RADIACIONES ELECTROMAGNETICAS NO IONIZANTES

Ing. Jorge Skvarca
Miembro experto del Panel de Radiaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS) desde el año 1991.
Asesor en Protección Radiológica según Resolución del Ministerio de Salud de la Nación.
Larga trayectoria en el campo de la ingeniería vinculado con las radiaciones, en el cual ha realizado estudios, investigaciones y publicaciones, ha dado cursos, ha representado al país en congresos y reuniones internacionales y ha dirijido organismos oficiales

Presentación del tema y conceptos generales.

Introducción

En los últimos años hemos presenciado un incremento del desarrollo y uso de dispositivos que emiten las denominadas radiaciones no ionizantes. El término RADIACIONES NO IONIZANTES (RNI), como las vamos a identificar a partir de ahora, se aplica a un grupo particular de radiaciones electromagnéticas dentro del espectro electromagnético, pero también incluye ultrasonido como onda mecánica. En este documento nos vamos a referir exclusivamente a las radiaciones electromagnéticas no ionizantes dejando para otra oportunidad el análisis de ultrasonido.

Para entender la diferencia, las RADIACIONES IONIZANTES (RI) son aquellas, cuyo efecto más importante, según el mismo término lo describe, es la ionización de la materia, debido a su longitud de onda más corta y por ende más energéticas. A modo de ejemplo, mencionaremos entre ellas a la Radiación X, la Radiación Gamma y a la Radiación Cósmica. Los riesgos asociados con el uso de la Radiación X y Gamma, tanto en sus aplicaciones médicas, nucleares como industriales han sido estudiados con mucho detalle y sus efectos son bien conocidos pudiendo ser de extrema gravedad y como consecuencia de ello, han merecido una preocupación especial, desarrollándose toda una disciplina de Protección Radiológica. Así, se han elaborado Normas de Seguridad y establecido los Límites de Exposición para proteger tanto a las personas que por su tarea están expuestas a ellas, denominadas personas ocupacionalmente expuestas, como al público en general y al paciente cuando se trata de exposiciones médicas.

A diferencia de las anteriores las RADIACIONES NO IONIZANTES (RNI) no llevan asociada una energía suficiente para producir el proceso de ionización arriba mencionado, causal de los efectos no deseables. Debemos entender que existen dos tipos de riesgos, los aceptables y los no aceptables. Toda la actividad humana implica un riesgo. El uso de las radiaciones electromagnéticas no ionizantes también implica un riesgo, que además de ser aceptable, es significativamente menor que el de las ionizantes, siempre y cuando se respeten las normas nacionales e internacionales que establecen los valores máximos de exposición al ser humano. Si no se respetan dichas normas, esto podría ser motivo de preocupación ya que las manifestaciones de las RNI también podrían generar daños de distinta magnitud según el grado y tiempo de exposición.

Las radiaciones electromagnéticas no ionizantes abarcan prácticamente todo el espectro electromagnético. Dichas radiaciones no pueden ser percibidas por los sentidos humanos, a menos que su intensidad alcance valores suficientemente grandes como para manifestarse a través de sus efectos térmicos. La excepción es una banda muy angosta, dentro del espectro visible que si es percibida por el ojo. Como se verá más adelante, además de estos efectos también aparecen los llamados efectos no térmicos o fotoquímicos. Las diferentes longitudes de onda, la energía y la tasa de absorción especifica aún dentro de un mismo tipo de radiación, deben tenerse en cuenta al momento de establecer los márgenes de seguridad. En efecto, la efectividad de penetración de la RNI dentro del cuerpo humano y los puntos de absorción en el mismo dependerán de las características mencionadas anteriormente y diferirán de un tipo de radiación a otro.

El sol es una de las fuentes de energía más importante de las RNI. A su vez éstas se clasifican en dos grandes grupos: Radiación Óptica (RO) y Campos Electromagnéticos (CEM) de Radiofrecuencias, subdividiéndose este último por el tipo de emisiones en otros subgrupos, los que se tratarán más adelante como parte importante de esta presentación.

La exposición en general causada por fuentes artificiales de Radiofrecuencia (incluyendo Microondas) ha crecido más que exponencialmente en la última década. Entre las principales fuentes se pueden citar el extenso espectro de telecomunicaciones, informática, emisoras radiales y TV, generación y transporte de energía eléctrica, usos industriales, uso en medicina, investigación, educación y artículos del hogar entre otros.

