INFRA-ESTRUTURA PARA GARANTIR A QUALIDADE DAS
MEDIÇÕES DAS RADIAÇÕES NÃO IONIZANTES (RNI)
SOBRE SERES HUMANOS
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INFRA-ESTRUTURA PARA GARANTIR A
QUALIDADE DAS MEDIÇÕES DAS RADIAÇÕES
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1. OBJETIVOS
1.1
Criar infra-estrutura básica para auxiliar o poder público na avaliação da
exposição de seres humanos à radiação não-ionizante (RNI);
1.2
Promover a disseminação do conhecimento científico e tecnológico sobre
as normas e os procedimentos, para garantir a segurança dos seres
humanos expostos;
1.3
Agregar especialistas e laboratórios capacitados em RNI para atender o
poder público nas necessidades relacionadas ao assunto.
2. MOTIVAÇÃO
Estudos sobre os efeitos da Radiação Eletromagnética Não-Ionizante (RNI)
constituem-se, atualmente, como nova área de pesquisa no Brasil e no mundo.
Para se ter idéia da importância do assunto, encontra-se em execução, desde
1996 e com previsão de término em 2007, o “INTERNATIONAL EMF PROJECT”,
estabelecido pela Organização Mundial da Saúde, com o objetivo de realizar
estudos sobre os possíveis efeitos da radiação eletromagnética na saúde humana,
na faixa de freqüência entre 0 e 300 GHz.
Até o presente, os resultados de pesquisas foram conclusivos sobre alguns
efeitos devidos ao aquecimento dos tecidos biológicos (a catarata nos olhos é
exemplo de um possível efeito térmico da exposição à RNI). As pesquisas já
concluídas permitiram que se estabelecessem limites à exposição de seres
humanos a este tipo de radiação, garantindo que a temperatura do corpo não se
eleve de 1 oC. Outros resultados sugerem que tal exposição pode produzir efeitos
como câncer, mudanças no comportamento, perda de memória, dores de cabeça,
doenças de Parkinson e Alzheimer, porém não se mostraram conclusivos e nem
suficientes. Desta forma, é de consenso, entre os especialistas da área, que
extensivos estudos se fazem necessários, para o esclarecimento dos reais efeitos
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da RNI sobre a saúde. No entanto, deve-se neste momento controlar os níveis da
exposição a RNI, uma vez que valores para os níveis aceitáveis foram
estabelecidos pelo OMS e, recentemente, temos em vigor uma diretriz da ANATEL
estabelecendo tais controles sobre os níveis máximos de potência permitidos de
exposição de seres humanos.
3. Caracterização da radiação eletromagnética não-ionizante
Para a compreensão dos fenômenos de excitação que se processam com
energias mais baixas do que as de ionização, é desejável que se estabeleçam as
diferenças entre as radiações ionizante e não-ionizante.
Para gerar alteração num material biológico através do qual ela passa, a
onda eletromagnética precisa depositar energia quantizada. Cada “pacote” ou
quantum de energia é calculado pelo produto entre a constante de Planck,
h = 6,626176 × 10 −34 J ⋅ s , e a freqüência, f, da onda que incide sobre o material.
Se esse quantum tiver a intensidade necessária para extrair um elétron da
órbita de mais alta energia de um dos átomos constituintes do material, ele é
denominado potencial de ionização e a onda que carrega esta energia é chamada
de radiação ionizante. Potenciais de ionização típicos são da ordem de 10 eV
(1 eV ≈ 1,6×10-19 J é a energia cinética adquirida por um elétron acelerado através
de uma diferença de potencial de 1 V).
O espectro eletromagnético, que reúne todas as faixas de freqüências nãoionizantes e ionizantes, é subdividido em espectro de radiofreqüência (incluindo as
microondas), espectro eletro-óptico (incluindo infravermelho, luz visível e
ultravioleta), raios-X, raios-γ e raios cósmicos, como ilustra a Figura 1. Pode-se
observar, nesta figura, que várias dessas faixas de freqüências são separadas em
faixas mais estreitas de freqüências, chamadas bandas.
As energias de um quantum de radiação emitidas por ondas
eletromagnéticas de algumas freqüências são mostradas na Tabela 1. Observa-se
que, para as faixas de freqüências RF, infravermelho e luz visível, esses valores
são inferiores aos níveis de potencial de ionização, caracterizando estas faixas
como radiações não-ionizantes, pelo fato de que a energia contida em cada
quantum de radiação não é suficiente para ionizar o material (extrair elétrons).
No caso das RFs, mesmo nas faixas de freqüências mais altas (ondas
milimétricas), observa-se que a energia ainda é bastante inferior ao potencial de
ionização. Isto não significa que as radiações não-ionizantes não atuem sobre o
material em que incidem. Ao contrário, elas apresentam formas de acoplamento
com substâncias orgânicas e inorgânicas que serão discutidas no item I.2, a
seguir.
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Legenda:
Prefixos métricos
Nomes das bandas de RF
Símbolo
Valor
numérico
Banda
Símbolo
Freqüência
quilo
k
103
Extremely Low
Frequency
ELF
3-30 Hz
mega
M
106
Super-Low
Frequency
SLF
30-300 Hz
giga
G
109
Ultralow
Frequency
ULF
300-3000 Hz
tera
T
1012
Very Low
Frequency
VLF
3-30 kHz
peta
P
1015
Low Frequency
LF
30-300 kHz
1018
Medium
Frequency
MF
300-3000 kHz
High Frequency
HF
3-30 MHz
Very High
Frequency
VHF
30-300 MHz
Ultrahigh
Frequency
UHF
300-3000 MHz
Super-high
Frequency
SHF
3-30 GHz
Extremely High
Frequency
EHF
30-300 GHz
Prefixo
exa
E
Figura 1 –Espectro eletromagnético com indicação das bandas de
freqüência, segundo os padrões americanos de classificação.
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Tabela 1 – Energias de 1 quantum de radiação para algumas freqüências do
espectro eletromagnético.
Nome da radiação
ou aplicação
Freqüência, f,
(Hz)
Comprimento de
onda, λ, (m)
Energia de 1
quantum (eV)
7×108
0,43
2,88×10-6
Microondas (radar)
1010
3×10-2
4,12×10-5
Ondas milimétricas
3×1011
10-3
1,24×10-3
Luz visível
6×1014
5×10-7
2,47
UV ionizante
1016
3×10-4
41,2
Raio-X soft
1018
3×10-10
4120
Raio-X penetrante
1020
3×10-12
4,12×105
UHF (TV)
3.1
Mecanismos da interação campo-tecido biológico
Existem vários processos físicos, iniciados pela absorção de energia
eletromagnética, bem mais baixa do que a de ionização, que podem causar efeitos
sobre os tecidos biológicos como o aquecimento, dieletroforese, despolarização
de membranas celulares, estresse mecânico devido à piezeletricidade ou ainda
saturação dielétrica levando à quebra de pontes de hidrogênio. Assim, os efeitos
biológicos da RNI são classificados em efeitos térmicos, que causam aquecimento
do tecido, e efeitos não-térmicos, não relacionados, portanto, com a elevação da
temperatura.
Os campos elétrico e magnético interagem com o tecido biológico
exercendo forças sobre as partículas carregadas, alterando o seu padrão de
distribuição originalmente existente. Esta alteração, por sua vez, produz novos
campos que se somarão aos campos internos resultantes da penetração dos
campos aplicados. A energia eletromagnética também pode ser absorvida e
convertida em calor em conseqüência da condução iônica ou da rotação dipolar
gerada pelos campos.
Além disto, é necessário, também, realizar avaliação diferenciada para
campos elétricos e magnéticos. Em geral, a permeabilidade magnética dos tecidos
biológicos é essencialmente igual à permeabilidade no vácuo (μo = 4π×10-7 H/m),
caracterizando-os como materiais não-magnéticos. Neste caso, os efeitos mais
significativos são devidos ao campo elétrico, que pode atuar de três maneiras
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diferentes dependendo das propriedades dielétricas do material: polarizando as
cargas e orientando dipolos permanentes (no caso de dielétricos) ou gerando
deslocamento de cargas de condução (no caso de materiais condutores). Os
campos magnéticos atuam sobre as cargas elétricas em movimento e, no caso de
materiais magnéticos, interagem com os dipolos magnéticos como é o caso de
algumas bactérias, chamadas magnetostáticas que sintetizam materiais
ferromagnéticos e tornam-se exceções na caracterização da permeabilidade
magnética.
Há que se considerar, ainda, em que faixa de freqüência oscila o campo
elétrico, pois a permissividade elétrica do tecido biológico varia com a freqüência,
em geral, decrescendo com ela. Este efeito manifesta a inabilidade das cargas
elétricas no tecido responderem aos campos de freqüências mais altas. Esta
análise torna-se complexa para freqüências abaixo de 1 MHz, aproximadamente,
em que a condutividade elétrica, σ, apresenta anisotropia.
A interação dos campos eletromagnéticos com os tecidos vivos está
relacionada com suas propriedades eletromagnéticas. Esses parâmetros podem
variar amplamente dentro do corpo devido à natureza não homogênea dos tecidos
biológicos.
A permissividade elétrica complexa (ε∗) descreve o comportamento do
material na presença de um campo elétrico alternado e é representada sob a
forma:
ε* = ε′ − j ε′′ ,
(1)
sendo a parte real, ε′, chamada constante dielétrica (descreve a capacidade do
material armazenar energia elétrica) e a parte imaginária, ε′′, chamada fator de
perdas (representa a perda de energia do campo elétrico no material devido à
polarização dielétrica), com j = − 1 . O fator de perdas está relacionado à
condutividade elétrica do material, σ, pela seguinte expressão:
ε″ =
σ
,
2 π f ε0
(2)
sendo ε0 = 8,854×10-12 F/m, a permissividade elétrica no espaço livre e f, a
freqüência do campo.
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Outro parâmetro utilizado para caracterizar materiais é o fator de
dissipação, conhecido como tangente de perdas, δ, e definido como a razão entre
o fator de perdas e a constante dielétrica:
tg δ =
ε ′′
.
ε′
(3)
A permissividade dos tecidos biológicos depende também de outros fatores
como temperatura, composição (teor de água e sais), densidade, estado físico e
outros. A Tabela 2 apresenta a variação destes parâmetros (constante dielétrica,
condutividade e tangente de perdas) para tecidos com alto teor de água (músculos
e sangue) e baixo teor de água (gordura e osso) em algumas freqüências.
Tabela 2 – Propriedades dielétricas de tecidos biológicos com alto e baixo teor de
água para alguns valores de freqüência (de uso terapêutico) a 37oC.
Propriedade
Dielétrica
Teor
de
água
Alto
Permissividade
Relativa (εr′)
Baixo
Condutividade
Elétrica (σ)
Alto
(Ωm)-1
Baixo
3.2
Tecido
biológico
Freqüência (MHz)
13,56
27,12
433
915
2450
sangue
155
110
66
62
60
músculo
esquelético
152
112
57
55,4
49,6
osso
11
9
5,2
4,9
4,8
gordura
38
22
15
15
12
sangue
1,16
1,19
1,27
1,41
2,04
músculo
esquelético
0,74
0,76
1,12
1,45
2,56
osso
0,03
0,04
0,11
0,15
0,21
gordura
0,21
0,21
0,26
0,35
0,82
Campos próximos e campos distantes
A descrição quantitativa do mecanismo pelo qual um organismo vivo
interage com um ambiente, extraindo-lhe energia, depende de vários fatores entre
os quais as dimensões envolvidas.
