Radiações não ionizantes

2.1.3 Propriedades das Ondas Planas

• freqüência = no. de oscilações por segundo; [ f ]= Hz = s-1

• comprimento de onda (λ), distância entre dois pontos em fase

• grandezas relacionadas : c = λ . f , onde: c = 3 .108 m/s

λ
c = λ.f =
T

c = 3 . 108 m/s (velocidade da luz)

λ = comprimento de onda ( [λ] = m)

f = freqüência da onda ([ f ] = Hz = s-1)

T = período da onda ([T] = s)

Caracterização de onda eletromagnética requer o conhecimento de:

• intensidade dos campos elétrico e magnético: E (V/m) e H (A/m);

• vetor de Poynting (S = E x H) : magnitude e direção do fluxo de
energia eletromagnética (densidade de potência)

• no espaço: onda EM se propaga com a velocidade da luz (constante):

c = 1 / (ε o µ o)1/2 ≅ 3 . 10 8 m/s (ε o = 8.854 10-12 F/m ; μo= 4π 10 -7 H/m)

• na matéria : velocidade depende das propriedades do meio

(i) constante dielétrica (ε) - interação c/ campo elétrico incidente
(ii) permeabilidade magnética (µ) - interação c/ campo magnético

2.1.3 Propriedades das Ondas Planas (d >> λ)

Onda Plana - campos (E) e (H) perpendiculares entre si,
e ambos, perpendiculares à direção de propagação (X)

Características da Onda Plana

(i) E/H = Z (razão entre a magnitude dos campos é constante)

Z =120 π ≅ 377 Ω (impedância do espaço livre)

em outros meios, Z depende das constantes ε, µ.

(ii) Densidade de Potência:

S = E2 /120 π = E2 /377 (W/m2)

S = 120 π H2 = 377 H2 (W/m2)

2.2.1 Características Gerais das RNIs (0 < f < 3 x 1015 Hz)

Radiações Não-Ionizantes (RNIs) não têm
energia suficiente para ionizar a matéria

CEMs até 300 GHz – excluída região óptica (IV, LV, UV)

CEMs associados (f < 300 GHz) interagem c/ matéria

• polarização e alinhamento de moléculas polares;

• mudanças no potencial de membranas (fluxo de íons);

• rotação e translação de moléculas

• resultando em aumento de temperatura

Quantização da Energia

E = h.ν

onde

h = cte. de Planck

h = 6,626 x 10-27 erg . s = 4,141 x 10-15 eV . s

ν = freqüência da radiação

E = h ν ⇒ ν = E / h ⇒ ν = 13,6 eV / 4,141 x 10-15 eV . s ⇒ ν ≅ 3,2 x1015 Hz

lembrando que : E = 13,6 eV = energia de ionização do átomo de H

Exercícios

(1) Uma seladora (solda plástica) opera em f = 27,1 MHz.
Qual é o comprimento de onda da RF?

(2) O sistema GSM (telefonia celular) opera em f ≅ 1800 MHz.
Qual é o comprimento de onda da radiação ?

(3) A rede elétrica opera na frequência f = 60 Hz
Qual é o comprimento de onda associado?

Giga (G) = 109 Micro ( µ) = 10-6 λ
c = λ.f=
T
Mega (M) = 106 Nano (n) = 10-9

2.2.2 Exemplos

λ f

Radiofrequências

3 kHz a 300 GHz

3. FONTES DE CEMs EM AMBIENTES DE TRABALHO

3.1.1 Fontes Intencionais

• antenas transmissoras

Antenas Tipo Painel – Telefonia Celular

3.1.2 Fontes Não-Intencionais

• transmissão e distribuição de energia elétrica
• ondas-curtas na fisioterapia
• hipertermia no tratamento contra câncer
• máquinas de aquecimento industrial
• aparelhos de ressonância magnética

Ressonância Magnética (MRI)

Campos magnéticos estáticos (0,5 < B < 5 T)

Radiofrequências (RF) - 40 a 80 MHz

Linhas de Distribuição
ELF (60 Hz)

