tcc - trabalho final-1

UFPA

“ESTUDO DE CASOS PARA LIMITAÇÃO A EXPOSIÇÃO, DO CORPO HUMANO, A CAMPOS

ELÉTRICOS, MAGNÉTICOS E ELETROMAGNÉTICOS NA FAIXA DE

RADIOFREQUÊNCIAS ENTRE 9 kHz E 300 GHz”

THYAGO DE OLIVEIRA BRAUN GUIMARÃES

2º SEMESTRE DE 2006

CENTRO TECNOLÓGICO UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO GUAMÁ BELÉM – PARÁ

II

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

CENTRO TECNOLÓGICO

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

Thyago de Oliveira Braun Guimarães

ESTUDO DE CASOS PARA LIMITAÇÃO A EXPOSIÇÃO, DO CORPO HUMANO, A CAMPOS

ELÉTRICOS, MAGNÉTICOS E ELETROMAGNÉTICOS NA FAIXA DE

RADIOFREQUÊNCIAS ENTRE 9 kHz E 300 GHz

Trabalho submetido ao Colegial do curso de Engenharia Elétrica para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista opção Telecomunicações. Orientador: Carnot Luiz Braun Guimarães

Belém 2007

IV

Thyago de Oliveira Braun Guimarães ESTUDO DE CASOS PARA LIMITAÇÃO A EXPOSIÇÃO, DO CORPO HUMANO, A CAMPOS ELÉTRICOS, MAGNÉTICOS E ELETROMAGNÉTICOS NA FAIXA DE RADIOFREQUÊNCIAS ENTRE 9 kHz E 300 GHz Este Trabalho foi julgado em 01/03 adequado para obtenção do Grau de Engenheiro Eletricista – Opção TELECOMUNICAÇÕES, e aprovado na sua forma final pela banca examinadora que atribuiu o conceito EXCELENTE. Belém, 2007.

______________________________________ Eng. Carnot Luiz Braun Guimarães

ORIENTADOR

______________________________________ Prof. Dr. Gervásio Protássio dos S. Cavalcante

CO – ORIENTADOR

______________________________________ Prof. Dr. Ronaldo Zampolo

MEMBRO DA BANCA EXAMINADORA

_________________________________________________ Prof. Dr. Orlando Fonseca Silva

COORDENADOR DO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

V

“Dedico este trabalho a Deus, que

está ao meu lado em todos os momentos de

minha vida.”

VI

AGRADECIMENTOS

Agradeço a todos que me ajudaram,

diretamente e indiretamente, no

desenvolvimento deste trabalho, à minha

família, que sempre me apóia, meu pai, com

sua experiência e garra, minha mãe, com seus

conselhos e princípios, minha irmã, com sua

alegria e emoção, á minha namorada,

companheira e amiga, que sempre esteve ao

meu lado em todos os momentos, a meu tio e

padrinho, que me ajudou com conhecimento e

dedicação, aos meus professores, que guiaram

meus caminhos à sabedoria, à família

Universidade Federal do Pará, a qual me deu

todo o suporte para está árdua caminhada, aos

meus companheiros de trabalho, que com

experiência e atenção aguçaram ainda mais

minha vontade de ser um profissional eficiente

e eficaz e finalmente aos meus parentes e

amigos, que sempre deram força nos

momentos em que mais precisei.

VII

RESUMO

O presente trabalho tem como objetivo mostrar a aplicação dos limites de exposição à

população em geral e ocupacional, dos campos elétricos, magnéticos e densidade de potência,

os quais são originados de fontes de radiação não-ionizante como, estações de rádio base,

estações de radiopropagação de sons e imagens e estações de radiopropagação em freqüência

modulada. São apresentados conceitos da teoria eletromagnética e da interação das ondas

eletromagnéticas com a matéria, como também um histórico das normas e limites existentes

em alguns paises. No Brasil esses valores limites são fornecidos e regulados pela resolução

303 de 2002 da Agência Nacional de Telecomunicações – ANATEL, a qual teve como base

as diretrizes para limitação da exposição a campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos

variáveis no tempo (até 300 GHz) da Comissão Internacional de Proteção à Radiação Não-

Ionizante – ICNIRP. Com a utilização de um equipamento de medição de campo, o qual

seleciona faixas de freqüências para medição, foram realizadas medidas dos campos elétricos,

campos magnéticos e densidade de potência de locais de grande interesse público. Também

foram calculados os valores de campo e de densidade de potência destes locais. Como

considerações finais, tem-se um comparativo dos valores medidos e calculados, com os

limites atribuídos para cada serviço e tipo de usuário.