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Nas regiões próximas às fontes, os campos E e H não são
necessariamente perpendiculares entre si e nem sempre são caracterizados como
ondas. Normalmente, eles são campos que não se propagam e são chamados
campos de indução. Eles também podem sofrer alteração significativa com a
presença de um corpo ou objeto e são chamados campos próximos. Desta forma,
o mecanismo de interação entre o corpo humano e campos assim caracterizados
é analisado a partir das equações de Maxwell, porém segundo técnicas diferentes,
considerando-se a relação entre a freqüência dos campos e o tamanho do objeto
exposto.
Campos que não variam com o tempo (DC) ou mesmo campos que variam
muito lentamente com o tempo, isto é, com freqüências muito baixas (ELF), não
envolvem radiação não-ionizante. O emprego da terminologia radiação nãoionizante, indistintamente, para a faixa de freqüência que compreende desde DC
até a luz visível, embora indevido e errôneo, estabeleceu-se como um esforço
para diferenciar radiação de energia relativamente baixa, incapaz de ionizar
partículas, das radiações de alta energia como UV, raios-X, gama e cósmicos. Isto
implica que a forma de interação, ou melhor, a forma como um organismo vivo
pode ganhar energia quando exposto a um campo DC ou a um campo nãoirradiante é muito diferente daquela quando exposto a campos de freqüências
mais altas, em que a energia é transferida por radiação.
Uma estrutura só é capaz de interagir eficientemente com a onda
eletromagnética, absorvendo ou emitindo energia através dela, quando sua maior
dimensão linear é comparável ao comprimento da onda, λ. Assim, por meio de um
cálculo simples das potências irradiada, Pr, e dissipada, Pd, por um irradiador de
baixa freqüência, por exemplo, uma antena do tipo alimentação central operando
com freqüência igual a 60 Hz, como mostrado na Figura 2, observa-se que, devido
à resistência ôhmica, Rd, ser muito maior do que a resistência à irradiação, Rr, a
potência irradiada será tão menor do que a potência usada para dissipar calor na
antena (Rd), que se tornará desprezível. O cálculo é descrito a seguir,
considerando uma corrente uniforme I, como apresentada na Figura 2.
Figura 2 – Distribuição da corrente numa antena de alimentação central.
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A resistência à irradiação, Rr, neste caso, pode ser expressa por uma
relação entre o comprimento da antena e o comprimento da onda:
2
⎛l ⎞
Rr = 20 π ⎜ ⎟ ,
⎝λ⎠
2
sendo λ = comprimento
l = 0,01 λ = 50 km,
de
onda = 5×106 m
(4)
(⇒ freqüência = 60 Hz)
e
obtém-se
Rr = 0,0197 Ω.
A potência irradiada é obtida por:
Pr = Rr I 2 ,
(5)
sendo I a corrente no extremo do fio. De forma análoga, obtém-se Pd = Rd I 2,
muito maior do que Pr, bastando, para isto, analisar a ordem de grandeza da
resistência ôhmica, Rd :
Rd =
ρl
,
A
(6)
sendo ρ(Cu) = 1,7241 × 10-8 Ω.m = resistividade do cobre e A = 1,267 × 104
m2 = área da seção transversal de um fio sólido de cobre, com diâmetro de
0,0127 m, obtém-se Rd = 6,81 Ω, que é mais de 300 vezes maior do que Rr. A
diferença, em termos de ordem de grandeza, é preservada para fios de outros
materiais usuais, à temperatura ambiente.
No caso de campos DC, é notório que não se observa radiação, visto que a
condição para este fenômeno é a aceleração das cargas elétricas.
Há ainda um outro conjunto de argumentações que garantem que qualquer
objeto, submetido a campos de baixa freqüência, normalmente não experimenta
efeitos da radiação eletromagnética. Isto pode ser verificado, considerando-se um
pequeno dipolo elétrico que gera, além do campo irradiado, Er, um campo
eletrostático, Es, e um campo de indução, Ei. Nem Es e nem Ei contribuem com Pr
por não terem associada a eles energia propagando-se segundo um intervalo de
tempo tal como E r = E r (t − x v ) , com t = tempo, x = distância e v = velocidade de
propagação. A principal característica de Er é que ele varia com 1/r, sendo r a
distância da antena, enquanto que Es e Ei variam com 1/rn, sendo n ≥ 2
(dependendo da configuração da fonte). As expressões analíticas para os campos
gerados por uma pequena antena de dipolo de comprimento l << λ , carregando
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uma corrente uniforme do tipo I = I 0 e j ω t , como disposto na Figura 3, são
apresentadas a seguir:
Figura 3 – Sistema de coordenadas e distribuição de campos para uma
pequena antena de dipolo.
I 0 l e j ( ωt − βr ) cos( θ ) ⎡ 2 j β 2 ⎤
Er =
⎢ r + 2⎥,
j ωε0 4 π r
r ⎦
⎣
Eθ = −
HΦ
I 0 l e j ( ωt − βr ) sen( θ )
j ωε0 4 π r
⎡ 2 jβ 1 ⎤
⎢β − r − 2 ⎥ ,
r ⎦
⎣
I 0 l e j ( ωt − βr ) sen( θ )
=−
4πr
1⎤
⎡
⎢ jβ + r⎥ ,
⎦
⎣
(7)
(8)
(9)
sendo β = 2π/λ. Aplicando-se as considerações de campo distante, algumas
aproximações podem ser feitas, desprezando-se os termos de 1/rn com n ≥ 2 e
obtendo-se as seguintes expressões:
Eθ =
j β I 0 l e j ( ωt − βr ) sen( θ )
,
4 π ε0 r c
(10)
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HΦ =
j β I 0 l e j ( ωt − βr ) sen( θ )
.
4πr
(11)
Nota-se que, na aproximação de campo distante, Eθ e HΦ estão em fase
enquanto que Er torna-se desprezível.
A região de transição pode ser obtida tomando-se a expressão para Eθ,
equação (8), e aplicando-se a mudança de variável r = a(λ/2π) = a/β:
Eθ ≈
sendo
120 π 2 I 0 l sen( θ ) 1 j
1
− 2− 3 ,
2
a a
a
λ
(
μ 0 ε 0 ≈ 120 π , a impedância intrínseca, e 1
(12)
)
μ 0 ε 0 = c , a velocidade da
luz, no vácuo.
Figura 4 – Contribuição relativa do campo elétrico em função da distância de
uma pequena antena de dipolo.
A Figura 4 apresenta um gráfico com as contribuições relativas das
intensidades do campo em função da distância desta pequena antena de dipolo,
referentes a cada um dos três termos da equação (12).
Assim, torna-se claro que, onde r ≈ λ/2π (isto é, a ≈ 1), todas as
contribuições para Eθ são iguais e a aproximação de campo próximo ou distante
deixa de ser válida. Esta é a região de transição e pode-se dizer das regiões a
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partir de uma ordem de grandeza maior ou menor do que a como sendo as
regiões de campo distante ou próximo respectivamente, isto é:
r próximo ≤ 0,1 (λ 2π) ,
(13)
rdistante ≥ 10 (λ 2π) .
(14)
A curtas distâncias, nas regiões chamadas de campo próximo, predominam
os termos Ei e Es,descritos por meio de expressões analíticas bem complexas. A
distâncias mais longas, nas regiões denominadas de campo distante, predomina o
termo em 1/r, correspondente ao termo de irradiação e onde o campo pode ser
tratado como se fosse uma onda plana.
Representações menos rigorosas do limite de transição de campo próximo
para distante, comuns até mesmo em handbooks de Compatibilidade
Eletromagnética (EMC), aparecem como:
r≤λ 6
campo próximo,
(15)
r≥λ 6
campo distante.
(16)
A Tabela 3 apresenta as estimativas de distâncias para campo próximo e
distante em função de alguns valores de freqüência.
Tabela 3 – Estimativas de distâncias para campos próximo e distante e região de
transição, em função da freqüência.
Freqüência (MHz)
Aproximação
campo
próximo
27,12
433
λ=11,06
m
λ=69,28c
m
17,61
1,103
0,522
0,341
0,194
176,1
11,03
5,218
3,410
1,949
1761
110,3
52,18
34,10
19,49
915
1400
2450
λ=32,79cm λ=21,43cm λ=12,24cm
0,1 (λ 2π) cm
transição
(λ 2π) cm
campo
distante
10 (λ 2π) cm
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3.3 Penetração dos campos em tecidos biológicos
O estudo da penetração de campos em tecidos vivos é feito segundo uma
análise das condições de contorno na interface entre o meio por onde a onda
incide e o tecido vivo, onde a onda deve penetrar.
Figura 5 – Configuração de campos elétricos para estabelecer condições de
contorno na análise de penetração da onda eletromagnética.
No caso de campos elétricos estáticos (DC) ou de baixa freqüência,
incidindo sobre tecidos vivos, tem-se que
E|| 1 = E|| 2
(17)
e, para campos DC apenas, a condição que representa a equação da
continuidade da corrente é:
σ1 E⊥ 1 = σ2 E⊥ 2.
(18)
Desta forma, sabendo-se que tg θ1 = E⊥ 1/E|| 1 e que tg θ2 = E⊥ 2/E|| 2, obtém-se que
tg θ1 =
σ2
tg θ 2 .
σ1
(19)
Se o meio 2 for o ar, com condutividade σ2 = 10-13 S/m e o meio 1, um tecido vivo
típico, com σ1 ≈ 10-1 S/m, então tg θ2 = 1012 tg θ1. Assim, na melhor situação
(menor penetração), quando o campo interno for quase paralelo ao contorno, por
exemplo, com θ1 = 0,5o(⇒ tg θ1 = 10-2), obtém-se que tg θ2 = 1010, ou seja,
θ2 = (π/2) - 10-10 radianos. Desta forma, um campo eletrostático que incide do ar
para um tecido vivo, deve ser praticamente perpendicular ao contorno. Para
campos elétricos ELF, tem-se que E|| 1 = E|| 2 e
σ1 E⊥ 1 - σ2 E⊥ 2 = -jωρs
(20)
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ou ε1 E⊥ 1 - ε2 E⊥ 2 = ρs, sendo j =
densidade superficial de carga.
− 1 ; ω = 2πf, a freqüência angular e ρs, a
Em um condutor, a distância x = ∂ em que a intensidade do campo cai de e1
(36,79%) do seu valor na superfície, ou em que o vetor de Poynting cai de e-2
(13,53%) do seu valor na superfície, é definida como profundidade de penetração.