Fisioterapia – 27 MHz

Aquecimento dielétrico

Seladora (10 kW – RF)

utilizada p/ tendas de plástico, etc

(campos elétricos muito intensos)

Aquecimento Indutivo

(bobina exposta)

(campos magnéticos muito intensos)

Solda de Plásticos

(aquecimento dielétrico)

Aquecimento industrial – (dielétrico)

Características usuais – (aquecimento dielétrico)

Correntes induzidas no operador

Aquecimento industrial – (indução magnética)

Aquecimento por indução magnética

Características – aquecimento indutivo

Correntes induzidas (medidas invasivas) - aquecimento por indução magnética

3.2 Aplicações Principais e Frequências Características

• Medicina fisioterapia (f = 27.1 MHz - ondas curtas)
Ressonância Magnética (f = 10 a 70 MHz)
tratamentos de hipertermia (f = 2450 MHz)

dielétrico – 10 MHz < f < 30 MHz
• Aquecimento Industrial indução – 60 Hz <f <10 MHz (metais)
microondas – secagem de grãos, etc

• Comunicações telefonia móvel (900 MHz, 1800 MHz), TV,
Radiodifusão, Redes sem Fio (internet, WiFi)
Radares militares, Satélites, dentre outros

2.1 - Campos, Ondas e Radiações Eletromagnéticas

Radiações (eletromagnéticas) não-ionizantes (RNIs) estão associadas a

campos eletromagnéticos (CEMs),

produzidos por distribuições de cargas e correntes elétricas oscilantes, ou seja,

variáveis no tempo.

CEMs se propagam no espaço sob a forma de ondas,

com a velocidade da luz (constante).

c = 3 x 108 m/s (velocidade da luz)

• campo magnético variável induz campo elétrico

campo elétrico variável

campo magnético variável

• campo elétrico variável induz campo magnético

Fundamentos do Eletromagnetismo Equações de Maxwell (1865)

• Lei de Indução de Faraday
(Neumann)

campos magnéticos variáveis (no
tempo) induzem
no espaço próximo, campos elétricos
também variáveis

• Lei de Ampère (generalizada por
Maxwell)

campos elétricos variáveis (no
tempo) induzem
no espaço próximo, campos
magnéticos também variáveis

2. CONCEITOS BASICOS

2.1 Radiação, Campos e Ondas Eletromagnéticas

• Radiação - transmissão de energia sob a forma de ondas eletromagnéticas que
se propagam no espaço com a velocidade da luz : c = λ . f

• Ondas eletromagnéticas - constituídas por campos elétricos e magnéticos variáveis

• radiações não-ionizantes (RNIs): f < 3 x 1015 Hz (3.000.000 GHz)

• campos eletromagnéticos (CEMs): 0 < f < 300 GHz

• 300 GHz < região óptica (IV, LV, UV) < 3.000.000 GHz

100

10

m
V
E
]
[
/
1

Hora

4. MECANISMOS DE INTERAÇÃO DOS CEMs

4.1 - Interação com o Corpo (f < 300 GHz)

• reflexão e refração da onda

• parte da onda é refletida de volta para o primeiro meio
• parte da onda é refratada e transmitida para o segundo meio

4.1.2 Características do Meio: σ, ε, conteúdo de água

Comportamento de ε r / σ , em função da freqüência: tecido com alto
conteúdo de água (músculo)

5. EFEITOS BIOLÓGICOS E DANOS À SAÚDE

EFEITOS IMEDIATOS DA EXPOSIÇÃO AGUDA (alta intensidade)

•característicos para intervalos de frequência E

Efeitos Estabelecidos e Aceitos:
xposure
ELF até 110 kHz – eletro-estimulação de nervos e músculos

100 kHz - 6 GHz – stress térmico de corpo inteiro

100 kHz - 10GHz – aumento local da temperatura (cabeça, tronco,membros)

300 MHz - 10 GHz – efeito auditivo das microondas

10 GHz - 300 GHz – aquecimento superficial de tecidos

Efeitos biológicos resultam dos mecanismos de interação CEMs / corpo humano:

mecanismos de interação dos CEMs variam com a frequência

ELF ( até ~ 110 kHz) - indução de correntes

RF e µ −ondas (< 300 GHz) - absorção de energia do CEM

31/Maio/2011

Agência Internacional
de Pesquisa sobre Câncer

IARC

classifica os campos
eletromagnéticos (CEMs)
de radiofreqüência (RF)
no Grupo 2B :

‘possivelmente carcinogênicos
para humanos’

Efeitos Não-Térmicos de RF/MW

• quebras de DNA, BBB, melatonina, mudanças Ca++ (dentre outros)

• Longo prazo câncer, leucemia ????