La denominada contaminación electromagnética comenzó a ser la preocupación no sólo de las autoridades responsables en diferentes áreas, sino también ha creado inquietud en los trabajadores expuestos a la misma por su ocupación y al publico en general. Además de los simples problemas de ingeniería como interferencias en las comunicaciones, también pueden quedar afectadas, por esa misma radiación, el funcionamiento seguro y eficiente de algunas instalaciones médicas. En las últimas décadas ya se tienen antecedentes, aunque escasos todavía, sobre los efectos en los seres humanos debidos a exposiciones prolongadas, agudas y accidentales.

No obstante surgen dudas sobre cuán serios pueden ser los problemas causados por las RNI ya que de muchos estudios epidemiológicos solo se puede inferir una relación demasiado débil entre la exposición y el efecto supuestamente causado por las RNI.

Para completar las conclusiones sobre los efectos de las RNI aún se requiere finalizar estudios epidemiológicos a gran escala. La necesidad de cooperación internacional es imprescindible para finalizar con éxito esa tarea. La Organización Mundial de la Salud/ Oficina Panamericana de la Salud (OMS/OPS) está coordinando y recibiendo la información sobre este aspecto, debiendo recopilar los datos obtenidos para el año 2001.1 La conclusión de esta etapa será decisiva y permitirá fijar una recomendación base de una normativa internacional, que se sumará a las existentes, para la protección de los trabajadores y de la población en general.

Con los límites establecidos por las normas vigentes, aceptables hoy día y las normas por venir y con el fin de llevar tranquilidad al momento de instalar fuentes de RNI, se podrá solicitar apoyo de reconocidos laboratorios de medición y dosimetría de referencia y de campo, para corroborar los niveles de exposición debidos a dichas fuentes. El fin de la prospección electromagnética es por lo tanto evaluar los valores de campo Eléctrico (E), Magnético (H) y Potencia o Densidad de Potencia (P), y poder comparar estas mediciones con los niveles permisibles preestablecidos por las normas.

Un buen proyecto práctico sería establecer los mecanismos para llevar adelante la creación de un laboratorio especializado y reconocido a nivel Nacional o Regional, el que daría referencia a otros laboratorios de campo para asegurar la exactitud y precisión de las mediciones a realizar. Este punto es especialmente sensible a la opinión pública para garantizar la imparcialidad y profesionalidad en este tema.

Regiones del Espectro de las Radiaciones No Ionizantes.

El espectro de las RNI se divide básicamente en cinco regiones que a su vez se subdividen por razones prácticas en otras subregiones. Los rangos de estas divisiones no necesariamente son exactos y por diversas razones y según el propósito de esa definición, diferentes Grupos Internacionales de Trabajo podrán diferir ligeramente con esa subdivisión. Por razones de practicidad las vamos a clasificar por su longitud de onda, expresada en la unidad de nanómetros (nm) que es la que exige el Sistema Internacional de Unidades.

Así tenemos: 
Radiación Ultravioleta (UV),
Radiación Visible (luz),
Láseres,
Radiación Infrarroja (IR),
Radiofrecuencias (RF). Estas últimas incluyen las Microondas (MO).
También suele definirse como Radiación Optica a la comprendida entre 1nm hasta 1.000.000 nm (1 mm) y no sólo comprende la parte visible sino también las UV e IR.

Radiación Ultravioleta (UV)

Se subdivide en tres subregiones:
UV-A (también luz negra)............................. 315 a 400 nm
UV-B ....................................................... 280 a 315 nm
UV-C ....................................................... 100 a 280 nm

La Radiación Ultravioleta tiene uso difundido en la esterilización de instrumental y determinado equipamiento médico como también para la generación de un ambiente estéril. Ultimamente el aumento de fuentes industriales de UV ha creado preocupación en los trabajadores con fuentes de UV abiertas. El máximo riesgo corresponde a la exposición del ojo y de la piel. Cataratas y el cáncer de piel son las manifestaciones más conocidas por la exposición inadecuada a estas radiaciones. El grupo de mayor riesgo está constituido por los trabajadores que sufren prolongadas exposiciones al sol y para los cuales debería tenerse especial preocupación en cuanto a las medidas de protección.