No caso de um dielétrico planar, com fator de perdas, ε″, grande, submetido
a uma onda plana, a profundidade de penetração diminui com a freqüência como
pode ser visto pela equação (21):
∂=
67 ,52
1
⋅
m,
1/ 2
f
⎡ (ε′)2 + (ε′′)2 − ε′⎤
⎥⎦
⎢⎣
(21)
sendo f a freqüência em MHz. Assim, a freqüências mais altas, a profundidade de
penetração é bem pequena, de modo que a maior parte da energia dos campos é
absorvida próxima à superfície. Utilizando-se os dados da Tabela 2, e as
equações (2) e (21), podem-se obter os valores de ∂ para o músculo, gordura e
osso nas freqüências de 915 MHz e 2450 MHz, por exemplo, conforme
apresentado na Tabela 4:
Tabela 4 – Profundidade de penetração da onda eletromagnética em tecidos
biológicos para freqüências de 915 MHz e de 2,45 GHz.
Tecido biológico
3.3.1
Profundidade de Penetração, ∂ (cm)
915 (MHz)
2450 (MHz)
músculo
2,81
1,49
osso
8,15
5,61
gordura
6,02
2,31
Efeitos de campos dc e de baixa freqüência
A proposta desse item é apresentar alguns conceitos físicos relacionandoos às propriedades dielétricas dos tecidos humanos e relatar resultados de
estudos realizados em populações expostas à RNI, de laboratório em células e
pequenos animais como ratos, coelhos e macacos.
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Os assuntos estão distribuídos conforme o tipo de interação entre campo e
tecido biológico. Assim, campos elétricos DC e de freqüências muito baixas (ELF)
interagem de forma peculiar, diferente da interação e dos efeitos dos campos
magnéticos estáticos ou das interações dos campos magnéticos ELF. De forma
também bastante particular é a interação entre os campos RF e os tecidos vivos,
mostrando aspectos diferenciados nos seus efeitos quando a onda é contínua
(CW) e quando é pulsada e/ou modulada.
3.3.2 Interação entre campos elétricos DC e ELF e materiais
biológicos
A transmissão das informações de uma parte a outra do corpo, assim como
o controle dos processos biológicos, são feitos por meio de sinais elétricos.
No organismo humano, por exemplo, os fluidos contêm componentes que
incluem íons, moléculas polares como a água, proteínas, lipídios, hormônios e
partículas coloidais. Esses elementos em movimento geram um fluxo de corrente
que é linear, para densidades de corrente baixas, e não-linear para médias e altas
densidades.
Um dos exemplos interessantes da interação entre campos aplicados e
sistemas biológicos é o de algumas das membranas que os compõem. Elas atuam
diferentemente segundo a direção do campo incidente sobre elas: há membranas
que se comportam como sólidos porosos mediante um campo elétrico aplicado
perpendicularmente a sua superfície e como líquidos viscosos se o campo
aplicado é paralelo ao plano da membrana. Como essas membranas não são
homogêneas, cada parte delas tem o transporte seletivo afetado diferentemente
na presença de um campo perturbador. Essas interações podem modificar a
distribuição das camadas de íons na superfície da membrana e,
conseqüentemente, o desempenho das atividades celulares e dos órgãos dos
quais elas fazem parte.
3.3.3 Efeitos biológicos de campos magnéticos estáticos
São muitas as aplicações do magnetismo tanto na medicina clínica, quanto
em pesquisas sobre fisiologia. Diagnósticos por imagem utilizam a ressonância
magnética, que chega à intensidade de 1,5 a 2 e, mais recentemente, até 4 T
(tesla). Tais intensidades, no mínimo, despertam a preocupação quanto aos
possíveis efeitos desses campos estáticos sobre o ser humano, já que o campo
magnético médio da Terra, ao qual todo ser humano está exposto, é em torno de
0,5 gauss ≡ 1,5×10-4 T. Vários dispositivos magnéticos são usados em
procedimentos cirúrgicos e tratamento de aneurismas. Aplicações como
magnetocardiografia, magnetoencefalografia, medidas da atividade pulmonar,
detecção de armazenamento de ferro devido à inalação de asbestos e doenças
como Talassemia (Eletroforese de Hemoglobina) são resultantes do
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desenvolvimento de dispositivos supercondutores chamados SQUIDS
(Superconducting Quantum Interference Devices) sensíveis a campos magnéticos
extremamente fracos gerados por processos elétricos no corpo humano.
Muitos estudos a respeito dos efeitos desses campos estáticos têm sido
realizados, relacionados, principalmente, à concentração do cálcio, atuando como
mensageiro intra e extracelular (sua presença está ligada ao processo de síntese
de DNA, RNA, proteínas, crescimento e diferenciação da célula) e à
permeabilidade da Barreira Hematoencefálica – BBB (Blood Brain Barrier). As
conclusões sobre a significância clínica desses efeitos não se mostram claras
ainda, visto que as alterações parecem ser pequenas e reversíveis, segundo os
autores das pesquisas.
3.3.4 Interação entre campos magnéticos ELF e materiais biológicos
Existem dois mecanismos pelos quais os campos magnéticos ELF
interagem com os tecidos vivos:
i.
ii.
induzindo campos elétricos de acordo com a Lei de Faraday da
indução magnética,
atuando diretamente sobre partículas magnéticas, tais como, os
cristais de magnetita (Fe3O4).
A presença do campo elétrico, induzido pela variação no tempo da
densidade de fluxo magnético aplicado, resulta em diferenças de potencial e
correntes no tecido exposto como expressa a Lei de Faraday:
∂B
= −∇ × E ,
dt
V = ∫ E ⋅ dl = − ∫∫
∂B
⋅ dS ,
∂t
forma diferencial
(22)
forma integral
(23)
sendo dl um elemento de comprimento infinitesimal, pertencente a um contorno
fechado que envolve B e limita a superfície S. O elemento dl apresenta
característica vetorial tangente à superfície e dS é um elemento de superfície
infinitesimal, de característica vetorial com direção perpendicular a ela, como
mostra a Figura 6. B é a densidade de fluxo magnético, relacionada com o campo
magnético pela relação constitutiva:
B =μH .
(24)
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B
B
B
dl
dl
dl
Figura 6 – Contorno fechado (loop), C, envolvendo a superfície S e as linhas
do fluxo magnético B.O componente B⊥, perpendicular ao plano do
loop é obtido pelo produto escalar entre B e o elemento de
superfície dS.
B
Campos magnéticos variáveis no tempo que induzem densidades de
corrente no tecido superiores a 1 A/m2 podem produzir efeitos irreversíveis como
fibrilação cardíaca.
Estudos realizados com voluntários mostraram que a exposição a
densidades de correntes entre 10 e 40 mA/m2, geradas por eletrodos conectados
à cabeça e aos ombros, alteram a latência de resposta em testes complexos de
raciocínio.
A exposição a campos magnéticos ELF acima de 3-5 mT ou a aplicação
direta de correntes elétricas fracas na cabeça pode provocar sensações visuais
oscilatórias fracas, conhecidas como magnetofosfenos.
Embora não se tenha confirmado, por tratar-se de um único estudo sobre o
assunto, foi publicado em 1996 um trabalho sugerindo a associação entre a
doença de Alzheimer e a exposição ocupacional a campos magnéticos.
3.3.5
Efeitos de campos de rádio-freqüência
Na larga faixa da rádio-freqüência, observam-se efeitos tanto térmicos
como não-térmicos sobre os tecidos humanos. Os efeitos térmicos são,
aparentemente, mais fáceis de serem detectados e analisados do ponto de vista
das adversidades à saúde do ser humano. Existem dois mecanismos principais de
absorção da energia eletromagnética em que se observa geração de calor:
condução iônica e rotação dipolar das moléculas polarizadas como as da água e
de certas proteínas.
A condução iônica é caracterizada pelo deslocamento de íons presentes
nos tecidos devido à presença de um campo elétrico e é mais expressiva em
bandas de freqüências mais baixas do espectro de RF. Ocorre que parte da
energia cinética adquirida por esses íons é transferida a outros íons,
estabelecendo a condução propriamente dita, e outra parte é convertida em calor.
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A rotação dipolar, que ocorre com as moléculas da água e de várias
proteínas dos tecidos vivos, é o mecanismo pelo qual os momentos de dipolo
dessas moléculas, resultantes da distribuição não-homogênea das cargas
elétricas, alinham-se ao campo presente. Se o campo oscila em alta freqüência,
esses dipolos oscilarão de acordo com essa freqüência e haverá perdas de calor.
Inicialmente, a distribuição de calor está diretamente ligada à distribuição
dos campos no tecido e que é função intrínseca da freqüência, da configuração da
fonte (próxima ou distante), da polarização do campo, da geometria dos tecidos e
de suas propriedades dielétricas. Posteriormente, a distribuição de calor é
modificada pelas propriedades térmicas do tecido (calor específico e
condutividade térmica) e pelos mecanismos da termorregulação presentes nos
seres homeotérmicos. Assim, somente quando o organismo deixa de ser capaz de
compensar as variações de temperatura causadas por agentes externos, os
efeitos tornam-se prejudiciais à saúde.
A catarata no olho, caracterizada pela opacidade do cristalino, pode ocorrer
devido à presença de campos eletromagnéticos, porém os limites de exposição
ainda não estão bem caracterizados, como se observa no relato a seguir:
A maioria das pesquisas leva à conclusão de que há uma temperatura
ocular crítica que precisa ser atingida para que a opacificação se
desenvolva. Muitos trabalhos mostraram que o limite para a ocorrência de
cataratas é de 1 kW/m2 para 100 minutos de exposição e que a temperatura
intra-ocular deve atingir, pelo menos, 43 oC para que o processo seja
induzido. Há relatos na literatura científica de casos de catarata no homem
decorrentes de exposições acidentais. Cataratas podem ser produzidas por
repetidas exposições a níveis de densidade de potência inferiores ao limite;
desde que esses níveis sejam suficientes para produzir um pequeno grau
de dano que não seja reparado até que outra exposição aconteça. A
opacificação do cristalino pode ser produzida com exposição a níveis de
densidade de potência acima de 150 mW/m2 em freqüências acima de
500 MHz e durante um tempo suficientemente longo, porém não definido.
A Figura 7 apresenta um detalhe da lente cristalina com manchas
esbranquiçadas representando a ocorrência da catarata devido à exposição à
radiação não-ionizante.
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Figura 7 – Detalhe do cristalino do olho com presença de opacidade,
causada pelo aquecimento excessivo do tecido.
Os testículos, cuja temperatura normal fica em torno dos 33 oC, são órgãos
sensíveis ao estresse térmico, que pode ocorrer a partir de 37 oC. Entre os efeitos
patológicos observados em experiências com cães, coelhos e ratos, submetidos a
densidades de potência de 10 mW/cm2, encontram-se degeneração do epitélio
que reveste os tubos seminíferos e redução acentuada da maturação de
espermatócitos, enfraquecendo a espermatogênese e a função reprodutiva. Uma
revisão dos estudos existentes concluiu que efeitos mais sérios não são
esperados para densidades de potências abaixo de 10 mW/cm2. A Figura 8 ilustra
detalhamento dos tubos seminíferos no testículo, vulneráveis à níveis de RNI.
