalhar sob condições de linha viva, roupas de proteção podem ser usadas para reduzir a intensidade do campo elétrico e a densidade de corrente no corpo a valores semelhantes aos que ocorreriam no trabalho no solo. Roupas de proteção não enfraquecem a influência do campo magnético.

As responsabilidades pela proteção dos trabalhadores e do público em geral contra os efeitos potencialmente adversos da exposição a campos elétricos e magnéticos ELF ou VLF devem ser claramente atribuídas. Recomenda-se que as autoridades competentes considerem as seguintes etapas:

  • desenvolvimento e adoção de limites de exposição e a implementação de um programa de conformidade
  • desenvolvimento de normas técnicas para reduzir a suscetibilidade à interferência eletromagnética, por exemplo, para marca-passos
  • desenvolvimento de normas que definem zonas com acesso limitado em torno de fontes de fortes campos elétricos e magnéticos devido à interferência eletromagnética (por exemplo, para marca-passos e outros dispositivos implantados). O uso de sinais de alerta apropriados deve ser considerado.
  • exigência de atribuição específica de uma pessoa responsável pela segurança dos trabalhadores e do público em cada local com alto potencial de exposição
  • desenvolvimento de procedimentos de medição padronizados e técnicas de pesquisa
  • requisitos para a educação dos trabalhadores sobre os efeitos da exposição a campos elétricos e magnéticos ELF ou VLF e as medidas e regras destinadas a protegê-los
  • elaboração de diretrizes ou códigos de prática para a segurança do trabalhador em campos elétricos e magnéticos ELF ou VLF. A OIT (1993a) oferece excelente orientação para tal código.

 

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Terça-feira, 15 Março 2011 15: 39

Campos Estáticos Elétricos e Magnéticos

Nossos ambientes naturais e artificiais geram forças elétricas e magnéticas de várias magnitudes – ao ar livre, em escritórios, em residências e em locais de trabalho industriais. Isso levanta duas questões importantes: (1) essas exposições apresentam algum efeito adverso à saúde humana e (2) que limites podem ser estabelecidos na tentativa de definir limites “seguros” de tais exposições?

Esta discussão se concentra em campos elétricos e magnéticos estáticos. Estudos são descritos em trabalhadores de várias indústrias, e também em animais, que falham em demonstrar quaisquer efeitos biológicos adversos claros nos níveis de exposição a campos elétricos e magnéticos normalmente encontrados. No entanto, são feitas tentativas para discutir os esforços de várias organizações internacionais para estabelecer diretrizes para proteger os trabalhadores e outros de qualquer possível nível perigoso de exposição.

Definição de Termos

Quando uma tensão ou corrente elétrica é aplicada a um objeto, como um condutor elétrico, o condutor fica carregado e as forças começam a atuar sobre outras cargas nas proximidades. Dois tipos de forças podem ser distinguidos: as provenientes de cargas elétricas estacionárias, conhecidas como forca eletrostatica, e aqueles que aparecem apenas quando as cargas estão se movendo (como em uma corrente elétrica em um condutor), conhecidas como força magnética. Para descrever a existência e a distribuição espacial dessas forças, físicos e matemáticos criaram o conceito de campo. Fala-se assim de um campo de força, ou simplesmente de campos elétricos e magnéticos.

O termo estático descreve uma situação em que todas as cargas são fixas no espaço ou se movem em um fluxo constante. Como resultado, tanto as cargas quanto as densidades de corrente são constantes no tempo. No caso de cargas fixas, temos um campo elétrico cuja intensidade em qualquer ponto do espaço depende do valor e da geometria de todas as cargas. No caso de corrente constante em um circuito, temos um campo elétrico e um campo magnético constantes no tempo (campos estáticos), pois a densidade de carga em qualquer ponto do circuito não varia.