En cuanto a las lámparas UV y halógenas deberá seguirse las indicaciones del fabricante con las señales de advertencia apropiadas.

Radiación Visible y Láseres

El espectro visible está comprendido entre 400 y 780 nm.

Como ya se mencionó anteriormente los Láseres pueden abarcar además del espectro visible, el de UV (Excímeros) y también el de IR (CO2). Hasta el siglo pasado la fuente principal ha sido el sol, que no ha sido considerado demasiado peligroso ya que el propio organismo humano cuenta con mecanismos de autodefensa y con el desarrollo de pigmentación adecuada. La aparición cada vez más extensa de las fuentes artificiales hace que el problema de protección sea de urgente aplicación. En cuanto a los Láseres, el uso de los mismos en cualquiera de sus aplicaciones presenta un capítulo especial, donde según la clasificación del ANSI (USA) su riesgo está catalogado en forma simplificada de la siguiente manera:

CLASE 1 Dispositivos de riesgo insignificante (Barras lectoras en cajas registradoras).
CLASE 2 Bajo riesgo, baja potencia, menor de 1mW (Punteros Láser).
CLASE 3a Bajo riesgo, potencia media entre 1 y 5 mW. 
CLASE 3b Riesgo moderado, potencia media menor de 0,5 W (Telemetría).
CLASE 4 Alto riesgo y gran potencia, mayor de 0,5 W (Láseres Quirúrgicos e Industriales).

Radiación Infrarroja (IR)

También se subdivide a su vez en tres subregiones:
IR-A .......................................................780 a 1.400 nm
IR-B......................................................1.400 a 3.000 nm
IR-C................................................3.000 a 1.000.000 nm

También se llama Infrarrojo Cercano a la banda entre 780 y 3.000 nm, Infrarrojo Medio a la que se extiende entre 3.000 a 30.000 nm e Infrarrojo Lejano a la porción que va desde 30.000 a 1.000.000 nm.

La exposición a IR puede ocurrir en la mayoría de las industrias o de las fuentes de calor importantes y los riesgos de trabajo debido al incorrecto uso de las mismas son bien conocidos.

Radiofrecuencias (RF), incluyendo Microondas (MO)

Abarcan un espectro desde 0.3 MHz hasta 300 GHz, correspondiendo a longitudes de onda de 1.000 m hasta 1 mm respectivamente. Habitualmente el rango comprendido dentro del espectro de RF desde 0.3 GHz hasta 300 GHz (1.000 mm a 1 mm de longitud de onda) se lo denomina Microondas (MO) y se clasifica en tres subregiones:

Extremadamente Alta Frecuencia (EHF en inglés) de ... 300 a 30 GHz - (1 a 10 mm)
Super Alta Frecuencia (SHF en inglés) de.......................... 30 a 3 GHz - (10 a 100 mm)
Ultra Alta Frecuencia (UHF en inglés) de ................3 a 0.3 GHz - (100 a 1.000 mm)

La telefonía móvil, tanto la analógica (celular) como la digital (PCS) y la futura tercera generación (3G) anunciada en Europa como la Tecnología UMTS (Universal Mobil Telecommunications Systems) se enmarcan dentro de este espectro.

El rango de Radiofrecuencias (RF) propiamente dichas a su vez se suele clasificar en las siguientes subdivisiones:

Muy Alta Frecuencia (VHF en inglés) de ................... 300 a 30 MHz - (1 a 10 m)
Alta Frecuencia (HF en inglés) de ........................... 30 a 3 MHz - (10 a 100 m)
Frecuencia Media (MF en inglés) de .................... 3 a 0.3 MHz - (100 a 1000 m)

Este es el espectro donde predominan las comunicaciones radiales y televisivas y algunos aparatos domésticos.