Palavras-chave: Limites de exposição; Radiação não-ionizante; População em geral;

População ocupacional; Campo elétrico; Campo magnético; Densidade de

potência.

VIII

ABSTRACT

The present work has as objective to show the application of the limits of exposition to

the population in general and occupational, of the electric fields, magnetic and density of

power, which are originated from sources of non-ionizing radiation, as radio stations base,

stations of broadcast of sounds and images and stations of broadcast in frequency modulate.

Concepts of the electromagnetic theory and the interaction of the electromagnetic waves with

the substance are presented, as also an existing description of the norms and limits in some

places. In Brazil, these boundary-values are supplied and regulated for resolution 303 of 2002

of the National Agency of Telecommunications - ANATEL, which had as base the guidelines

for limitation of the exposition the electric fields, magnetic and electromagnetic variable in

the time (up to 300 GHz) of the International Commission to Non-Ionizing Radiation

Protection - ICNIRP. With the use a measurement equipment of field, which selects bands of

frequencies for measurement, they had been carried through measured of the electric fields,

magnetic fields and density of power in places about great public interest. Also the values of

field and density of power in these places had been calculated. As conclusion, a comparative

degree of the measured and calculated values is had, with the limits attributed for each service

and type of user.

Key-Words: Limits of exposition; Non-Ionizing radiation; Population in general;

Occupational population; Electric field; Magnetic field; Density of power.

IX

LISTA DE TABELAS

TABELA 3.1 – Valores de Máxima Exposição Permitida (MPE) para campos

eletromagnéticos, para ambientes não controlados indicados nas normas ANSI/IEEE C95.1-

1991...........................................................................................................................................38

TABELA 3.2 – Níveis de referência para exposição a RNI em ambientes controlados e não

controlados................................................................................................................................40

TABELA 3.3 – Restrições Básicas para exposição a CEMRF, na faixa de radiofreqüências

entre 9 kHz e 10 GHz................................................................................................................43

TABELA 3.4 – Restrições Básicas para densidade de potência, para radiofreqüências entre 10

GHz e 300 GHz.........................................................................................................................44

TABELA 5.1 – Cálculo da distância para uma pessoa a 120 m da estrutura no Ponto 01 (800

MHz Amazônia ........................................................................................................................58

TABELA 5.2 – Cálculo de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico no

Ponto 01 (800MHz Amazônia Celular)....................................................................................58

TABELA 5.3 – Valores de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico

(800MHz Amazônia

Celular)......................................................................................................................................59


(900MHz Amazônia

Celular)......................................................................................................................................60


(1800MHz Amazônia

Celular)......................................................................................................................................61


(900MHz TIM).........................................................................................................................62


(1800MHz TIM).......................................................................................................................63


(900MHz OI)............................................................................................................................64


(1800MHz OI)...........................................................................................................................65

X

TABELA 5.10 – Cálculo da distância para uma pessoa em um apartamento do edifício ao

lado da estação..........................................................................................................................69

TABELA 5.11 – Cálculo de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico do

sistema irradiante de radiodifusão de sons e imagens da TV Liberal.......................................70

TABELA 5.12 – Valores de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico (TV

Liberal)......................................................................................................................................70

TABELA 5.13 – Cálculo da distância para uma pessoa em um apartamento do edifício ao

lado da estação..........................................................................................................................71

TABELA 5.14 – Cálculo de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico do

sistema irradiante de radiodifusão sonora em FM da FM Liberal............................................71

TABELA 5.15 – Valores de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico (FM

Liberal)......................................................................................................................................72