7 – Tubos seminíferos
Figura 8 – Sistema reprodutor masculino humano com detalhe em corte
longitudinal do testículo, destacando os tubos seminíferos,
vulneráveis a densidades de potência a partir de 10 mW/cm2.
Nas freqüências entre 10 MHz e 300 GHz o aquecimento parece ser o
principal efeito da absorção de energia eletromagnética e um aumento da
temperatura superior a 1 ou 2 oC pode provocar efeitos adversos à saúde como
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exaustão e choque térmico. Estudos realizados com trabalhadores submetidos a
ambientes termicamente estressantes mostraram que o desempenho de tarefas
simples torna-se reduzido.
Entre os processos não-térmicos, os mais conhecidos são o chamado efeito
“cadeia de pérolas”, observado quando partículas em suspensão são submetidas
a um campo de RF, entre 1 e 100 MHz, contínuo ou pulsado, resultando em
formação de cadeias dessas partículas, alinhadas ao campo devido à polarização
induzida sobre elas. Outro processo não-térmico bem conhecido é a saturação
dielétrica, que consiste na polarização de cadeias de macromoléculas biológicas
levando à quebra de ligações de hidrogênio e alterações da zona de hidração. O
efeito biológico é a desnaturação ou a coagulação dessas moléculas.
Os efeitos biológicos decorrentes de mecanismos não-térmicos são pouco
conhecidos. Existem relatos de muitos deles, porém a investigação científica ainda
não é conclusiva sobre as condições de possíveis ocorrências nem sobre a
capacidade de o organismo reverter o processo e nem sobre os mecanismos
pelos quais esses efeitos poderiam surgir.
Várias informações científicas vêm sendo relacionadas no esforço de
estabelecer o mecanismo de interação entre a radiação de 450 MHz a 3 GHz e o
sistema auditivo; assunto este de bastante interesse atualmente em razão da
freqüente exposição de seres humanos às radiações dos aparelhos de telefonia
móvel.
O efeito de sensações audíveis, observado desde as décadas de 1940 e
1950, ocorre durante a exposição à radiação modulada na faixa de microondas
(UHF) de pequenos pulsos e alta potência de pico. Um único pulso pode ser
percebido como um estalo ou o som de um toque; e um trem de pulsos de
microondas pode soar como um zumbido ou gorjeio. Esses efeitos podem ser
percebidos, por exemplo, com a seguinte configuração de parâmetros de uma
onda incidindo na cabeça de um ser humano: freqüência de 2450 MHz, densidade
de energia incidente igual a 400 mJ/m2, num único pulso de largura igual a 10 μs.
Pesquisas vêm sendo realizadas para determinar limiares de exposição prejudicial
à saúde, considerando vários tipos de modulação e a relação com a forma e
largura de pulso da onda, e utilizando a teoria termoelástica e formulações
computacionais de diferenças finitas no domínio do tempo (DFDT). A figura 9
ilustra o processo de audição normal, com estímulo oriundo de uma onda sonora;
nas sensações audíveis devido à RNI, o estímulo ocorreria na cóclea por meio de
ondas termoelásticas geradas a partir da RNI pulsada.
Os efeitos da radiação de microondas sobre o sistema nervoso também
vêm sendo investigados pelos cientistas, impelidos por resultados de pesquisas
epidemiológicas realizadas na antiga União Soviética e no Leste Europeu, com
trabalhadores expostos à radiação de microondas de baixa intensidade. Esses
resultados mostraram que a exposição às microondas, mesmo de baixas
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densidades de potência, causa alterações reversíveis no sistema nervoso central.
Foram relatados sintomas como dores de cabeça, fadiga, fraqueza, tontura e
insônia.
Cóclea
Figura 9 – Processo de audição humana provocada por uma onda sonora. Na
sensação audível devido à RNI, o processo de audição é oriundo de uma
onda termoelástica gerada pelo aquecimento do osso durante a exposição
do indivíduo à radiação.
3.4
Dosimetria
As interações entre as ondas de RF e os tecidos biológicos são
representadas por funções complexas, de muitos parâmetros, que permitem
calcular os campos no interior desses tecidos devido à presença de campos
externos incidentes. Os cálculos são efetuados a partir das equações de Maxwell
com condições de contorno específicas. As ondas de RF no espaço livre são
caracterizadas pela sua freqüência, intensidade, direção e polarização dos
campos elétrico e magnético, porém apenas os campos internos ao material
biológico interagem com ele. Esses campos internos são funções que dependem
das características do campo externo citadas, do tamanho, da forma e das
propriedades dielétricas do corpo exposto e podem ser quantificados de várias
maneiras. Como a permeabilidade magnética da maior parte dos tecidos
biológicos é praticamente igual à do espaço livre, as interações com as altas RF
ocorrem por meio de mecanismos envolvendo o campo Elétrico, E (incluindo as
correntes induzidas pelo campo magnético, H).
A dosimetria é utilizada para determinar que campos internos causam
determinado efeito biológico. No caso de RF, o parâmetro mais utilizado para
avaliar os campos internos é a Taxa de Absorção Específica, SAR (Specific
Absorption Rate).
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A SAR é definida como “a derivada no tempo de um incremento de energia
(dW) absorvida por, ou dissipada num elemento de massa (dm), de densidade ρ,
contida num elemento de volume (dV)“, segundo a expressão matemática a
seguir:
SAR =
d
dt
⎛ dW ⎞ d ⎛ dW ⎞
⎟⎟ .
⎜⎜
⎜
⎟=
⎝ dm ⎠ d t ⎝ ρ dV ⎠
(25)
Se os campos da radiação incidente são senoidais, pode-se chegar à
relação (26) a partir da aplicação do Teorema de Poynting (teorema da
conservação da energia), o que mostra dependência explícita da SAR com:
1- a condutividade do tecido (σ, em siemens por metro),
2- a constante dielétrica no vácuo (ε0 = 8,85×10 –12F/m),
3- o fator de perdas do tecido (ε’’ ),
4- a freqüência angular (ω = 2πf, f é a freqüência da onda incidente, em hertz)
e
5- o valor de pico do campo interno (Ei, em V/m).
SAR =
σ
Ei
2ρ
2
=
ω ε 0 ε ′′
2
Ei .
2ρ
(26)
Em suma, os valores da SAR dependem dos seguintes fatores:
1- parâmetros do campo incidente, isto é, freqüência, intensidade, polarização
e configuração fonte-objeto (campo próximo ou distante);
2- características do corpo exposto, isto é, dimensões e geometrias interna e
externa e propriedades dielétricas dos tecidos e
3- efeitos de aterramento e reflexão de outros objetos no campo próximo ao
objeto exposto.
SAR é expressa em watt por quilograma (W/kg) ou unidades derivadas
como, por exemplo, mW/g. O valor médio da SAR é definido como a razão entre a
potência total absorvida pelo corpo exposto e sua massa, sendo conhecida como
SAR de corpo inteiro. A SAR local refere-se ao valor num elemento de massa ou
volume definido, que pode ser arbitrariamente pequeno.
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Uma outra quantidade dosimétrica, a densidade de potência, S, também é
empregada para estabelecer os limites à exposição de radiações na faixa de RFmicroondas, mais exatamente entre 10 e 300 GHz, em condição de campo
distante. A densidade de potência é um parâmetro de fácil dimensionamento na
avaliação das restrições básicas por tratar-se de medida externa ao corpo sobre o
qual incidem os campos. A densidade de potência é expressa em watt por metro
quadrado (W/m2) ou unidades derivadas como, por exemplo, mW/cm2.
Os primeiros resultados de estudos teóricos sobre dosimetria que
apresentaram boa concordância com valores experimentais em pessoas e animais
foram obtidos com base em modelos cilíndricos, esferoidais, elipsoidais e de
blocos. A análise teórica de um modelo realístico na representação da forma e da
variedade de propriedades de um ser humano ou outro animal é uma tarefa árdua
e que só pode ser feita com o auxílio de técnicas computacionais e máquinas com
grande capacidade de processamento e memória. Atualmente, usam-se recursos
como imagens de ressônancia magnética e tomografia computadorizada para
representar a geometria e detalhar a heterogeneidade dos tecidos. O método
numérico mais empregado nestes estudos tem sido o Método de Diferenças
Finitas no Domínio do Tempo (FDTD – Finite Difference Time Domain), embora o
Método dos Elementos Finitos (MEF) venha mostrando eficiência com os
progressos obtidos na geração de malha, inserção das condições de contorno e
solução de grandes matrizes.
3.4.1
Termorregulação
Os animais vivem em constante troca térmica com o ambiente. Alguns
deles, inclusive o homem, controlam a temperatura do corpo não só por meio de
respostas comportamentais mas também por meio de um sistema fisiológico
involuntário que o leva a produzir ou dissipar calor. Essas trocas ocorrem em
função de alterações do metabolismo interno e das condições ambientais externas
ao organismo, como por exemplo, a incidência de radiofreqüência, temperatura,
pressão de vapor, velocidade do ar, insolação e outros. É neste contexto, da
capacidade ou não do organismo, exposto a um ambiente eletromagnético
intenso, manter ou restabelecer sua temperatura normal de modo a garantir a
reversibilidade de um efeito biológico, que a termorregulação tem sua relevância.
Quando a capacidade termorreguladora é excedida, podem ocorrer danos no
metabolismo do tecido ou mesmo sua morte. Isto ocorre quando a densidade de
potência absorvida é maior do que a densidade de potência de saída do corpo que
corresponde à cerca de 5 mW/cm2. O corpo humano dissipa em torno de 75 a
100 kcal/h (≡ 87,2 a 116,2 W) e se esta quantidade de calor se mantivesse
confinada no interior do corpo, seria suficiente para elevar a temperatura de um
homem de 70 kg de 5oC em 4 horas.
Termorregulação é definida como o conjunto de mecanismos que leva à
manutenção da temperatura do corpo. A maioria dos órgãos vitais e internos do
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ser humano funciona eficientemente quando mantidos à temperatura
relativamente constante e em torno de 37 oC. Variações na temperatura entre
35,5 e 40 oC podem ocorrer devido à conseqüências da ingestão de alimentos, a
exercícios físicos intensos, à faixa etária, a variações na temperatura ambiente, ao
ciclo menstrual (nas mulheres) e a fatores emocionais.
Dois sistemas distintos de controle da temperatura compõem o mecanismo
da termorregulação e são considerados na formulação de modelos matemáticos:
sistema comportamental, que abrange as ações voluntárias,
conscientes para ajustar a temperatura ao nível da interface pele-ar
(quando o indivíduo agasalha-se, por exemplo) e
‰ sistema fisiológico, que consiste em estruturas neurais sensíveis à
temperatura local do corpo e outras que integram e transformam esses
sinais térmicos em sinais de comando no hipotálamo que, com a função
de um termostato, processa a necessidade de maior ou menor produção
de calor pelo organismo. Os mecanismos pelos quais isto ocorre são os
mesmos utilizados quando se deseja alterar a temperatura de um
sistema termodinâmico qualquer:
i.
produzir mais calor no interior do próprio sistema, por exemplo,
gerando contrações musculares (neste processo, ocorre quebra de
ligações químicas, sendo que 25% da energia liberada são utilizados
na realização de trabalho mecânico e os restantes 75% são
dissipados em forma de calor),
ii.
reduzir ou aumentar as perdas de calor para fora do sistema, por
exemplo, reduzindo ou aumentando a circulação periférica
(vasoconstrição ou vasodilatação) e assim transportando menos ou
mais calor para a superfície do corpo (pele) ou alterando a
transpiração.