En el rango de frecuencias más bajas y puntualmente en el de Extremadamente Bajas Frecuencias los problemas nuevamente se presentan en el transporte de energía eléctrica por intermedio de Líneas de Alta Tensión, que van desde los centros de generación hasta los lugares de consumo, creando preocupación en aquellas comunidades que habitan en su cercanía. Aquí tenemos:

Baja Frecuencia (LF en inglés) de ...........................300 a 30 KHz - (1 a 10 km)
Muy Baja Frecuencia (VLF en inglés) de ...................30 a 3 KHz - (10 a 100 km)
Extremadamente Baja Frecuencia (ELF) de menos de 0.3 KHz - (más de 1.000 km)

Dentro de esta última se encuentra el transporte de energía eléctrica que se efectúa con frecuencias de 50 Hz ó 60 Hz a través de cables de alta tensión, siendo ésta, motivo de preocupación sobre la posibilidad de inducción de enfermedades oncológicas en comunidades cercanas a las mismas.

Magnitudes y Unidades de Campos Electromagnéticos

El campo electromagnético de RF se identifica mediante sus dos componentes vectoriales, la intensidad del campo eléctrico E expresado en volt por metro (V/m) y el vector campo magnético H que se mide en ampere por metro (A/m) y también en unidades de Tesla (T). Un Tesla equivale a 10.000 Gauss de la unidad antigua. El flujo de la energía de la onda electromagnética se propaga perpendicularmente a estas dos componentes mediante el vector de Poynting (S). La longitud de onda (l) de la propagación y/o su frecuencia (f) son dos características relacionadas entre si por la velocidad de propagación de la onda electromagnética que es una constante (c) igual a la velocidad de la luz en el vacío de 300.000 km/seg.

La frecuencia se define como la variación de los campos E y H en un punto por segundo y se expresa en Hertz (Hz).

La longitud de onda se define como la distancia entre dos crestas consecutivas (máximos o mínimos).

La relación que se establece entre la longitud de onda y la frecuencia de propagación esta dada por la siguiente expresión:

Longitud de onda = c (velocidad de la luz) / f (frecuencia)

En la Figura 1 se puede observar como se propaga una onda plana en un espacio libre y la relación entre sus distintos parámetros.

También es importante la relación entre los dos campos E y H y esta relación es otra característica importante y se la define como Impedancia Característica de la Onda (Z).

Para una onda plana por lo tanto:

Z = E / H. En el espacio libre este valor es igual a 377 ohm.

La transferencia de energía se describe con el vector de Poynting (S) que expresa la magnitud y dirección del flujo electromagnético como ya lo manifestamos antes.

S = E x H, S = E2 / 377, S = 377 H2

Otro aspecto relevante y relacionado con los efectos biológicos de las RNI como la interacción de los campos de RF con sistemas biológicos es la Tasa de Absorción Específica o Specific Absorption Rate (SAR) en inglés, la cual representa la energía por unidad de tiempo (potencia) absorbida por unidad de masa del cuerpo.
Su expresión:

SAR = Watt / kg 

El SAR es la unidad dosimétrica usada para representar efectos biológicos y se usa también para definir el alcance de los límites de exposición.

Podemos decir que no solamente existen campos eléctricos y magnéticos con origen en fuentes artificiales, ya que los tenemos en la naturaleza y al alcance de las manos. Como ejemplo, el campo eléctrico estático en el ecuador es del orden de 120 V/m, el campo magnético tiene un valor de 30 microTesla, mientras que el campo magnético alcanza su valor máximo en los polos con un valor que ronda en los 70 microTesla.

 

 

Límites de Exposición

Al igual que para las Radiaciones Ionizantes, para las RNI se han establecido límites de Exposición Ocupacional para trabajadores y el límite para el Público. El uso de RF y en particular de las RNI con fines médicos (diatermia, etc.) queda excluido de este análisis.

Los límites de exposición que se adoptan en esta publicación y que por otra parte han sido promulgados por el entonces Ministerio de Salud y Acción Social mediante la Resolución 202/95, han sido recomendados y propuestos en el Volumen I del “Manual de Estándares de seguridad para la exposición a Radiofrecuencias comprendidas entre 100 KHz y 300 GHz”, Dirección Nacional de Calidad Ambiental, Secretaría de Salud.

La principal fuente consultada ha sido además la Comisión Internacional de Protección contra las Radiaciones No Ionizantes (CIPRNI) y algunos estándares de seguridad de países avanzados en la materia (USA, Inglaterra, etc.).

Exposición Ocupacional

El criterio para las personas expuestas por razones de trabajo toma como periodo 40 horas semanales (o en algunos casos breves periodos de exposiciones elevadas) y 50 semanas por año, debiendo ser informados claramente sobre los potenciales riesgos asociados con sus ocupaciones.