Eletricidade e magnetismo são fenômenos distintos desde que as cargas e a corrente sejam estáticas; qualquer interconexão entre campos elétricos e magnéticos desaparece nesta situação estática e, portanto, eles podem ser tratados separadamente (ao contrário da situação em campos variáveis ​​no tempo). Os campos elétricos e magnéticos estáticos são claramente caracterizados por intensidades constantes e independentes do tempo e correspondem ao limite de frequência zero da banda de frequência extremamente baixa (ELF).

Campos elétricos estáticos

Exposição natural e ocupacional

Campos elétricos estáticos são produzidos por corpos eletricamente carregados onde uma carga elétrica é induzida na superfície de um objeto dentro de um campo elétrico estático. Como consequência, o campo elétrico na superfície de um objeto, particularmente onde o raio é pequeno, como em um ponto, pode ser maior que o campo elétrico não perturbado (ou seja, o campo sem a presença do objeto). O campo dentro do objeto pode ser muito pequeno ou nulo. Os campos elétricos são experimentados como uma força por objetos eletricamente carregados; por exemplo, uma força será exercida nos pelos do corpo, que pode ser percebida pelo indivíduo.

Em média, a carga da superfície da Terra é negativa, enquanto a atmosfera superior carrega uma carga positiva. O campo elétrico estático resultante perto da superfície da Terra tem uma força de cerca de 130 V/m. Esse campo diminui com a altura e seu valor é de cerca de 100 V/m a 100 m de altitude, 45 V/m a 1 km e menos de 1 V/m a 20 km. Os valores reais variam amplamente, dependendo da temperatura local e do perfil de umidade e da presença de contaminantes ionizados. Abaixo das nuvens de trovoada, por exemplo, e mesmo quando as nuvens de trovoada se aproximam, grandes variações de campo ocorrem ao nível do solo, porque normalmente a parte inferior de uma nuvem é carregada negativamente enquanto a parte superior contém uma carga positiva. Além disso, existe uma carga espacial entre a nuvem e o solo. À medida que a nuvem se aproxima, o campo no nível do solo pode primeiro aumentar e depois se inverter, com o solo ficando carregado positivamente. Durante este processo, campos de 100 V/m a 3 kV/m podem ser observados mesmo na ausência de descargas atmosféricas locais; as inversões de campo podem ocorrer muito rapidamente, dentro de 1 min, e altas intensidades de campo podem persistir durante a tempestade. Nuvens comuns, assim como nuvens de tempestade, contêm cargas elétricas e, portanto, afetam profundamente o campo elétrico no nível do solo. Grandes desvios do campo de bom tempo, até 200%, também são esperados na presença de neblina, chuva e íons pequenos e grandes que ocorrem naturalmente. Mudanças de campo elétrico durante o ciclo diário podem ser esperadas mesmo em clima completamente bom: mudanças bastante regulares na ionização local, temperatura ou umidade e as mudanças resultantes na condutividade elétrica atmosférica perto do solo, bem como transferência de carga mecânica por movimentos de ar locais, são provavelmente responsáveis ​​por essas variações diurnas.

Níveis típicos de campos eletrostáticos artificiais estão na faixa de 1 a 20 kV/m em escritórios e residências; esses campos são frequentemente gerados em torno de equipamentos de alta tensão, como aparelhos de TV e unidades de exibição de vídeo (VDUs), ou por fricção. As linhas de transmissão de corrente contínua (CC) geram campos elétricos e magnéticos estáticos e são um meio econômico de distribuição de energia onde estão envolvidas longas distâncias.

Os campos elétricos estáticos são amplamente utilizados em indústrias como química, têxtil, aviação, papel e borracha e no transporte.

efeitos biológicos

Estudos experimentais fornecem pouca evidência biológica para sugerir qualquer efeito adverso dos campos elétricos estáticos na saúde humana. Os poucos estudos em animais que foram realizados também parecem não ter produzido dados que apoiem os efeitos adversos na genética, no crescimento do tumor ou nos sistemas endócrino ou cardiovascular. (A Tabela 1 resume esses estudos com animais.)