‰
Modelos matemáticos vêm sendo desenvolvidos, para analisar o balanço de
energia térmica no corpo humano devido à exposição à RNI. Alguns são aplicados
de acordo com fatores limitantes do efeito térmico como: i) profundidade de
penetração (δ pequena, f ≥ 1GHz), implicando elevação da temperatura local ou ii)
proximidade entre a freqüência da radiação e a ressonância do corpo, implicando
transformação da energia eletromagnética em calor ao longo de todo o corpo.
Nesses modelos o objeto de análise, no caso o corpo humano, é subdivido em
dois sistemas: i) sistema controlado, ou passivo, formado pelas características
geométricas e anatômicas do homem e que produz, transfere e perde calor por
meio de processos metabólicos e ii) sistema controlador, ou regulador. Este
compreende três partes: os sensores térmicos (reconhecem o estado térmico do
corpo), o hipotálamo (recebe a informação sobre a temperatura, compara-a com a
temperatura ideal ou “set de temperatura” e envia um sinal apropriado aos vários
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sistemas atuantes da termorregulação) e os órgãos ou sistemas atuantes
(recebem e processam o comando do hipotálamo). O sistema controlado pode ser
modelado por um modelo transiente de condução de calor com o sistema
controlador fornecendo as condições de contorno térmicas fisiologicamente
relevantes.
Modelos típicos, que consideram, além da radiação incidente, fatores como
a geração de calor devido ao metabolismo, a transferência de calor por convecção
devido ao fluxo sangüíneo, a troca de calor nos pulmões devido à respiração, a
troca de calor com o ambiente externo ao corpo (ar) por convecção e radiação, o
resfriamento da pele por evaporação e transpiração, são apresentados nos itens
III.2.1 e III.2.2, para transferências de calor local e ao longo de todo o corpo.
3.4.1.1 Modelo térmico para absorção local
Este modelo é aplicável em situações nas quais a profundidade de
penetração da onda eletromagnética incidente é pequena, e o efeito da elevação
de temperatura é local e limitado por mecanismos de convecção (fluxo sangüíneo)
e condução (absorção da energia eletromagnética), como expressa a equação
(27), conhecida como Equação Biotérmica de Pennes:
k t ∇ 2T − ρ b ρ t cb mb T + ρ t SAR = ct ρ t
∂T
,
∂t
(27)
sendo T a temperatura do tecido (oC), kt, a condutividade térmica do tecido
(W/m oC), SAR, a taxa de absorção específica do tecido (W/kg), cb e ct, os
calores específicos do sangue e do tecido (W s/kg oC), respectivamente, ρb e ρt,
as densidades do sangue e do tecido (kg/m3), respectivamente.
3.4.1.2 Modelo térmico para absorção de corpo inteiro
Este modelo é aplicado nas condições em que o corpo humano é
submetido a uma RF próxima à freqüência de ressonância de “corpo todo”. O
corpo humano pode ser modelado como uma antena de maneiras diferentes, por
exemplo, considerando-se a altura de corpo inteiro (relacionada ao sistema
circulatório e linfático), o comprimento da coluna vertebral (relacionada à
circulação do líquor cefalorraquidiano), a distância cabeça-pescoço (relacionada à
barreira hematoencefálica no encéfalo e medula espinhal ou as dimensões da
caixa craniana). A Figura 10 apresenta os lóbulos de absorção considerando-se a
caixa craniana como um dipolo de λ/4 e os axônios da medula espinhal como uma
antena longa. Na Figura 11, pode-se observar os lóbulos de absorção de corpo
inteiro considerando-se o sistema circulatório como a antena.
Uma análise, considerando-se os aparelhos celulares, que operam emitindo
comprimentos de onda de 33,3 e 37,5 cm, leva à conclusão de que pode ocorrer
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ressonância, na região de cabeça-pescoço, de um adulto ou, de corpo inteiro, em
bebês.
Figura 10 – Lóbulos de absorção de um ser humano considerando-se a caixa
craniana e a coluna vertebral como antena na freqüência de 825 MHz.
Figura 11 – Lóbulos de absorção de um ser humano considerando-se o
sistema circulatório ou o linfático como antena na freqüência de 825 MHz.
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O balanço térmico, considerando-se absorção de corpo inteiro, é representado
pelas equações (28), (29) e (30) e caracterizado pela geometria, anatomia e
fisiologia do ser humano, onde ocorrem produção (metabolismo e absorção da
RF), transferência e perdas (trocas convectivas com o sistema cardiovascular)
de calor. Basicamente, a evaporação é controlada pela taxa de transpiração
(SWEAT), e a troca de calor na respiração é controlada pelo mecanismo de
vasodilatação do sistema circulatório (DILAT).
∇(k t ∇T ) +
1
(QEM + QM − QE − QR ) = ct ρ t ∂T ,
Vt
∂t
(28)
N
SWEAT = 320 ( TH − TH set ) + 29 ∑ SK i ( Ti − Ti , set ) ,
(29)
i =1
N
DILAT = 117 ( TH − TH set ) + 7 ,5 ∑ SK i ( Ti − Ti ,set ) ,
(30)
i =1
sendo QEM o calor devido à energia eletromagnética absorvida, QM o calor
gerado no metabolismo, QE o calor perdido por evaporação (superfície da pele) e
QR o calor perdido nos pulmões durante a respiração. TH e THset são as
temperaturas instantânea e padrão, respectivamente, do hipotálamo (ou núcleo do
cérebro) e Ti e Ti,set, as temperaturas instantânea e padrão, respectivamente, da
pele nos N elementos em que o corpo é subdividido para a análise.
3.5
Medidas de controle e proteção
A comunidade científica vem se empenhando no sentido de realizar
pesquisas por meio de estudos epidemiológicos e estudos em laboratório com
voluntários, células e tecidos vivos, animais e modelos humanos desenvolvidos
com tecidos equivalentes (phantom), a fim de estabelecer os limites seguros à
saúde durante exposição às radiações eletromagnéticas não-ionizantes, seja no
trabalho ou no ambiente onde vive o ser humano. Esses limites são estabelecidos
levando-se em conta as circunstâncias de exposição (se é ambiente controlado ou
não), as condições de temperatura e umidade do ambiente, cálculos de
extrapolação nos experimentos com animais para avaliar os efeitos no ser
humano, aterramento, etc...
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Em geral, as orientações quanto aos limites de exposição à RNI
apresentam-se em duas classes:
‰ restrições básicas, que apresentam valores limites à exposição a
campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos variáveis no tempo,
obtidos com base nos efeitos conhecidos sobre a saúde e
‰
níveis de referência, cujos valores são estabelecidos com a finalidade
de avaliar se a exposição tem possibilidade de superar as restrições
básicas. Deste modo, o atendimento aos níveis de referência assegura
atendimento à restrição básica correspondente. Quando o valor medido
ou calculado numa avaliação excede o valor de referência, uma análise,
com base nas restrições básicas, sobre a necessidade de medidas
adicionais de proteção é indicada.
Controles técnicos (no sentido de reduzir, quando possível, a emissão por
dispositivos a níveis aceitáveis – projetos que garantam a segurança e, se
necessário, usar chaves de bloqueio ou mecanismos similares) e administrativos
(limitação de acesso, uso de alarmes audíveis e visíveis), programas de proteção
pessoal (uso de roupa e óculos protetores) e supervisão médica são estabelecidos
como medidas de proteção do trabalhador exposto à RNI, quando os níveis de
radiação superam os níveis de referência
3.5.1 Saúde ocupacional e saúde ambiental
Conforme consta no Anexo à Resolução No303 de 2 de julho de 2002
emitido pela Agência Nacional de telecomunicações - ANATEL, a exposição
ocupacional, também denominada exposição controlada, caracteriza-se pela
situação em que as pessoas são expostas à radiação não-ionizante em
conseqüência de seu trabalho, desde que estejam cientes do seu potencial de
exposição e possam exercer controle sobre sua permanência no local ou tomar
medidas preventivas.
As normas que estabelecem limites à exposição de seres humanos à RNI,
em geral, definem a exposição da população ou exposição não-controlada como
sendo a situação em que a população possa ser exposta à RNI ou em que
pessoas, em conseqüência de seu trabalho, possam ser expostas à RNI, porém
sem estarem cientes da exposição ou sem possibilidade de se protegerem contra
ela.
Com relação aos estudos realizados com indivíduos expostos à RNI em
ambiente de trabalho e em laboratórios, com células e animais, alguns relatos
podem ser encontrados no próprio documento emitido pela ANATEL e dentre eles
alguns são apresentados nos itens a seguir.
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MEDIÇÕES DAS RADIAÇÕES NÃO IONIZANTES (RNI)
SOBRE SERES HUMANOS
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3.5.2 Efeitos diretos e indiretos (até 100 kHz)
Alguns estudos realizados na década de 90, fundamentados em dados de
certificados de óbitos que incluíam informações sobre o tipo de trabalho e
mortalidade por câncer relataram aumento de leucemia, tumores de tecido
nervoso e câncer de mama feminino e masculino, em trabalhadores expostos a
campos de ELF. Segundo análise da Comissão Internacional de Proteção contra
Radiações Não-Ionizantes (ICNIRP), esses resultados são “até certo ponto”
inconsistentes, os estudos foram imprecisos na avaliação da exposição e falhos
por não terem considerado fatores interferentes como a exposição ao benzeno.
Estudos realizados em concessionárias de energia elétrica atribuíram,
numa delas, relação entre um grupo de trabalhadores com leucemia e a exposição
a campos elétricos e magnéticos intensos. Numa segunda concessionária,
associou-se a exposição a campos elétricos ao câncer de cérebro.
Um outro efeito, também não confirmado, sugerido nos relatos de um
estudo realizado em 1996, seria a associação entre a doença de Alzheimer e a
exposição ocupacional a campos magnéticos.
Efeitos indiretos da exposição a campos elétricos, resultantes de contato
físico com objeto a um potencial diferente daquele do corpo do indivíduo, iniciamse com o fluxo de carga elétrica (corrente de contato) do objeto para o corpo do
indivíduo, ou vice-versa, estimulando músculos e/ou nervos periféricos e podendolhe causar desde simples percepção, até dor e/ou queimadura, incapacidade de
soltar o objeto, dificuldade para respirar e, no caso de correntes muito altas,
fibrilação cardíaca. Descargas elétricas também podem ocorrer sem que o
indivíduo toque o objeto, bastando apenas chegar muito perto dele.
Na Tabela 5, podem-se observar os limiares de corrente para algumas
freqüências até 100 kHz e os efeitos indiretos tanto em crianças como em
mulheres e homens.