Los límites de exposición ocupacional se aplican a exposición corporal total y son función de frecuencia.

Estos límites de exposición ocupacional representan aproximadamente la densidad de potencia de una onda plana incidente necesaria para producir un SAR promedio de cuerpo entero de 0.4 W/kg.

La Tabla 2 curva (A) indica la densidad de potencia equivalente (mW/cm2) en función de frecuencia (MHz) para exposición ocupacional. En la misma se puede observar que el valor mínimo corresponde a 1 Mw/cm2 que coincide con el rango de frecuencia donde el cuerpo humano se comporta como receptor ideal.

Exposición Poblacional 

La población en general que es obviamente mucho mayor que la población ocupacional a su vez puede correr otros riesgos y por lo general no puede ser controlada individualmente. En estos casos los niveles de exposición que se fijan son sensiblemente más bajos que los ocupacionales tomando como parámetro un quinto de ellos.

A diferencia de la Exposición Ocupacional, la Exposición Poblacional representa la densidad de potencia de una onda plana incidente necesaria para producir el SAR promediado para la masa corporal total de 0.08 W/kg.

En la Tabla 2 anterior, las curvas (B, C, y D) también indican los valores de densidad de potencia en función de frecuencia para el público, donde las curvas C y D entrarían en vigencia con el aumento planificado de nuevas fuentes radiantes con un mayor nivel de exposición para el público. Densidad de Potencia Mínima para el público es de 0,2 mW/cm2

 

Legislación

Los autores de la publicación de referencia mencionada en este trabajo, Prospección de radiación electromagnética ambiental no ionizante, Volumen I, Manual de Estándares de Seguridad para la Exposición a Radiofrecencias comprendidas entre 100KHz y 300GHz (A. Portela y otros) han tomado como referencia principal para fijar los límites de exposición los estudios realizados por la entonces Dirección Nacional de Calidad Ambiental, Secretaría de Salud. Los mismos comprendieron la recopilación de los trabajos teóricos y experimentales realizados en el país y en el exterior.

A su vez y como ya se mencionó con anterioridad, las recomendaciones de la Comisión Internacional de Protección en Radiaciones No Ionizantes (CIPRNI), con sus guías de Exposición a Campos Electromagnéticos, publicadas en el año 1998, también fueron tomadas en cuenta.

La norma ANSI,1974 recomendada por el Comité C-95 del Instituto Nacional de Normas de USA fue la base práctica de ese documento en su primera etapa.

Más adelante y teniendo en cuenta la experiencia obtenida por los investigadores de Polonia, Checoslovaquia y Estados Unidos se fijan las recomendaciones actuales.

Basándose en todos estos trabajos científicos mencionados anteriormente, el Ministerio de Salud y Acción Social mediante la Resolución 202/95 adoptó los criterios y conclusiones establecidas y publicadas en el Manual de Estándares de Seguridad para la Exposición a Radiofrecuencias comprendidos entre 100 KHz y 300 GHz.

Los mismos representan una guía completa y actualizada de normas y recomendaciones en este tema. A su vez algunas provincias han hecho propia esta norma, como el caso de Santa Fe, adhiriéndose a la misma.

Conclusiones y Recomendaciones

Como ya lo adelantamos en párrafos anteriores no hay ninguna duda que una de las áreas de mayor aplicación hoy día de las RNI dentro del espectro de RF es el de comunicaciones.

En particular y dentro del subespectro de las MO la telefonía móvil ha atrapado la comunicación futura. La instalación de los sistemas irradiantes (antenas) y la fabricación de aparatos cada vez más sofisticados mueve uno de los rubros más dinámicos e importantes de la economía actual. Esto involucra el pago a los gobiernos de las licencias para la asignación del espectro necesario y el costo del desarrollo y construcción de nuevas redes para transportar los datos a alta velocidad. La tecnología de punta combinará Telefonía Móvil con Internet.

Simultáneamente aparece la inquietud a veces sin bases confiables y científicas de los probables riesgos de estas RNI sobre la salud de las personas. Así algunas publicaciones mencionan patologías como afecciones cerebrales, problemas nerviosos, dolor de cabeza, insomnio y hasta ciertos tipos de cáncer. Los estudios del tipo epidemiológico recabados hasta el presente aún no son suficientes para asegurar conclusiones definitivas. Basta citar las conclusiones en el año 1997 del Consejo Nacional de Investigación Americano (US National Research Council) que dice que las actuales evidencias e investigaciones a bajos niveles de exposición aún no demuestran que existe daño a la salud humana.