Tabela 1. Estudos em animais expostos a campos elétricos estáticos

Pontos finais biológicos

efeitos relatados

Condições de exposição

Hematologia e Imunologia

Alterações nas frações de albumina e globulina das proteínas séricas em ratos.
Respostas não consistentes

Sem diferenças significativas na contagem de células sanguíneas, proteínas sanguíneas ou
química em ratos

Exposição contínua a campos entre 2.8 e 19.7 kV/m
de 22 a 52 dias de idade

Exposição a 340 kV/m por 22 h/dia para um total de 5,000 h

Sistema nervoso

Indução de alterações significativas observadas nos EEGs de ratos. No entanto, nenhuma indicação clara de uma resposta consistente

Nenhuma mudança significativa nas concentrações e taxas de utilização de
vários neurotransmissores em cérebros de ratos machos

Exposição a forças de campo elétrico de até 10 kV/m

Exposição a um campo de 3 kV/m por até 66 h

Comportamento

Estudos recentes e bem conduzidos sugerindo nenhum efeito em roedores
comportamento

Produção de comportamento de evitação dose-dependente em ratos machos, sem influência de íons de ar

Exposição a forças de campo de até 12 kV/m

Exposição a campos elétricos HVD variando de 55 a 80 kV/m

Reprodução e desenvolvimento

Não há diferenças significativas no número total de descendentes nem na
porcentagem sobrevivente em camundongos

Exposição a 340 kV/m por 22 h/dia antes, durante e depois
gestação

 

Não in vitro estudos foram conduzidos para avaliar o efeito da exposição de células a campos elétricos estáticos.

Cálculos teóricos sugerem que um campo elétrico estático induzirá uma carga na superfície das pessoas expostas, que pode ser percebida se descarregada em um objeto aterrado. Com uma voltagem suficientemente alta, o ar se ionizará e se tornará capaz de conduzir uma corrente elétrica entre, por exemplo, um objeto carregado e uma pessoa aterrada. o queda de tensão depende de uma série de fatores, incluindo a forma do objeto carregado e as condições atmosféricas. Os valores típicos das intensidades de campo elétrico correspondentes variam entre 500 e 1,200 kV/m.

Relatórios de alguns países indicam que vários operadores de VDU sofreram desordens de pele, mas a relação exata desses problemas com o trabalho de VDU não é clara. Campos elétricos estáticos em locais de trabalho de VDU foram sugeridos como uma possível causa dessas doenças de pele, e é possível que a carga eletrostática do operador seja um fator relevante. No entanto, qualquer relação entre campos eletrostáticos e distúrbios da pele ainda deve ser considerada hipotética com base nas evidências de pesquisa disponíveis.

Medições, prevenção, padrões de exposição

Medições de intensidade de campo elétrico estático podem ser reduzidas a medições de tensões ou cargas elétricas. Vários voltímetros eletrostáticos estão disponíveis comercialmente e permitem medições precisas de fontes eletrostáticas ou outras fontes de alta impedância sem contato físico. Alguns utilizam um chopper eletrostático para baixo desvio e feedback negativo para precisão e insensibilidade do espaçamento sonda-superfície. Em alguns casos, o eletrodo eletrostático “olha” para a superfície sob medição através de um pequeno orifício na base do conjunto da sonda. O sinal CA cortado induzido neste eletrodo é proporcional à voltagem diferencial entre a superfície sob medição e o conjunto da sonda. Os adaptadores de gradiente também são usados ​​como acessórios para voltímetros eletrostáticos e permitem seu uso como medidores de intensidade de campo eletrostático; leitura direta em volts por metro de separação entre a superfície sob teste e a placa aterrada do adaptador é possível.

Não há bons dados que possam servir como diretrizes para estabelecer limites básicos de exposição humana a campos elétricos estáticos. Em princípio, um limite de exposição pode ser derivado da tensão de ruptura mínima para o ar; no entanto, a intensidade do campo experimentada por uma pessoa dentro de um campo elétrico estático varia de acordo com a orientação e a forma do corpo, e isso deve ser levado em consideração na tentativa de chegar a um limite apropriado.