Tabela 5 – Limiares de corrente para efeitos indiretos (UNEP/WHO/IRPA 1993)
em função da freqüência até 100 kHz.
Limiar de Corrente (mA)
Efeito indireto
50/60 Hz
1 kHz
100 kHz
Percepção ao toque
0,2 ⎯ 0,4
0,4 ⎯ 0,8
25 ⎯ 40
Dor no dedo em
contato
0,9 ⎯ 1,8
1,6 ⎯ 3,3
33 ⎯ 55
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Choque doloroso
(limiar de soltura)
8 ⎯ 16
12 ⎯ 24
112 ⎯ 224
Choque grave
(dificuldade de
respirar)
12 ⎯ 23
21 ⎯ 41
160 ⎯ 320
3.5.3 Efeitos diretos e indiretos (entre 100 kHz e 300 GHz)
Muitos estudos já foram realizados e são relatados nos documentos
elaborados pela ICNIRP, em 1998, como ainda não conclusivos sobre efeitos nãotérmicos da radiação eletromagnética na faixa de freqüência entre 100 kHz e
300 GHz. Em estudos epidemiológicos extensos, realizados, em 1982, com
operadoras de máquinas seladoras de plásticos por RF e fisioterapeutas utilizando
aparelhos de diatermia por ondas curtas, a avaliação estatística não apontou
efeitos significativos quanto ao índice de aborto ou de má formação fetal. Em
contraposição, outros estudos realizados com populações semelhantes de
mulheres trabalhadoras em 1991 e 1993 apontaram aumento do risco de aborto e
defeitos de nascimento. Estudos, realizados em 1977, com trabalhadores em
instalações com radares não mostraram relação entre exposição a microondas e
risco de síndrome de Down nos seus descendentes.
Dois estudos, um de 1988 e outro de 1996, relatando aumento de risco de
câncer e de índices de leucemia em guarnições militares foram rebatidos pela
ICNIRP, no sentido de que não há especificação clara nos trabalhos sobre
tamanho da população e nem sobre os níveis de exposição à RNI.
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MEDIÇÕES DAS RADIAÇÕES NÃO IONIZANTES (RNI)
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Tabela 6 – Limiares de corrente para efeitos indiretos (UNEP/WHO/IRPA 1993) na
freqüência de 1 MHz.
Limiar de Corrente (mA)
Efeito indireto
1 MHz
Percepção ao toque
25 ⎯ 40
Dor no dedo em contato
28 ⎯ 50
Choque doloroso (limiar de soltura)
não determinado
Choque grave (dificuldade de
respirar)
não determinado
3.6
Legislação internacional
A- Normas ANSI/IEEE
As normas IEEE C95.1-1991 determinam a Máxima Exposição Permissível
(MPE) do ser humano à radiação eletromagnética na faixa de freqüência entre
3 kHz e 300 GHz em ambientes controlados e não-controlados, a fim de prevenir
efeitos adversos à saúde. Essas normas substituem as ANSI C95.1 de 1982 e
incluem informações sobre como foram obtidos os valores recomendados e os
fatores considerados.
A Tabela 7 apresenta os valores de MPE para ambientes não-controlados
da C95.1-1991, em vigor nos Estados Unidos desde 1991. Desde então, estas
normas receberam uma única alteração, com a incorporação de alguns requisitos
referentes a procedimento de medida e cálculos de médias, na norma suplementar
C95.1a –1998, que se encontra em vigor desde 1999.
Nas freqüências entre 100 kHz e 6 GHz, os valores de MPE, para
intensidades de campos eletromagnéticos, podem ser excedidos em ambientes
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não-controlados se os valores da SAR média de corpo inteiro forem menores do
que 0,08 W/kg e os valores de pico não excederem 1,6 W/kg (considerando-se 1 g
de tecido com o volume em forma de cubo), exceto para mãos, punhos, pés e
tornozelos, quando este valor não deve exceder de 4 W/kg (considerando-se 10 g
de tecido com o volume em forma de cubo).
Tabela 7 – Valores de Máxima Exposição Permitida (MPE) para ambientes nãocontrolados indicados nas normas ANSI/IEEE C95.1-1991, PARTE A –
campos eletromagnéticos e PARTE B – correntes de contato e induzidas
por RF.
PARTE A
Faixa de
Densidade de
Campo
Tempo Médio
Freqüência Elétrico
Potência (S)
Campo
Magnético
(E)
H | E |2, S
(H) (A/m) E
(MHz, f)
(V/m)
(mW/cm2)
(minutos)
| H |2
0,003 ⎯ 0,1
61,4
163
100
106
6
6
0,1 ⎯1,34
61,4
16,3 / f
100
104 / f 2
6
6
1,34 ⎯ 3,0
823,8 /
f
16,3 / f
180/f2
104 / f 2
f 2 / 0,3
6
3,0 ⎯ 30
823,8 /
f
16,3 / f
180/f2
104 / f 2
30
6
30 ⎯ 100
27,5
158,3 /
f1,668
0,2
30
0,0636f 1,337
100 ⎯ 300
27,5
0,0729
0,2
30
30
300 ⎯ 3000
f / 1500
30
3000 ⎯
15000
f / 1500
9×104/f
15000 ⎯
300000
10
94×104/f
3,336
616×103/f
1,2
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PARTE B
Faixa de
Freqüência (f)
Corrente Máxima (mA)
Contato
(MHz)
através dos
dois pés
através de cada pé
0,003 ⎯ 0,1
900 f
450 f
450 f
0,1 ⎯100
90
45
45
B- Normas Européias
Em 1998 foram publicadas, na revista científica Health Physics, as diretrizes
do ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) para
limitar a exposição a campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos variando no
tempo até 300 GHz. Esse comitê foi criado em 1992, no VIII Congresso
Internacional da IRPA (International Radiation Protection Association), para
investigar os possíveis danos à saúde relacionados à RNI e apresentar as
diretrizes que limitariam a exposição à RNI e determinariam as medidas de
proteção. Este trabalho recebeu suporte de muitas organizações e laboratórios do
mundo todo como, por exemplo, a Organização Mundial da Saúde, Programa
Ambiental das Nações Unidas e do governo alemão.
A Tabela 8 apresenta os níveis de referência para exposição à RNI em
ambientes controlados e não-controlados estabelecidos pela ICNIRP. Como são
observáveis, os valores limitantes para a exposição da população em geral
representam 1/5 dos valores para a exposição ocupacional (de trabalhadores), a
qual ocorre em ambientes controlados e com a utilização de equipamentos de
proteção.
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Tabela 8 – Níveis de referência para exposição à RNI em ambientes controlados e
não-controlados, indicados nas “Diretrizes para Limitação da Exposição
a Campos Elétricos, Magnéticos e Eletromagnéticos Variáveis no Tempo
(até 300 GHz)” ⎯ ICNIRP.
AMBIENTE CONTROLADO - (EXPOSIÇÃO OCUPACIONAL)
Faixa de
Freqüência
(f)
Campo
Campo
Elétrico
Magnético (H)
(E)
(A/m)
(V/m)
Indução
Magnética
Densidade
Potência
(B)
Onda
plana
Equivalente
(μT)
(Seq)
(W/m2)
até 1 Hz
⎯
1,63 × 105
1 ⎯ 8 Hz
20000
1,63 × 105 / f 2 2 × 105 / f 2
⎯
8 ⎯ 25 Hz
20000
2 × 104 / f
2,5 × 104 / f
⎯
0,025 ⎯ 0,82 kHz 500 / f
20 / f
25 / f
⎯
0,82 ⎯ 65 kHz
610
24,4
30,7
⎯
0,065 ⎯ 1 MHz
610
1,6 / f
2,0 / f
⎯
1 ⎯ 10 MHz
610 / f
1,6 / f
2,0 / f
⎯
10 ⎯ 400 MHz
61
0,16
0,2
10
400 ⎯ 2000 MHz
3 f 1/2
0,008 f
2 ⎯ 300 GHz
137
0,36
1/2
de
2 × 105
0,01 f
1/2
0,45
⎯
f / 40
50
AMBIENTE NÃO-CONTROLADO (Exposição da População em Geral)
até 1 Hz
⎯
3,2 × 104
4 × 104
1 ⎯ 8 Hz
10000
3,2 × 104 / f 2
4 × 104 / f 2
8 ⎯ 25 Hz
10000
4000 / f
5000 / f
0,025 ⎯ 0,8 kHz
250 / f
4/f
5/f
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0,8 ⎯ 3 kHz
250 / f
5
6,25
3 ⎯ 150 kHz
87
5
6,25
0,15 ⎯ 1 MHz
87
0,73 / f
0,92 / f
1 ⎯ 10 MHz
87 / f 1/2
0,73 / f
0,92 / f
10 ⎯ 400 MHz
28
0,073
0,092
400 ⎯ 2000 MHz
1,375 f
1/2
0,0037 f
2 ⎯ 300 GHz
61
0,16
1/2
0,0046 f
0,20
2
1/2
f / 200
10
Legislação nacional
No Brasil, a primeira proposta, a nível nacional, de normatizar a exposição à
RNI surgiu em julho de 1999, com a decisão da ANATEL de adotar, como
referência provisória, os mesmos limites propostos pela ICNIRP. O documento foi
então traduzido para o português pela ABRICEM (Associação Brasileira de
Compatibilidade Eletromagnética) e disponibilizado, inclusive, na Internet. Em 2 de
julho de 2002 entrou em vigor a Resolução No 303 da ANATEL com o
“Regulamento sobre Limitação da Exposição a Campos Elétricos, Magnéticos e
Eletromagnéticos na Faixa de Radiofreqüências entre 9 kHz e 300 GHz”, que
estabelece, além dos limites à exposição à RNI, métodos de avaliação e
procedimentos para licenciamento das estações de radiocomunicação. O seu
conteúdo tem bases nas diretrizes da ICNIRP e nas contribuições recebidas em
decorrência de duas consultas públicas realizadas em abril e maio de 2001. Os
limites não sofreram alteração em relação aos valores determinados pela ICNIRP.
Ao nível de municípios, alguns deles, como Campinas (Lei No9580 de
22/12/1997, alterada pela Lei No9891 de 26/10/1998 e regulamentada pelo
Decreto No13261 de 28/10/1999), São José dos Campos (Lei No5646 de
31/05/2000 e Decretos No9854 de 07/01/2000 e No10323/01 de 08/08/2001) e
Porto Alegre (Lei No8463 de 19/01/2000), já estabeleceram legislação relativa à
emissão de RNI pelas antenas emissoras, incluindo as ERB’s (Estações RádioBase) para telefonia celular.
A Tabela 9 compara alguns aspectos comuns às legislações em vigor
nestes municípios: a Tabela 9a compara os locais permitidos e proibidos nos três
municípios; a Tabela 9b compara os níveis máximos de densidade de potência e
de potência total irradiada e a Tabela 9c, as principais formas de controle da RNI
estabelecidas nos três municípios.
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Tabela 9 – Comparação de alguns aspectos comuns nas legislações municipais
sobre instalação de Antenas Transmissoras (AT) de radiação
eletromagnética, em vigor nas cidades de Campinas, São José dos
Campos e Porto Alegre.