TABELA 5.16 – Cálculo de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico das

antenas indoor de 1800 MHz....................................................................................................75

TABELA 5.17 – Resultado dos cálculos e medições de densidade de potência, campo

magnético e campo elétrico das antenas indoor em 1800 MHz da Amazônia Celular.............76

XI

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 2.1 – Circuito equivalente de uma antena receptora.................................................26

FIGURA 2.2 – Constante dielétrica relativa do sangue em função da freqüência...................32

FIGURA 2.3 – Condutividade específica do sangue em função da freqüência....................... 33

FIGURA 2.4 – Variação da profundidade de penetração em tecidos com a freqüência..........34

FIGURA 2.5 – Aquecimento relativo dos músculos e gordura em função da freqüência........35

FIGURA 3.1 – Limites de exposição a campo elétrico e densidade de potência em função da

freqüência de acordo com a Resolução 303 da ANATEL........................................................41

FIGURA 3.2 – Níveis de referência para exposição a campos elétricos variáveis no tempo.. 42

FIGURA 3.3 – Níveis de referência para exposição a campos magnéticos variáveis no

tempo.........................................................................................................................................42

FIGURA 4.1 – Limites para exposição a campos elétricos, para radiofreqüências acima de

100 kHz.....................................................................................................................................46

FIGURA 4.2 – Foto do Analisador de Espectro e da Sonda Isotrópica....................................49

FIGURA 5.1 – Planta de localização das estações e dos pontos de medição do primeiro

caso............................................................................................................................................50

FIGURA 5.2 – Cálculo do ângulo .........................................................................................57

FIGURA 5.3 – Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 800MHz da Amazônia

Celular.......................................................................................................................................60


Celular.......................................................................................................................................61


Celular.......................................................................................................................................62

FIGURA 5.6– Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 900MHz da TIM.........63

FIGURA 5.7 – Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 1800MHz da TIM......64

FIGURA 5.8 – Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 900MHz da OI...........65

FIGURA 5.9 – Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 1800MHz da OI.........66

FIGURA 5.10 – Planta de localização das estações e dos pontos de medição do segundo

caso............................................................................................................................................67

FIGURA 5.10 – Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 174MHz – 180MHz da

TV Liberal.................................................................................................................................70

XII

FIGURA 5.11 – Gráfico com os valores de campo elétrico da freqüência 97,5MHz da FM

Liberal.......................................................................................................................................72

FIGURA 5.12 – Planta de Localização das micro-células e dos pontos de medição do terceiro

caso...........................................................................................................................................73


Celular.......................................................................................................................................76

XIII

LISTA DE QUADROS

QUADRO 2.1 – Espectro de Radiofreqüências........................................................................29

QUADRO 2.2 – Freqüências e os principais efeitos biológicos...............................................30

QUADRO 5.1 – Dados da estação do primeiro caso (800MHz Amazônia Celular)................51

QUADRO 5.2 – Dados da estação do primeiro caso (900MHz Amazônia Celular)................52

QUADRO 5.3 – Dados da estação do primeiro caso (1800MHz Amazônia Celular).............52

QUADRO 5.4 – Dados da estação do primeiro caso (900MHz TIM)......................................53

QUADRO 5.5 – Dados da estação do primeiro caso (1800MHz TIM)....................................53

QUADRO 5.6 – Dados da estação do primeiro caso (900 MHz OI)........................................53

QUADRO 5.7 – Dados da estação do primeiro caso (1800 MHz OI)......................................54

QUADRO 5.8 – Dados da estação do segundo caso (174 – 180 MHz TV Liberal).................68

QUADRO 5.9 – Dados da estação do segundo caso (97,5MHz FM Liberal)..........................68

QUADRO 5.10 – Dados das micro-células do terceiro caso (1800MHz Amazônia Celular)..75

XIV

LISTA DE SIGLAS

ABRICEM Associação Brasileira de Conformidade Eletromagnética

AM Amplitude Modulada

ANATEL Agência Nacional de Telecomunicações

ANSI American National Standards Institute

BWFN Beamwidth Between First Nulls

CEM Campos Elétricos, Magnéticos e Eletromagnéticos

CEMRF Campos Elétricos, Magnéticos e Eletromagnéticos, na faixa de

Radiofreqüências, entre 9 kHz e 300 GHz.