• Exposição Crônica a Baixas Intensidades

Intensa Atividade de Pesquisa: WHO /ICNIRP (www.who.int) - base de dados

• Estudos Epidemiológicos (INTERPHONE)

• Estudos Laboratoriais (REFLEX) NÃO CONCLUSIVOS !

• Experimentais e Teóricos (EMF-INT)

Fundamentos do Eletromagnetismo

• Lei de Indução de Faraday (Neumann)

campos magnéticos variáveis (no tempo) induzem
no espaço próximo, campos elétricos também variáveis

• Lei de Ampère (generalizada por Maxwell)

campos elétricos variáveis (no tempo) induzem
no espaço próximo, campos magnéticos também variáveis

Equações de Maxwell

Resumo

Campos magnéticos variáveis induzem no espaço próximo,
campos elétricos também variáveis, que oscilam com a mesma
freqüência, estes por sua vez, induzem campos magnéticos
também variáveis (no espaço próximo), e assim sucessivamente...

Portanto, os campos eletromagnéticos se propagam no espaço,
com velocidade constante, sob a forma de ondas, transportando
a energia eletromagnética neles contida para pontos distantes.

Equações de Maxwell (1865) são a base do eletromagnetismo

Problemas

(1) Uma rádio FM transmite em f = 100 MHz.
Qual é o comprimento de onda da radiação emitida ?

(2) O sistema GSM (telefonia celular) opera em f ≅ 900 MHz.
Qual é o comprimento de onda radiação emitida ?

(3) A rede elétrica opera na frequência f = 60 Hz
Qual é o comprimento de onda associado?

λ c = 3 x 108 m/s
c = λ.f =
T

5.2 EFEITOS ADVERSOS À SAÚDE

• Efeitos térmicos - exposição a RF de alta intensidade

• Grau de severidade variável

• Tipo de tecido – catarata (olhos muito sensíveis)
esterilidade temporária (gônadas sensíveis)
choque térmico (pode ser fatal)

INTERAÇÃO RNI / CORPO

• fenômenos induzidos (campos, correntes, aquecimento, etc)

• provocam desvios da condição de equilíbrio em nível molecular

EFEITO BIOLÓGICO

• deve ocorrer variação morfológica ou funcional

• vários níveis: tecidos, órgãos, sistemas

EFEITOS ADVERSOS OU DANOS À SAÚDE

• efeito biológico não constitui necessariamente um dano à saúde

• danos ocorrem quando se exceder capacidade de compensação

5.3 INCERTEZA CIENTÍFICA EFEITOS NÃO-TÉRMICOS ??

possíveis efeitos de exposições crônicas (CEMs de baixa intensidade)

poderiam induzir a longo prazo doenças graves (câncer, leucemia) ???

POLÊMICA: intensa atividade de pesquisa em andamento !!

Efeitos Não-Térmicos (RF/MW)

• quebras de DNA, BBB, melatonina, mudanças Ca ++ (dentre outros)

• longo prazo câncer , leucemia ????

• Exposição Crônica a Baixas Intensidades ???

Intensa Atividade de Pesquisa: WHO /ICNIRP (www.who.int) - base de dados

• Estudos Epidemiológicos (INTERPHONE)

• Estudos Laboratoriais (REFLEX) NÃO CONCLUSIVOS !