Tabela 9a
Locais permitidos e proibidos para a instalação de antenas
emissoras de RNI e ERB’s nos municípios de Campinas, São
José dos Campos e na capital Porto Alegre.
LOCAIS DE INSTALAÇÃO DAS ANTENAS
Campinas
•A base da torre de sustentação da antena de telefonia celular
deverá estar, no mínimo, a 3 metros de distância das divisas do
lote onde estiver instalada, desde que respeitado o limite máximo
de radiação.
São José dos Campos
•Em zonas residenciais de alta concentração demográfica, com
edificações de mais de 3 andares, a instalação das AT poderá ser
feita nos edifícios.
Frontal
Lateral
Fundos
Residencial (vago ou misto
c/ residência)
15 m
15 m
5m
Não-residencial
15 m
5m
3m
Containeres/gabinetes
15 m
5m
3m
•O raio mínimo entre os eixos de 2 torres será de 200 m.
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LOCAIS DE INSTALAÇÃO DAS ANTENAS
Porto Alegre
•É proibida em bens públicos de uso comum do povo e de uso
especial.
•É proibida em áreas de parques, praças e verdes
complementares, creches, estabelecimentos de ensino formal e
centros comunitários.
•É proibida em distância horizontal inferior a 30 metros de clínicas
médicas e hospitais, contados do eixo da torre ou suporte da AT
à área de acesso ou edificação destes.
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Tabela 9b
Limites máximos de densidade de potência e de potência
total irradiada pelas antenas dos municípios de Campinas,
São José dos Campos e da capital Porto Alegre.
LIMITES MÁXIMOS DE S
Campinas
E DE POTÊNCIA TOTAL IRRADIADA
•Considerando a soma da radiação preexistente com a
emitida pela nova antena, medida por equipamento que
faça a integração de todas as freqüências na faixa
prevista por esta lei, o valor não deve ultrapassar 100
2
μW/cm em qualquer local passível de ocupação
humana.
•Idem a Campinas.
São José dos Campos
•No caso de sinais pulsados, será considerada a potência
média em intervalos de 1 milisegundo.
•Estabelece as seguintes distâncias limites (segundo a
União Internacional de Telecomunicações:
f (MHz)
1 ⎯ 10
Distância limite r (m)
r = 0,10 ERP × f
10 ⎯ 400
r = 0,319 ERP
400 ⎯ 2000
r = 6,38 ERP
2000 ⎯ 300000
r = 0,143 ERP
f
ERP: Potência Efetivamente Irradiada
Porto
Alegre
f : Freqüência em MHz
•Devem seguir orientação das normas adotadas pela
Comunidade Européia.
•Nestas freqüências de telefonia celular, Smáximo é dada
2
pela relação f/200, em unidades de W/m .
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Tabela 9c
Formas de controle da RNI estabelecidas em lei pelos municípios de Campinas,
São José dos Campos e na capital Porto Alegre.
FORMAS DE CONTROLE DAS RNI’S
Campinas
•A Prefeitura Municipal exigirá laudo assinado por físico
ou engenheiro da área de radiação, onde constem
medidas nominais do nível de S nos limites da
propriedade de instalação, nas edificações vizinhas e
nos edifícios com altura igual ou superior à antena,
num raio de 200 metros.
•O laudo radiométrico será submetido à apreciação da
Secretaria Municipal de Saúde (SMS) por ocasião da
instalação da AT e, anualmente, para controle.
São José dos Campos
•As medições deverão ser feitas com equipamentos
calibrados (submetidos à verificação periódica da
SMS) e que meçam S por integração de todas as
freqüências na faixa de interesse. A SMS
acompanhará as medições, podendo indicar pontos a
serem medidos.
•Idem a Campinas.
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Porto Alegre
•São de responsabilidade da Secretaria Municipal do
Meio Ambiente.
•Avaliações das radiações por meio de medições de
níveis de Densidade de Potência (S), com médias
calculadas em qualquer intervalo de 6 minutos, com
todos os canais da ERB em operação.
•A medida deverá ser feita com equipamento calibrado
pelo INMETRO, que considere as potências em
diferentes freqüências.
•Por ocasião da liberação para funcionamento, será
exigido laudo radiométrico teórico elaborado por físico
ou engenheiro, no qual deverá constar estimativa dos
níveis máximos de S em locais onde possa haver
público.
4.
Metas e atividades e indicadores de desempenho
4.1
Criação da infra-estrutura básica para auxiliar o poder público na avaliação
da exposição de seres humanos à radiação não-ionizante, por meio de um
laboratório integrado pertencente à REBLAS e que integra diversos
laboratórios no país com capacitação de realizar essas avaliações.
4.1.1 Atividades
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
especificação da instrumentação necessária para complementar a infraestrutura;
aquisição da instrumentação especificada;
validação dos equipamentos;
desenvolvimento de procedimento para avaliação de ambientes, automação
e validação;
incerteza validada em programa interlaboratorial
treinamento e
acreditação dos seguintes Laboratórios :
1- Laboratório de Câmara Anecóica do IFI/CTA;
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2- CPqD;
3- Laboratório de Eletromagnetismo da UFSC;
4- Laboratório de Sistemas Eletromagnéticos do IEAv/CTA;
4.1.2 Indicador de desempenho
Laboratórios acreditados.
4.2
Disseminação do conhecimento científico e tecnológico sobre normas e
procedimentos para garantir a segurança dos seres humanos expostos.
4.2.1 Atividades
ƒ
aquisição das normas;
ƒ
disponibilização das normas;
ƒ
elaboração de manual de procedimento e
ƒ
distribuição do manual.
4.2.2 Indicador de desempenho
Manual de procedimento para avaliação de ambiente eletromagnético
distribuído entre os operadores.
4.3
Agregar especialistas e laboratórios capacitados em RNI para atender o
poder público nas necessidades relacionadas ao assunto.
4.3.1 Atividades
ƒ
organização de Workshop sobre meios de proteção à saúde e de detecção
da radiação não-ionizante
¾ definição de comissão organizadora,
¾ definição do local a ser realizado o workshop,
¾ definição da infra-estrutura necessária ao evento e
¾ contratação dos serviços de execução do evento;
ƒ
elaboração de documento contendo o mapeamento dos grupos atuantes na
área e promover outro workshop.
ƒ
proposição de cinco programas de pós-graduação/aperfeiçoamento na área
¾ definição dos temas e
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¾ implementação de bolsas de pós-graduação/aperfeiçoamento.
4.3.2 Indicadores de desempenho
Evento realizado e documento com o mapeamento dos grupos atuantes.
Formação de especialistas na área de proteção à saúde e de detecção da
radiação não-ionizante em ambientes.
5.
Infra-estrutura disponível – Laboratórios a serem acreditados para a
análise de ambientes eletromagnéticos
A seguir são apresentados os laboratórios que deverão fazer parte da
execução do projeto. Esses laboratórios farão parte de uma estrutura integrada de
laboratórios que compartilharão a infra-estrutura a ser adquirida. Pretende-se
disponibilizar para o público, via site da REDE TSQC, as informações sobre os
programas de pós-graduação oferecidos, as pesquisas realizadas na área e os
serviços disponíveis.
5.1
LABORATÓRIO DE SISTEMAS ELETROMAGNÉTICOS – LSE
Esse laboratório do Centro Técnico Aeroespacial - Instituto de Estudos
Avançados (CTA/IEAv), do Comando da Aeronáutica, faz parte da infra-estrutura
da Divisão de Física Aplicada, localizado em São José dos Campos, SP. As
atividades de P&D no Laboratório são desenvolvidas por uma equipe de
pesquisadores(5) e engenheiros(2), além de vários estudantes(22) das
engenharias elétrica, mecânica, ambiental e da computação, físicos e tecnólogos.
A maioria das atividades desenvolvidas são vinculadas à programas de pósgraduação: 3 doutorados, 6 mestrandos, 2 iniciações científicas e a vários
trabalhos de graduação. Essa infra-estrutura apóia programas de pós-graduação
do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e da Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo (EPUSP). Também apóia a Diretoria de Saúde do
Comando da Aeronáutica (DIRSA), promovendo missões de avaliações
ambientais e de sistemas e a disseminação de Informações sobre radiação não
ionizante.
5.1.1 Objetivos
Com o crescente avanço tecnológico e os efeitos da globalização sobre os
equipamentos de uso doméstico e militar, os níveis de radiação eletromagnética
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no meio ambiente têm sido continuamente elevados. Neste sentido, atividades de
P&D
estão
Projeto GE13.2 - Avaliação da exposição de seres humanos em ambientes
eletromédicos - DOCUMENTO PRELIMINAR - 21/11/05; 11:45 Página 39 de 40
sendo desenvolvidas no Laboratório de Sistemas Eletromagnéticos do
IEAv, contribuindo para o emprego de métodos científicos de análise de soluções
de problemas civis e militares.
A infra-estrutura disponível no Laboratório de Sistemas Eletromagnéticos
3
vem apoiando pesquisas sobre os efeitos de um ambiente eletromagnético(E ):
impacto do ambiente eletromagnético sobre a capacidade operacional das forças
militares, equipamentos, sistemas e plataformas. Para isto, as seguintes subáreas
do conhecimento são consideradas: compatibilidade eletromagnética (EMC),
interferência eletromagnética (EMI), vulnerabilidade eletromagnética (EMV), pulso
eletromagnético (EMP), proteção eletrônica, efeitos de descargas elétricas, e
danos da radiação eletromagnética em humanos (HERP), artilharia (HERO) e
material volátil (HERF). Ainda, sem perder o foco na Análise Operacional da
Defesa Nacional, também são desenvolvidas atividades para atender objetivos
exclusivamente sociais e garantir a melhoria da qualidade de vida do cidadão,
oferecendo estágios no Laboratório para especialistas da área de
eletromagnetismo, ministrando palestras sobre os efeitos da radiação
eletromagnética em seres vivos e auxiliando o poder público em normas e leis de
regulamentação ambiental.
5.1.2 Contrapartida
• Sistema de análise de Impedância/Ganho e fase de eletro-eletrônicos;
• Sistema de avaliação de ambientes eletromagnéticos (DC – 26 GHz);
• Sistema de calibração de Sensores Magnéticos (DC – AC , 2 kgauss);
• Sistema de varredura 2D para caracterização da distribuição espacial de
temperatura e campos eletromagnéticos;
• Sistema de avaliação de EMC/EMI;
• Sistema computacional para estimativa de RCS ;
• Sistema de caracterização de materiais eletromagnéticos (DC – 40 GHz);
• Ferramentas CAE-CAD eletromagnético e térmico para projeto e avaliação de
sistemas (EMC/EMI/HIRF).
Toda a estrutura de serviços do LSE (www.ieav.cta.br/efa/lse/index.html) poderá
ser utilizada pela rede, desde que regras de utilização sejam convencionadas, os
equipamentos sejam operados por nossos técnicos e que os recursos acima
solicitados sejam disponibilizados para LSE. Valor estimado R$ 1.636.000,00.