Os valores-limite (TLVs) foram recomendados pela Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH 1995). Esses TLVs referem-se à força máxima do campo elétrico estático desprotegido no local de trabalho, representando condições sob as quais quase todos os trabalhadores podem ser expostos repetidamente sem efeitos adversos à saúde. De acordo com a ACGIH, as exposições ocupacionais não devem exceder um campo elétrico estático de 25 kV/m. Este valor deve ser usado como um guia no controle da exposição e, devido à suscetibilidade individual, não deve ser considerado como uma linha clara entre níveis seguros e perigosos. (Este limite refere-se à intensidade do campo presente no ar, longe das superfícies dos condutores, onde as descargas de faíscas e as correntes de contato podem representar perigos significativos e destina-se a exposições de corpo inteiro e parcial.) Deve-se tomar cuidado para elimine objetos não aterrados, aterre tais objetos ou use luvas isoladas quando objetos não aterrados devem ser manuseados. A prudência dita o uso de dispositivos de proteção (por exemplo, roupas, luvas e isolamento) em todos os campos superiores a 15 kV/m.

De acordo com a ACGIH, as informações atuais sobre as respostas humanas e os possíveis efeitos dos campos elétricos estáticos na saúde são insuficientes para estabelecer um TLV confiável para exposições médias ponderadas no tempo. Recomenda-se que, na falta de informações específicas do fabricante sobre interferência eletromagnética, a exposição de usuários de marcapassos e outros dispositivos eletrônicos médicos seja mantida em ou abaixo de 1 kV/m.

Na Alemanha, de acordo com o padrão DIN, as exposições ocupacionais não devem exceder a força do campo elétrico estático de 40 kV/m. Para exposições curtas (até duas horas por dia) é permitido um limite superior de 60 kV/m.

Em 1993, o Conselho Nacional de Proteção Radiológica (NRPB 1993) forneceu conselhos sobre restrições apropriadas à exposição de pessoas a campos eletromagnéticos e radiação. Isso inclui campos elétricos e magnéticos estáticos. No documento NRPB, os níveis de investigação são fornecidos com a finalidade de comparar valores de quantidades de campo medidas para determinar se o cumprimento das restrições básicas foi ou não alcançado. Se o campo ao qual uma pessoa está exposta exceder o nível de investigação relevante, o cumprimento das restrições básicas deve ser verificado. Fatores que podem ser considerados nessa avaliação incluem, por exemplo, a eficiência do acoplamento da pessoa ao campo, a distribuição espacial do campo ao longo do volume ocupado pela pessoa e a duração da exposição.

De acordo com o NRPB, não é possível recomendar restrições básicas para evitar efeitos diretos da exposição humana a campos elétricos estáticos; orientação é dada para evitar efeitos irritantes de percepção direta da carga elétrica da superfície e efeitos indiretos, como choque elétrico. Para a maioria das pessoas, a percepção incômoda da carga elétrica superficial, atuando diretamente no corpo, não ocorrerá durante a exposição a campos elétricos estáticos com intensidades inferiores a cerca de 25 kV/m, ou seja, a mesma intensidade de campo recomendada pela ACGIH. Para evitar descargas de faísca (efeitos indiretos) causando estresse, o NRPB recomenda que as correntes de contato CC sejam restritas a menos de 2 mA. O choque elétrico de fontes de baixa impedância pode ser evitado seguindo os procedimentos de segurança elétrica estabelecidos relevantes para tais equipamentos.

Campos magnéticos estáticos

Exposição natural e ocupacional

O corpo é relativamente transparente aos campos magnéticos estáticos; tais campos irão interagir diretamente com materiais magneticamente anisotrópicos (exibindo propriedades com valores diferentes quando medidos ao longo de eixos em diferentes direções) e cargas em movimento.