• Experimentais e Teóricos (EMF-INT)

6. LIMITES DE EXPOSIÇÃO A CEMs (f < 300 GHz)

6.1 – Fundamentos e Critérios

Limita-se aquecimento permitido : ∆ T = 1o C

ICNIRP (ACGIH, FCC, IEEE) – EFEITOS TÉRMICOS

• SAR - taxa de absorção de energia por unidade de massa do tecido

[ SAR ] = W / kg é a grandeza dosimétrica

• depende da intensidade do campo induzido
• propriedades do tecido (ρ, σ)

Medição da SAR seria invasiva (inserção de sensores no corpo humano)

PORTANTO,

definem-se os ‘Níveis de Referência’ para grandezas mensuráveis (E, B, S)

OBS:

- determinação da SAR em Laboratório apenas para telefones celulares

- simulações através de programas de cálculo complexos

- propriedades físicas dos tecidos biológicos precisariam ser conhecidas !!

- utilizam-se valores aproximados (resultados de laboratório ou cálculos)

DERIVAÇÃO DE NÍVEIS DE REFERÊNCIA - RF

• necessidade de limitar grandezas facilmente mensuráveis

• campos elétrico e magnético derivados no limite ∆ T = 1o C

• densidade de potência – derivável ou diretamente medida

• simulação numérica usada para derivar E e H

FATOR DE SEGURANÇA

Diferenças nos indivíduos – sensibilidade em função da idade,
estado de saúde, etc

6.2 COMPARAÇÃO ICNIRP X ACGIH

ICNIRP - Exposição Ocupacional

B (Tesla) = µ H, onde: µ= 4π 10-7 H/m é a permeabilidade magnética

ACGIH – Exposição Ocupacional

6.2 Comparação de Limites para Campo Elétrico: ICNIRP X ACGIH

• ACGIH menos restritivos em vários intervalos de frequência

ACGIH
ICNIRP

10000
E (V/m)

1000

100

1 10 100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G 10G 100G

f (Hz)

ROBLEMAS

) Trabalhador à distância de 3 m de seladora, que opera na frequência de 27,1 MHz.
Como medir a intensidade de E (campo elétrico) neste ponto:

pode medir a densidade de potência S, e simplesmente relacioná-la com E (onda-plana) ?

) se a distância à seladora for ~ 40 m, é possível relacionar E com S (densidade de potência)?

) Distância do trabalhador é ~ 40 m e neste ponto E = 65 V/m, quanto vale S ?

) Definindo densidade de potência S = P / 4 π r 2 , no caso de seladora com

otência P = 1 kW , qual será a densidade de potência à distancia r = 2 m ?

) No problema anterior seladora c/ P = 1 kW, calcular E à distancia r = 40 m e 2m.

7. INSTRUMENTAÇÃO E MÉTODOS DE MEDIDAS DE RF

7.1 Medições do Tipo Banda-Larga

• Medidor (banda-larga) EMR-300
• Sondas isotrópicas (E/H)
• Memória; alarme
• Display digital
• Software para análise de dados

E [V/m]
14
:2
5:

0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
14 02
:2
6
14 : 02
:2
7
14 : 02
:2
8
14 : 02
:2
9
14 :02
:3
0
14 :02
:3
1
14 :02
:3
2
14 : 02
:3
3:
14 02
:3
4
14 : 02
:3
5
14 : 02
:3
6
14 :02
:3
7
14 :02
:3
8
14 :02
:3
9
14 : 02
:4
0
14 : 02
:4

hh:mm:ss (hora)
1
14 : 02
:4
2
14 : 02
:4
3
14 :02
:4
Variação Temporal do Campo Elétrico

4:
14 02
:4
5
14 : 02
:4
6
14 : 02
:4
7
14 : 02
:4
8
14 : 02
:4
9
14 : 02
:5
0
14 :02
:5
1:
02
janela fechada

SMR 3000 – Monitor de ‘banda-estreita’

(medições seletivas em frequência)

7.2 Monitoração Pessoal (Dosímetro)

• RadMan - XT

• Limites ocupacionais ICNIRP

• Memória

• Alarme sonoro

• Software para análise de dados

Gráfico do Nível de Exposição (% limite) x Tempo

7.3 CONDIÇÕES DE EXPOSIÇÃO

(1) ‘campo distante’ (d >> 3λ) : modêlo de onda–plana válido

• Medida de um dos campos (E ou H) é suficiente.