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5.2
UFSC
5.2.1 GEMCO/UFSC
O GEMCO, Grupo de Engenharia em Compatibilidade Eletromagnética da UFSCUniversidade Federal de Santa Catarina, foi criado em 2000 com o objetivo de
desenvolver pesquisas em Compatibilidade Eletromagnética, assim como, dar
suporte na área de Engenharia Elétrica ao setor industrial e à comunidade em
geral.
O GEMCO participa ativamente das atividades de pesquisa em sua área no Brasil
e no mundo, e tem como Coordenador o Professor Dr. Adroaldo Raizer do
Departamento de Engenharia Elétrica da UFSC.
Atuais linhas de pesquisas:
• Compatibilidade Eletromagnética em Sistemas Eletro-Eletrônicos
• Efeitos de Campos Eletromagnéticos em Seres Vivos e no Meio Ambiente.
• Métodos Numéricos em Compatibilidade Eletromagnética.
O GEMCO está certificado como grupo de pesquisa pela UFSC e pelo CNPq
(diretório de grupos de pesquisa LATTES).
As atividades de ensino, pesquisa e extensão contam com o suporte de
equipamentos e o espaço físico do MagLab, Laboratório de Eletromagnetismo e
Compatibilidade Eletromagnética, para o seu desenvolvimento.
5.2.2 MAGLAB/UFSC
O MagLab-Laboratório de Eletromagnetismo e Compatibilidade Eletromagnética, é
um laboratório do Departamento de Engenharia Elétrica da UFSC, que tem como
objetivo dar apoio ao curso de Graduação e ao curso de Pós-Graduação em
Engenharia Elétrica da UFSC, bem como realizar pesquisas e atividades de
extensão (serviços).
O MagLab dispõe de um amplo espaço fisico com equipamentos de medidas de
última geração e uma sofisticada rede de computadores.
O MagLab está credenciado como Laboratório de Ensaios em Compatibilidade
Eletromagnética
pela
Reblas-ANVISA,
além
de
outros
organismos
governamentais.
No MagLab é possível realizar vários testes relacionados ao Eletromagnetismo e
Compatibilidade Eletromagnética, quais sejam:
- Testes de emissões radiadas e conduzidas; Testes de imunidade conduzida e
radiada (susceptibilidade eletromagnética);
- Verificações de conformidade: IEC, EN, CISPR, CE, FCC, VDE, ANSI, IEEE,
ANATEL, ANVISA, ICNIRP,etc;
- Análise de qualidade de energia elétrica (distorção harmônica, fator de potência,
flexões e ondulações, transitórios, sub e sobretensões, desvios de freqüência);
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- Avaliação de campos elétricos e magnéticos (ambientes de trabalho, monitores
de vídeo, equipamentos eletroeletrônicos, equipamentos de telefonia);
- Monitoramento de radiação eletromagnética (estações rádio-rase, telefonia
celular, rádios, TV's e sistemas de comunicação em geral);
- Medições de campos elétricos e magnéticos, (linhas de transmissão,
subestações de energia elétrica);
- Equipamentos de microondas para sistemas industriais (aquecimento,
esterilização, etc.).
Para maiores informações acessar as home-pages: www.gemco.ufsc.br,
www.maglab.ufsc.br e www.pgeel.ufsc.br ou entrar em contato com o Prof.
Adroaldo Raizer ([email protected] ou [email protected]).
5.2.3 Contrapartida
Toda a estrutura do MagLab/GEMCO/UFSC (conforme nossa homepage, cadastro
na Reblas-ANVISA) poderá ser utilizada pela rede, desde que regras de utilização
sejam convencionadas, os equipamentos sejam operados por nossos técnicos e
que os recursos acima solicitados acima sejam disponibilizados para o
GEMCO/UFSC (R$ 3.000.000,00)
5.3
ABRICEM
A ABRICEM, Associação Brasileira de Compatibilidade Eletromagnética, foi criada
em 1989 com o objetivo principal de pesquisar e caracterizar a influência dos
campos elétricos e magnéticos de baixa e alta freqüência, elaborando pareceres e
soluções quanto às suas conseqüências, tanto para a indústria como para os
seres humanos.
A ABRICEM participa ativamente das atividades de pesquisa em sua área no
Brasil e no mundo, e tem como presidente e diretor executivo o Engº. Leonel
Sant’Anna e como diretor técnico o Dr. Flávio Eitor Barbieri, ambos profissionais
reconhecidos junto às principais entidades atuantes na área.
As principais linhas de atuação da ABRICEM são: estudos de avaliação de
fenômenos eletromagnéticos, laudos e perícias técnicas,estudos e pesquisas,
treinamento e consultoria.
Principais projetos de P&D realizados pela ABRICEM: avaliação de risco de EMF,
estudos epidemiológicos e de percepção de risco em 60Hz.
A ABRICEM utiliza como instrumental de ensaio kits de medição de alta e baixa
freqüência isotrópicos, emprestando de laboratórios conveniados (INPE, USP,
IPT) analisadores de espectro e probes adequados às medições que efetua.
Para maiores informações acessar as home-pages: www.abricem.com.br,
www.emf-sp.com.br ou entrar em contato com o [email protected] .
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5.3.1 Objetivos
A ABRICEM tem como objetivo aportar ao Projeto GE13.2 uma capacitação
adicional em termos de:
• Abordagem científica da caracterização da função exposição a EMF,
levando em conta a multiplicidade de fatores que influenciam a seleção do
que, quanto e como medir, visando identificar /avaliar tais fatores e
modelar significativamente no espaço e tempo o fenômeno em estudo.
• Avaliar matematicamente a incerteza de medições.
• Possibilitar diagnósticos de exposição a EMF mais precisos, quanto a
ambientes, equipamentos e pessoas, como base para estudos, pesquisas e
regulação de avaliação e contigenciamento de riscos.
Nessa pesquisa a ABRICEM conta com o apoio da UCLA – Universidade da
Califórnia (USA), além de instituições de pesquisa nacionais.
5.3.2 Contrapartida
A ABRICEM dispõe de sede situada a Al. dos Guatás, 477, São Paulo-SP, com 4
salas de escritório e 2 de reuniões, sendo uma delas utilizada para laboratório,
estando assim composta sua estrutura funcional: comitê consultivo, presidente,
diretor executivo, diretor técnico, suportes de engenharia, técnico, informática,
financeiro e administrativo. A infra-estrutura técnica dispõe de medidor isotrópico
com pontas de baixa e alta freqüência, 5 microcomputadores, 1 servidor Linux e
principalmente um acervo de mais de 5000 medições de EMF em campo,
realizadas ao longo de 15 anos de trabalho, consolidando um banco de dados
ímpar de informações sobre exposição a EMF.
Toda a estrutura de serviços da ABRICEM (www.abricem.com.br) poderá ser
utilizada pela rede, desde que regras de utilização sejam convencionadas, os
equipamentos sejam operados por nossos técnicos e que os recursos acima
solicitados acima sejam disponibilizados para a ABRICEM. Valor estimado
R$ 1.000.000,00.
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5.4 LDI/IFI
O Laboratório de Ensaios de Dispositivos Irradiantes do CTA foi criado em 1983 através
de recursos orçamentários do CTA, recursos financeiros da Comissão de Implantação do
Sistema de Controle do Espaço Aéreo (CISCEA), além de equipamentos fornecidos pelo
programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD)
para apoiar o
desenvolvimento um laboratório de ensaios de medições de antenas transmissoras e
receptoras, onde seu principal objeto de trabalho é uma câmara anecóica, em condições
operacionais de uso. Nessa são realizadas medições de ganho, polarização e diagramas
de irradiação de sistemas irradiantes na faixa de freqüências de 2 GHz a 23 GHz.
Esse laboratório presta serviços a empresas de telecomunicações de pequeno e médio
porte da região, oferecendo serviços a um custo reduzido e adequados a suas
necessidades, além de apoiar a atividade de pesquisa e desenvolvimento dos vários
institutos integrantes do CTA na área de sistemas eletromagnéticos irradiantes.
5.4.1 Objetivos
A capacitação do laboratório é caracterizada pela avaliação na câmara anecóica, que
consiste em avaliação das características dos instrumentos e dos cabos de
radiofreqüência. Ainda nos trabalhos de capacitação do laboratório destaca-se a
implantação do sistema da qualidade laboratorial para atendimento aos requisitos da
norma NBR ISO/IEC 17025. São elaborados procedimentos de ensaios que atendam aos
requisitos normalizados e avaliação da incerteza dos ensaios.
Para maiores informações acessar as home-pages: www.ifi.cta.br,
ou entrar em contato com o [email protected] .
5.4.2 Contrapartida
Toda a estrutura do LDI/IFI/CTA poderá ser utilizada pela rede, desde que regras de
utilização sejam convencionadas, os equipamentos sejam operados por nossos técnicos
e que os recursos acima solicitados acima sejam disponibilizados para o IFI/LDI
(R$ 1.500.000,00)
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6. Recursos
Despesas acessórias de importação
Desembaraço alfandegário
R$ 200.000,00
OUTRAS DESPESAS C/ SERV. TERCEIROS (PJ)
Reformas
--------------------------------
manutenção e calibração de equipamentos, manutenção
das instalações, taxas de importação de equipamentos,
certificação ISO 17025, aquisição de normas e outros
serviços
R$ 180.000,00
EQUIPAMENTO E MAT. PERMANENTE IMPORT.
Termômetro Fluoróptico
US$ 18.000,00
Medidor de potencia de RF e acessórios (power meter)
US$ 30.000,00
Sensores de RF 200 MHz – 40 GHz e acessórios
US$ 20.000,00
Amplificador de RF e acessórios
US$ 90.000,00
Câmara de calibração de sensores de RF e acessórios
US$
200.000,00
Receptor de campos da empresas Rohde and Schwarz
Euro
65.000,00
Analisador de espectro FSH6 da Rohde and Schwarz e
acessórios
Euro
18.000,00
10 dosímetros de AF da EMDEX e acessórios
US$ 20.000,00
10 dosímetros de BF da EMDEX e acessórios
EQUIPAMENTO E MAT. PERMANENTE NACIONAL
Sistema de controle e automação
R$ 25.000,00
DESPESAS DE LOCOMOÇÃO
Passagens aéreas e terrestres, alimentação e estadia, para
participação em reuniões, ensaios de campo e participação
em congressos e eventos nacionais e internacionais.
R$ 90.000,00
TOTAL (R$) ( 1 US$ = R$ 2,40, 1 EURO = 1.2 US$)
1.641.240,00
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7.
PRAZOS/CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO
O prazo de execução do referido projeto é de 24 meses.
9Criar infra-estrutura básica
1o Tri 2o Tri 3o Tri 4o Tri 5o Tri 6o Tri 7o Tri 8o Tri
9 Disseminar normas e
procedimentos
1o Tri 2o Tri 3o Tri 4o Tri 5o Tri 6o Tri 7o Tri 8o Tri
9 Integrar especialistas e
laboratórios
1o Tri 2o Tri 3o Tri 4o Tri 5o Tri 6o Tri 7o Tri 8o Tri