O campo magnético natural é a soma de um campo interno devido à atuação da Terra como um ímã permanente e um campo externo gerado no ambiente por fatores como atividade solar ou atmosférica. O campo magnético interno da Terra se origina da corrente elétrica que flui na camada superior do núcleo da Terra. Existem diferenças locais significativas na intensidade deste campo, cuja magnitude média varia de cerca de 28 A/m no equador (correspondente a uma densidade de fluxo magnético de cerca de 35 mT em um material não magnético como o ar) a cerca de 56 A /m sobre os pólos geomagnéticos (correspondente a cerca de 70 mT no ar).

Os campos artificiais são mais fortes do que os de origem natural em muitas ordens de grandeza. Fontes artificiais de campos magnéticos estáticos incluem todos os dispositivos contendo fios que transportam corrente contínua, incluindo muitos aparelhos e equipamentos na indústria.

Nas linhas de transmissão de energia de corrente contínua, os campos magnéticos estáticos são produzidos por cargas em movimento (uma corrente elétrica) em uma linha de dois fios. Para uma linha aérea, a densidade do fluxo magnético ao nível do solo é de cerca de 20 mT para uma linha de  500 kV. Para uma linha de transmissão subterrânea enterrada a 1.4 m e transportando uma corrente máxima de cerca de 1 kA, a densidade máxima de fluxo magnético é inferior a 10 mT ao nível do solo.

As principais tecnologias que envolvem o uso de grandes campos magnéticos estáticos estão listadas na tabela 2, juntamente com seus níveis de exposição correspondentes.

Tabela 2. Principais tecnologias envolvendo o uso de grandes campos magnéticos estáticos e níveis de exposição correspondentes

Procedimentos

Níveis de exposição

Tecnologias de energia

Reatores de fusão termonuclear

Campos marginais de até 50 mT em áreas acessíveis ao pessoal.
Abaixo de 0.1 mT fora do local do reator

Sistemas magnetohidrodinâmicos

Aproximadamente 10 mT a cerca de 50 m; 100 mT apenas em distâncias superiores a 250 m

Sistemas de armazenamento de energia magnética supercondutores

Campos marginais de até 50 mT em locais acessíveis ao operador

Geradores supercondutores e linhas de transmissão

Campos marginais projetados para menos de 100 mT

Instalações de pesquisa

Câmaras de bolhas

Durante as trocas de cassetes de filme, o campo é de cerca de 0.4–0.5 T ao nível do pé e cerca de 50 mT ao nível da cabeça

Espectrômetros supercondutores

Cerca de 1 T em locais acessíveis ao operador

Aceleradores de partículas

O pessoal raramente é exposto devido à exclusão da zona de alta radiação. As exceções surgem apenas durante a manutenção

Unidades de separação de isótopos

Breves exposições a campos de até 50 mT
Normalmente, os níveis de campo são inferiores a 1 mT

Indústria

produção de alumínio

Níveis de até 100 mT em locais acessíveis ao operador

Processos eletrolíticos

Níveis médios e máximos de campo de cerca de 10 e 50 mT, respectivamente

Produção de ímãs

2–5 mT nas mãos do trabalhador; na faixa de 300 a 500 mT no nível do tórax e cabeça

Remédio

Ressonância magnética nuclear e espectroscopia

Um ímã não blindado de 1 T produz cerca de 0.5 mT a 10 m, e um ímã não blindado de 2 T produz a mesma exposição a cerca de 13 m

 

efeitos biológicos

Evidências de experimentos com animais de laboratório indicam que não há efeitos significativos nos muitos fatores de desenvolvimento, comportamentais e fisiológicos avaliados em densidades de fluxo magnético estático de até 2 T. Nem estudos em camundongos demonstraram qualquer dano ao feto devido à exposição a campos magnéticos até 1 t.

Teoricamente, os efeitos magnéticos poderiam retardar o fluxo de sangue em um campo magnético forte e produzir um aumento na pressão sanguínea. Uma redução de fluxo de no máximo alguns por cento poderia ser esperada em 5 T, mas nenhuma foi observada em seres humanos em 1.5 T, quando investigado.