(2) ‘campo próximo’ (d ≤ 3λ) : modêlo de onda-plana inválido

• campos E / H devem ser medidos separadamente

• densidade de potência (S) perde significado

7.3 Métodos de Medidas

(a) Região de Campo Distante

Avaliação na Região de Campo Distante (d >> 3λ)


• modelo de onda-plana - válido E E
=  = Z = 120 π ≅ 377 Ω
H H

E2 E2  W 
S = =  2
120 π 377  m 
 
• densidade de potência
 W 
S = 377 H 2  2 
m 
 

 
•Suficiente medir o campo E ou H

Avaliação na Região de Campo Próximo

•campos têm comportamento aleatório

•Aproximação de Onda Plana: Não é válida

•necessário medir campos separadamente

Características da Onda Plana

(i) E/H = Z (razão entre a magnitude dos campos elétrico/magnético é
constante)

Z =120 π ≅ 377 Ω (impedância do espaço livre)

(ii) S = E2 /120 π = E2 /377 (W/m2)

(iii) S = 120 π H2 = 377 H2 (W/m2)

Propriedades válidas apenas para exposição em ‘campo distante’

• antenas transmissoras de microondas : d = R = 2 a2 / λ

• ‘a’ é a maior dimensão da antena.
• Aproximação: d > 3 λ

Região de Campo Distante (onda-plana é válida)

região do espaço onde os campos elétrico e magnético possuem
características aproximadamente de onda plana e as componentes de campo
elétrico e magnético são perpendiculares entre si e ambas são transversais à
direção de propagação.

Quando o comprimento máximo total da antena transmissora é maior que o
comprimento de onda do sinal emitido:

d = 2 L2 / λ

d é a distância, em metros;
λ é o comprimento de onda, em metros;
L é a dimensão máxima total da antena transmissora, em metros.

8. LEGISLAÇÃO SOBRE CEMs

8.1 No Brasil

(1) Lei 11.934 (Maio/2009)

• Diretrizes p/ Exposição Humana a CEM (adota ICNIRP)
• Limites Ocupacionais e para População em Geral
• Intervalo de 0 a 300 GHz
• faltam regulamentações

Obs.: alguns municípios (Porto Alegre, Campinas, S. José dos Campos)
têm legislação própria sobre ERBs (p.ex., limites mais restritivos)

Lei 11.934 (2009)

• introduziu limites mais restritivos para exposição ocupacional (ICNIRP)

• abrange também o intervalo f < 9 kHz, portanto inclui ELF (p.ex., 60 Hz)

• necessárias várias regulamentações

• NRs relacionadas talvez necessitem modificações

• maiores restrições para minimizar exposição da população (torres de telefonia)

•
D
Compartilhamento de torres obrigatório – pior p/ trabalhador e população

Deve marcar o início de discussões mais profundas sobre a

exposição humana a CEMs, principalmente sob o ponto de vista ocupacional.

(2) Normas Regulamentadoras (NR) do MTE

• NR – 15 (Insalubridade: Anexo 7 - RNI)

• NR - 09 : implicitamente refere-se a ACGIH

• Necessário complementar e alterar redação ???

• Limites da ACGIH são menos restritivos que ICNIRP

ANEXO 7 (NR –15)

1.Para os efeitos desta norma, são radiações não-ionizantes as
microondas, ultravioletas e laser

2. As operações ou atividades que exponham os trabalhadores às radiações não-
ionizantes, sem a proteção adequada, serão consideradas insalubres, em decorrência
de laudo de inspeção realizada no local de trabalho. (115.011-1 / I3)

3. As atividades ou operações que exponham os trabalhadores às radiações da luz
negra (ultravioleta na faixa 400 a 320 nm) não serão consideradas insalubres.