EHF Extremely High Frequency

EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power – Potência Equivalente Isotropicamente

Irradiada

ELF Extremely Low Frequency

EMF Electric and Magnetic Fields

EMR Electric and Magnetic Radiation

ERB Estação Rádio Base

FM Freqüência Modulada

HF High Frequency

ICNIRP Internacional Commission on Non-Ionizing Radiation Protection

IEEE The Institute of Electrical and Electronics Engineers

INIRC Internacional Non-Ionizing Radiation Committee

IRPA International Radiation Protection Association

LF Low Frequency

MF Medium Frequency

MPE Máxima Exposição Permissível

OIT Organização Internacional do Trabalho

OMS Organização Mundial de Saúde

RF Radiofreqüência

RMS Root Mean Square

RNI Radiação Não Ionizante

SAR Specific Absorption Rate

SHF Super High Frequency

XV

SLF Super Low Frequency

TV Televisão

UHF Ultra High Frequency

ULF Ultra Low Frequency

UNEP United Nations Environmental Programme

VHF Very High Frequency

VLF Very Low Frequency

XVI

SUMÁRIO

1 – INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 18

2 – CONCEITOS BÁSICOS................................................................................................ 20

2.1 – Teoria Eletromagnética............................................................................................ 20

2.1.1 – Potência de irradiação ..................................................................................... 20

2.1.2 – Diretividade...................................................................................................... 21

2.1.3 – Ganho............................................................................................................... 23

2.1.4 – Impedância de uma antena ............................................................................... 23

2.1.5 – Antena em um Enlace de Comunicações ........................................................... 25

2.2 – Espectro de Radiofreqüência ................................................................................... 28

2.3 – Interação dos Campos Elétricos, Magnéticos e Eletromagnéticos com a Matéria ..... 29

2.3.1 – Materiais Dielétricos ........................................................................................ 31

2.3.2 – Constante Dielétrica dos tecidos....................................................................... 31

2.3.3 – Condutividade Específica dos Tecidos .............................................................. 32

2.3.4 – Profundidade de Penetração............................................................................. 33

2.3.5 – Taxa de Absorção Específica ............................................................................ 34

3 – NORMAS E LIMITES DE EXPOSIÇÃO A CAMPOS ELÉTRICOS, MAGNÉTICOS E

ELETROMAGNÉTICOS .................................................................................................... 37

3.1 – Norma ANSI/IEEE.................................................................................................. 38

3.2 – Norma ICNIRP........................................................................................................ 39

3.3 – Norma Nacional ...................................................................................................... 40

4 – DIRETRIZES GERAIS PARA A MEDIÇÃO................................................................ 45

4.1 – Escolha dos Pontos.................................................................................................. 45

4.2 – Procedimentos de Medição ...................................................................................... 45

4.3 – Procedimentos em Campo ....................................................................................... 48

4.4 – Instrumento utilizado............................................................................................... 49

5 – ESTUDO DE CASOS.................................................................................................... 50

5.1 – Caso 1: Compartilhamento de estrutura por operadoras de celular ........................... 50

5.1.1 – Limites de campo elétrico, magnético e densidade de potência de cada faixa de

freqüência, das operadoras do CASO 01. ..................................................................... 54

XVII

5.1.2 – Cálculo e medição dos níveis de campo elétrico, magnético e densidade de

potência nos quatro pontos, considerando a contribuição de cada setor de todas as

operadoras. .................................................................................................................. 56

5.1.2.1 – Faixa de 800 MHz da operadora Amazônia Celular.................................... 59

5.1.2.2– Faixa de 900 MHz da operadora Amazônia Celular..................................... 60

5.1.2.3 – Faixa de 1800 MHz da operadora Amazônia Celular.................................. 61

5.1.2.4 – Faixa de 900 MHz da operadora TIM......................................................... 62

5.1.2.5 – Faixa de 1800 MHz da operadora TIM....................................................... 63

5.1.2.6 – Faixa de 900 MHz da operadora OI............................................................ 64