Alguns estudos sobre trabalhadores envolvidos na fabricação de ímãs permanentes relataram vários sintomas subjetivos e distúrbios funcionais: irritabilidade, fadiga, dor de cabeça, perda de apetite, bradicardia (batimento cardíaco lento), taquicardia (batimento cardíaco acelerado), diminuição da pressão arterial, EEG alterado , coceira, queimação e dormência. No entanto, a falta de qualquer análise estatística ou avaliação do impacto de riscos físicos ou químicos no ambiente de trabalho reduz significativamente a validade desses relatórios e os torna difíceis de avaliar. Embora os estudos sejam inconclusivos, eles sugerem que, se os efeitos de longo prazo realmente ocorrem, eles são muito sutis; nenhum efeito bruto cumulativo foi relatado.

Indivíduos expostos a uma densidade de fluxo magnético de 4T foram relatados como experimentando efeitos sensoriais associados ao movimento no campo, como vertigem (tontura), sensação de náusea, gosto metálico e sensações magnéticas ao mover os olhos ou a cabeça. No entanto, dois levantamentos epidemiológicos de dados gerais de saúde em trabalhadores cronicamente expostos a campos magnéticos estáticos não revelaram quaisquer efeitos significativos na saúde. Dados de saúde de 320 trabalhadores foram obtidos em plantas que utilizam grandes células eletrolíticas para processos de separação química onde o nível médio de campo estático no ambiente de trabalho foi de 7.6 mT e o campo máximo foi de 14.6 mT. Ligeiras alterações na contagem de glóbulos brancos, mas ainda dentro da faixa normal, foram detectadas no grupo exposto em comparação com os 186 controles. Nenhuma das alterações transitórias observadas na pressão arterial ou em outras medições de sangue foi considerada indicativa de um efeito adverso significativo associado à exposição a campos magnéticos. Em outro estudo, a prevalência da doença foi avaliada entre 792 trabalhadores expostos ocupacionalmente a campos magnéticos estáticos. O grupo de controle consistiu de 792 trabalhadores não expostos pareados por idade, raça e status socioeconômico. A gama de exposições a campos magnéticos variou de 0.5 mT para longas durações a 2 T por períodos de várias horas. Nenhuma mudança estatisticamente significativa na prevalência de 19 categorias de doenças foi observada no grupo exposto em comparação com os controles. Nenhuma diferença na prevalência da doença foi encontrada entre um subgrupo de 198 que experimentou exposições de 0.3 T ou mais por períodos de uma hora ou mais quando comparado com o restante da população exposta ou os controles pareados.

Um relatório sobre trabalhadores da indústria de alumínio indicou uma elevada taxa de mortalidade por leucemia. Embora este estudo epidemiológico tenha relatado um risco aumentado de câncer para pessoas diretamente envolvidas na produção de alumínio, onde os trabalhadores são expostos a grandes campos magnéticos estáticos, não há no momento nenhuma evidência clara para indicar exatamente quais fatores cancerígenos no ambiente de trabalho são responsáveis. O processo usado para a redução de alumínio cria alcatrão de hulha, voláteis de piche, vapores de flúor, óxidos de enxofre e dióxido de carbono, e alguns deles podem ser candidatos mais prováveis ​​a efeitos causadores de câncer do que a exposição a campos magnéticos.

Em um estudo sobre trabalhadores de alumínio franceses, a mortalidade por câncer e a mortalidade por todas as causas não diferiram significativamente daquela observada para a população masculina geral da França (Mur et al. 1987).

Outra descoberta negativa que liga as exposições a campos magnéticos a possíveis resultados de câncer vem de um estudo de um grupo de trabalhadores em uma fábrica de cloroalcalis, onde as correntes de 100 kA DC usadas para a produção eletrolítica de cloro deram origem a densidades de fluxo magnético estático, nos locais dos trabalhadores, variando de 4 a 29mT. A incidência observada versus esperada de câncer entre esses trabalhadores ao longo de um período de 25 anos não mostrou diferenças significativas.