NR 9 (MTE) - Programa de Prevenção de Riscos Ambientais (109.000-3)

9.3.5. Das medidas de controle
9.3.5.1. Deverão ser adotadas as medidas necessárias suficientes para a eliminação, a minimização ou o
controle dos riscos ambientais sempre que forem verificadas uma ou mais das seguintes situações:
a) identificação, na fase de antecipação, de risco potencial à saúde; (109.028-3 / I3)
b) constatação, na fase de reconhecimento de risco evidente à saúde; (109.029-1 / I1)

c) quando os resultados das avaliações quantitativas da exposição dos trabalhadores excederem os
valores dos limites previstos na NR 15 ou, na ausência destes os valores limites de exposição
ocupacional adotados pela American Conference of Governmental Industrial Higyenists (ACGIH),
ou aqueles que venham a ser estabelecidos em negociação coletiva de trabalho, desde que mais
rigorosos do que os critérios técnico-legais estabelecidos; (109.030-5 / I1)

ACGIH menos restritivos do que ICNIRP (alguns intervalos de frequência)

ICNIRP X ACGIH

• ACGIH menos restritivos em vários intervalos de frequência

8.2 Legislação Internacional

• Diretrizes da ICNIRP adotadas nos países europeus (CE)

• Diretiva Européia (2004/40/CE) - prevista para abril/2008

a partir de 2008 (adiada p/ 2012)
apenas exposição ocupacional
todos os países-membro da Comunidade Européia (27)
estabelece limites da ICNIRP como requisito mínimo

8.3 Legislação Mais Restritiva (Itália e Suiça)

(apenas para a população em geral)

Comparação de Diretrizes Internacionais

MEDIDAS DE PROTEÇÃO

Deve-se tomar medidas de proteção adequadas quando a exposição no local de trabalho
resultar acima dos níveis de referência (ou limites de exposição) - Necessário medir a
intensidade dos campos E e B.

Medidas de proteção de trabalhadores incluem:

controles técnicos - reduzir a níveis aceitáveis a emissão de campos por dispositivos, como
p.ex.: projeto que garanta a segurança, usando chaves de bloqueio ou mecanismos
similares para garantir a proteção da saúde

controles administrativos, tais como: limitações de acesso e o uso de alarmes
audíveis e visíveis, devem ser usados em combinação com controles técnicos.

Obs.: medidas de proteção de caráter pessoal, tais como o uso de roupa protetora, apesar de
úteis em certas circunstâncias, devem ser consideradas como último recurso para garantir a
segurança do trabalhador.

programas de capacitação e de treinamento são fundamentais para proteção pessoal

9. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Minimização da exposição a CEM de fontes de RNI :

• SEMPRE manter maior distância possível de fontes de RNI
• monitoração pessoal (dosímetros)
• uso de EPIs apropriados (quando possível)

Medidas de controle da exposição
• mudanças de projeto (incluir blindagem física (E / H)
• diminuição/desligamento de potência de transmissores
• revezamento de equipe ou limitação da permanência
• ações de fiscalização por órgãos públicos
• treinamento e informação ao trabalhador (e empregador)

www.anatel.gov.br
ICNIRP - International Commission on Non-Ionising
www.elettra2000.it Radiation Protection. Guidelines for limiting exposure to
time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields
www.stuk.fi (up to 300 GHz). Health Phys. 74, 494–522 (1998).

www.who.org ANATEL - Resolução 303 (Agosto/2002)

www.who.int Lei 11.934 – Diário Oficial da União (06/05/2009)

www.icnirp.de

www.bfs.de

www.iarc.fr
ANATEL
ANATEL N
(1) DIRETRIZES PARA (2) ANEXO À RESOLUÇÃO No 303 (02/07/2002)
A
LIMITAÇÃO DA REGULAMENTO SOBRE LIMITAÇÃO DA
T
EXPOSIÇÃO A CAMPOS EXPOSIÇÃO A CAMPOS ELÉTRICOS,
E
ELÉTRICOS, MAGNÉTICOS E ELETROMAGNÉTICOS NA FAIXA
L
MAGNÉTICOS E DE RADIOFREQÜÊNCIAS
ELETROMAGNÉTICOS ENTRE 9 kHz e 300 GHz.
VARIÁVEIS NO TEMPO

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