Si analizamos fríamente los niveles de potencia emitidos tanto por los sistemas irradiantes, habitualmente ubicados por lo general a distancias respetables de los lugares de permanencia de la población y por otra parte a los teléfonos móviles con sus antenas incorporadas pero a pocos centímetros del cuerpo humano, todos éstos emiten con potencias mucho más bajas, en casi dos ordenes de magnitud, que por ejemplo las transmisoras de FM y las emisoras radiales convencionales.

Como ejemplo, algunos valores típicos (valor promedio) medidos a una distancia de 10 a 15 m de una celda (800 MHz) van de 0,001 a 0,005 mW/cm2. Si estos valores se comparan con los límites de exposición poblacional (f/2000 MHz) a esa frecuencia de 0,4 mW/cm2, fijados por las normas actualmente vigentes en nuestro país, observaremos que la exposición a la población debida a las emisiones de sistemas celulares es realmente muy baja.

A título de citar algunas Recomendaciones Internacionales en cuanto al manejo de ese riesgo tanto en la exposición al público como la ocupacional y del medio ambiente, mencionaremos tres aproximaciones:

Principio de precaución (Precautionary Principle) 
Una prudente posición (Prudent Avoidance)
ALARA (As Low As Reasonably Achievable)

Como resumen podemos decir que todas ellas tienden a asegurar que el beneficio obtenido por el uso de las RNI en sus diferentes aplicaciones, deberá estar muy por encima del posible riesgo debido a la exposición humana y del Medio Ambiente a esas radiaciones.

Más aún, la natural evolución de la tecnología en un futuro no muy lejano, asegurará una comunicación más rápida y de mejor calidad, con evidente beneficio para toda la humanidad y con niveles de potencia e irradiación aún más bajos que los actuales.

Como conclusión y recomendación puede afirmarse que no debe existir preocupación alguna mientras se respeten los niveles máximos de potencia admitidos por las normas vigentes.

Bibliografía

1.) Portela, A. y otros.
Prospección de radiación electromagnética ambiental no ionizante. Volumen I, Manual de estándares de seguridad.

2.) Portela, A. y otros.
Fundamental and Applied Aspects of Nonionizing Radiation.

3.) Repacholi, M.H. y otros.
IRPA GUIDELINAS ON PROTECTIONAGAINST NON-IONIZING RADIATION

4.) Suess, M.J. y otros.
Nonionizing radiation protection

5.) Organismo Internacional de Energía Atómica y otros. 
Normas básicas internacionales de seguridad para la protección contra la radiación ionizante y para la seguridad de las fuentes de radiación.

6.) National Institute of Environmental Health Sciences y U.S.
Department of Energy. Campos Eléctricos y Magnéticos Asociados con el Uso de la Energía Eléctrica.

7.) Ministerio de Salud y Acción Social
Resolución 202/95

8.) The Economist, October 14 – 20 th 2000
The big wireless gamble

9.) Office of Global and Integrated Environment Health, WHO
International EMF Project

10.) National Radiological Protection Board
Non – Ionizing Radiations

11.) OMS / IRPA
Criterios de Salud Ambiental Nº 16. Radiofrecuencias y Microondas.

“Es de destacar que no puede dejarse de mencionar al pionero en nuestro país que ha hecho posible que la investigación y conocimiento de los temas tratados en el presente trabajo han sido difundidos y publicados. Este mérito le corresponde al Dr. Adolfo PORTELA, Investigador Superior del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), incansable trabajador que además ha producido la publicación PROSPECCION DE RADIACION ELECTROMAGNETICA AMBIENTAL NO IONIZANTE, modelo y guía en esta materia.”

Ing. Jorge Skvarca

1(Ver PROYECTO INTERNACIONAL SOBRE LOS CAMPOS ELECTROMAGNETICOS – Efectos en la Salud y el Medio Ambiente de la Exposición a Campos Eléctricos y Magnéticos Estáticos y Variables.) Pagina Internet www.who.int/emf