Medições, padrões de prevenção e exposição

Durante os últimos trinta anos, a medição de campos magnéticos passou por um desenvolvimento considerável. O progresso nas técnicas tornou possível desenvolver novos métodos de medição, bem como melhorar os antigos.

Os dois tipos mais populares de sondas de campo magnético são uma bobina blindada e uma sonda Hall. A maioria dos medidores de campo magnético disponíveis comercialmente usa um deles. Recentemente, outros dispositivos semicondutores, nomeadamente transistores bipolares e transistores FET, foram propostos como sensores de campo magnético. Eles oferecem algumas vantagens sobre as sondas Hall, como maior sensibilidade, maior resolução espacial e resposta de frequência mais ampla.

O princípio da técnica de medição de ressonância magnética nuclear (NMR) é determinar a frequência ressonante da amostra de teste no campo magnético a ser medido. É uma medida absoluta que pode ser feita com grande precisão. A faixa de medição deste método é de cerca de 10 mT a 10 T, sem limites definidos. Nas medições de campo usando o método de ressonância magnética de prótons, uma precisão de 10-4 é facilmente obtido com aparato simples e uma precisão de 10-6 pode ser alcançado com extensas precauções e equipamentos refinados. A deficiência inerente do método NMR é sua limitação a um campo com baixo gradiente e a falta de informação sobre a direção do campo.

Recentemente, vários dosímetros pessoais adequados para monitorar exposições a campos magnéticos estáticos também foram desenvolvidos.

As medidas de proteção para o uso industrial e científico de campos magnéticos podem ser categorizadas como medidas de projeto de engenharia, uso de distância de separação e controles administrativos. Outra categoria geral de medidas de controle de riscos, que incluem equipamentos de proteção individual (por exemplo, roupas especiais e máscaras faciais), não existe para campos magnéticos. No entanto, medidas de proteção contra riscos potenciais de interferência magnética com equipamentos eletrônicos médicos ou de emergência e para implantes cirúrgicos e dentários são uma área de preocupação especial. As forças mecânicas transmitidas a implantes ferromagnéticos (de ferro) e objetos soltos em instalações de alto campo exigem que sejam tomadas precauções para proteção contra riscos à saúde e segurança.

As técnicas para minimizar a exposição indevida a campos magnéticos de alta intensidade em torno de grandes instalações industriais e de pesquisa geralmente se enquadram em quatro tipos:

    1. distância e tempo
    2. blindagem magnética
    3. interferência eletromagnética (EMI) e compatibilidade
    4. medidas administrativas.

           

          O uso de sinais de alerta e áreas de acesso especial para limitar a exposição do pessoal perto de grandes instalações magnéticas tem sido de grande utilidade para controlar a exposição. Controles administrativos como esses geralmente são preferíveis à blindagem magnética, que pode ser extremamente cara. Objetos ferromagnéticos e paramagnéticos soltos (quaisquer substâncias magnetizantes) podem ser convertidos em mísseis perigosos quando submetidos a intensos gradientes de campo magnético. A prevenção deste perigo pode ser alcançada apenas removendo objetos metálicos soltos da área e do pessoal. Itens como tesouras, lixas de unha, chaves de fenda e bisturis devem ser banidos das imediações.

          As primeiras diretrizes de campo magnético estático foram desenvolvidas como uma recomendação não oficial na antiga União Soviética. Investigações clínicas formaram a base para este padrão, que sugere que a intensidade do campo magnético estático no local de trabalho não deve exceder 8 kA/m (10 mT).

          A Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais emitiu TLVs de densidades de fluxo magnético estático aos quais a maioria dos trabalhadores poderia ser exposta repetidamente, dia após dia, sem efeitos adversos à saúde. Quanto aos campos elétricos, esses valores devem ser usados ​​como guias no controle da exposição a campos magnéticos estáticos, mas não devem ser considerados como uma linha nítida entre níveis seguros e perigosos. De acordo com a ACGIH, as exposições ocupacionais de rotina não devem exceder 60 mT em média em todo o corpo ou 600 mT nas extremidades diariamente, com base no tempo ponderado. Uma densidade de fluxo de 2 T é recomendada como valor máximo. Podem existir riscos de segurança devido às forças mecânicas exercidas pelo campo magnético sobre ferramentas ferromagnéticas e implantes médicos.