5.1.2.7 – Faixa de 1800 MHz da operadora OI.......................................................... 65

5.1.3 – Considerações sobre os valores encontrados para o caso 01. ........................... 66

5.2 – Caso 2: Local multi-usuários (Transmissora de TV e Rádio FM) ............................. 66


freqüência, das operadoras do CASO 02. ..................................................................... 68


potência originados da antena de radiodifusão de sons e imagens da operadora TV

Liberal na faixa de 174 MHz a 180 MHz ...................................................................... 69


potência originados da antena de radiodifusão sonora em freqüência modulada da

operadora FM Liberal na freqüência de 97,5 MHz....................................................... 71

5.2.4 – Considerações sobre os valores encontrados para o caso 02. ........................... 72

5.3 – Caso 3: Micro células celulares................................................................................ 73

5.3.1 – Antena celular indoor da operadora Amazônia Celular na faixa de 1800 MHz . 74

5.3.2 – Considerações sobre os valores encontrados para o caso 03 ............................ 77

6 – CONSIDERAÇÕES FINAIS ......................................................................................... 78

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................................. 79

18

1 – INTRODUÇÃO

Há muito tempo se discute sobre os prováveis efeitos da radiação não-ionizante nos

seres humanos, tendo como principal fonte às estações transmissoras de radiocomunicação de

serviços de telecomunicações, vários países desenvolveram pesquisas e criaram legislações

próprias relacionadas a este assunto, neste trabalho será mostrada a legislação vigente em

alguns locais do mundo, incluindo o Brasil, tendo como enfoque principal, os valores do nível

de campo elétrico, magnético e densidade de potência que a população recebe em

determinados locais da região metropolitana de Belém.

Em 1974, a Associação Internacional de Proteção a Radiações (Internacional

Radiation Protection Association (IRPA)) organizou uma equipe de trabalho sobre Radiação

Não-Ionizante (RNI), a qual começou a investigar problemas originados pelos vários tipos de

RNI, três anos mais tarde esta equipe tornou-se a Comissão Internacional de Radiações Não

Ionizantes (International Non-Ionizing Radiation Committee (INIRC)).

A Divisão de Saúde Ambiental da Organização Mundial de Saúde (OMS) e a

IRPA/INIRC desenvolveram juntas vários documentos contendo critérios de saúde, como

parte do Programa de Critérios de Saúde Ambiental da OMS, patrocinado pelo Programa

Ambiental das Nações Unidas (United Nations Environmental Programme (UNEP)). Cada

documento inclui uma visão geral das características físicas, técnicas de medição e

instrumentação, fontes e aplicações de RNI. Estes critérios proporcionaram uma base de

dados científica para posterior desenvolvimento dos limites de exposição e dos procedimentos

relacionados a RNI.

No ano de 1992, em substituição a IRPA/INIRC, foi criada uma nova organização

científica internacional independente, a Comissão Internacional de Proteção contra as

Radiações Não-Ionizantes (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection

(ICNIRP)), a qual tem como funções investigar os perigos que podem ser associados com as

diferentes formas de RNI, desenvolver diretrizes internacionais sobre limites de exposição a

RNI e também tratar de todos os aspectos da proteção a RNI.

Em 1998, a ICNIRP, anunciou as diretrizes que recomendam os limites de exposição à

Radiofreqüência, fornecendo grandes perspectivas de proteção para a população mundial.

Essas diretrizes vêm sendo amplamente adotadas em muitos países, se tornando padrões de

segurança mundial.

19

No Brasil, a ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações) é o órgão que

regulamenta o limite de exposição a RNI, o qual aderiu às normas do ICNIRP, como base

para sua regulamentação nacional. Essas normas de exposição internacionais foram

elaboradas com a finalidade de proteger os vários segmentos da população contra todos os

danos identificados, os quais são causados pela energia de radiofreqüência (RF). Cada país

adota níveis e limites próprios ou estabelecidos, à exposição de RF, de acordo com pesquisas

realizadas.