          Em 1994, a Comissão Internacional de Proteção contra Radiação Não Ionizante (ICNIRP 1994) finalizou e publicou diretrizes sobre limites de exposição a campos magnéticos estáticos. Nessas diretrizes, é feita uma distinção entre os limites de exposição para trabalhadores e para o público em geral. Os limites recomendados pelo ICNIRP para exposições ocupacionais e do público em geral a campos magnéticos estáticos estão resumidos na tabela 3. Quando as densidades de fluxo magnético excederem 3 mT, devem ser tomadas precauções para evitar riscos de objetos metálicos projetados. Relógios analógicos, cartões de crédito, fitas magnéticas e discos de computador podem ser afetados adversamente pela exposição a 1 mT, mas isso não é visto como uma preocupação de segurança para as pessoas.

          Tabela 3. Limites de exposição a campos magnéticos estáticos recomendados pela Comissão Internacional de Proteção contra Radiação Não Ionizante (ICNIRP)

          Características de exposição

          Densidade do fluxo magnético

          Profissional

          Jornada de trabalho inteira (média ponderada no tempo)

          200 mT

          valor teto

          2 T

          Membros

          5 T

          Público geral

          Exposição contínua

          40 mT

           

          O acesso ocasional do público a instalações especiais onde as densidades de fluxo magnético excedem 40 mT pode ser permitido sob condições apropriadamente controladas, desde que o limite de exposição ocupacional apropriado não seja excedido.

          Os limites de exposição do ICNIRP foram definidos para um campo homogêneo. Para campos não homogêneos (variações dentro do campo), a densidade média do fluxo magnético deve ser medida em uma área de 100 cm2.

          De acordo com um documento recente do NRPB, a restrição à exposição aguda a menos de 2 T evitará respostas agudas como vertigem ou náusea e efeitos adversos à saúde resultantes de arritmia cardíaca (batimento cardíaco irregular) ou função mental prejudicada. Apesar da relativa falta de evidências de estudos de populações expostas sobre possíveis efeitos a longo prazo de campos altos, o Conselho considera aconselhável restringir a exposição ponderada por tempo de longo prazo em 24 horas para menos de 200 mT (um décimo daquela destinada a prevenir respostas agudas). Esses níveis são bastante semelhantes aos recomendados pela ICNIRP; ACGIH TLVs são ligeiramente mais baixos.

          Pessoas com marca-passos cardíacos e outros dispositivos implantados eletricamente ativados, ou com implantes ferromagnéticos, podem não estar adequadamente protegidos pelos limites indicados aqui. É improvável que a maioria dos marcapassos cardíacos seja afetada pela exposição a campos abaixo de 0.5 mT. Pessoas com alguns implantes ferromagnéticos ou dispositivos ativados eletricamente (exceto marcapassos cardíacos) podem ser afetados por campos acima de alguns mT.

          Existem outros conjuntos de diretrizes que recomendam limites de exposição ocupacional: três deles são aplicados em laboratórios de física de alta energia (Stanford Linear Accelerator Center e Lawrence Livermore National Laboratory na Califórnia, laboratório de aceleração do CERN em Genebra) e uma diretriz provisória no Departamento dos EUA de Energia (DOE).

          Na Alemanha, de acordo com o padrão DIN, as exposições ocupacionais não devem exceder uma força de campo magnético estático de 60 kA/m (cerca de 75 mT). Quando apenas as extremidades são expostas, esse limite é fixado em 600 kA/m; limites de intensidade de campo de até 150 kA/m são permitidos para exposições curtas de corpo inteiro (até 5 minutos por hora).

           

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