No capítulo 2 do presente trabalho será mostrada uma revisão da teoria

eletromagnética com descrição de alguns conceitos básicos e apresentação de fórmulas

fundamentais, serão apresentadas também considerações sobre a interação da radiação não-

ionizante com o corpo humano. O capítulo 3 mostrará algumas normas e limites de exposição

a campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos originados de radiofreqüências. No

capítulo 4 serão apresentadas diretrizes gerais para as medições. O capítulo 5 apresentará os

procedimentos para os cálculos dos valores de campos elétricos, magnéticos e densidade de

potência das situações escolhidas para medição, apresentará também os valores medidos e

comparações desses valores calculados e medidos, com os limites atribuídos para cada serviço

de telecomunicação em questão, enfocando o atendimento aos níveis de exposição da

população geral e ocupacional à radiação não-ionizante Como parte final do trabalho teremos

conclusões a respeito da importância da abordagem do tema do presente trabalho assim como

sugestões de trabalhos futuros com o assunto em questão.

20

2 – CONCEITOS BÁSICOS

Para determinação dos níveis de referência de campo elétrico, campo magnético e da

densidade de potência, da radiação não-ionizante e apresentação da legislação vigente em

muitos paises, incluindo o Brasil, faz-se necessário uma revisão da teoria eletromagnética,

com a descrição de alguns conceitos fundamentais e determinação de algumas fórmulas

importantes.

2.1 – Teoria Eletromagnética

2.1.1 – Potência de irradiação

Em sistemas de telecomunicações ponto-a-ponto é comum desejar focalizar a potência

de transmissão em uma determinada direção onde se localiza o receptor, isto é feito para que a

eficiência do sistema aumente, pois a potência nas direções não desejadas é reduzida, como

exemplo desses sistemas pode-se citar, enlaces de microondas, comunicações via satélite e

sistemas celulares com uso de antenas diretivas.

Em outras situações onde se deseja transmitir a potência igualmente em todas as

direções em um plano horizontal, não há a necessidade de focalização da potência como é o

caso de radiodifusão e sistemas celulares com uso de antenas omnidirecionais [21].

A diretividade e o ganho são dois parâmetros muito usados, eles fornecem o quanto a

densidade de potência (vetor de Poynting) irradiada por uma antena qualquer, aumenta em

relação à densidade de potência de irradiador isotrópico, quando ambos são alimentados com

a mesma potência de transmissão [21].

A potência irradiada por uma antena é dada pela integral da densidade de potência em

uma superfície esférica imaginária em torno da antena, ou seja, a potência Pr por uma antena

qualquer é:

21

drHEPr222 )|||(|

21

(2.1)

onde o elemento de ângulo sólido é, ddsend ..

Define-se intensidade de irradiação como:

´*)Re(21),( 2rrExHU (2.2)

A potência total irradiada é dada por:

dUPr ),( (2.3)

A potência média é dada por:

aver

rave

UP

PdUU

.44

),(41

(2.4)

2.1.2 – Diretividade

A diretividade de uma antena fornece o valor relativo da intensidade de irradiação,

),( U , da mesma em uma determinada direção, comparada com à intensidade de irradiação

de um radiador isotrópico ( aveU ) [21], e pode ser expressa pela razão:

22

2

4

´*).Re(21),(

),(),(

rP

rExH

rUr

U

UUD

raveave

22

2

2

2

|),(|4

|),(|41

|),(|

),(41

),(),(

FdF

F

dU

UDA

(2.5)

onde o ângulo sólido do feixe da antena é:

dFA2|),(| (2.6)

RmA

RmA

mA

PU

PdUU

dU

U

.

),(.

),(

O ângulo sólido do feixe de uma antena é o ângulo pelo qual toda a energia seria

irradiada se a intensidade de irradiação fosse constante e igual ao valor máximo Um [21], ou

seja:

AmR UP . (2.7)

A intensidade máxima da diretividade é dada por D,

Am

m

R

m

ave

m

UU

PU

UUD

4

4

A

D

4

(2.8)

onde

23

emA A

2

portanto:

emAD 2

4

(2.9)

2.1.3 – Ganho

Quando o transmissor entrega uma potência a uma antena, parte desta energia é

irradiada na forma de onda eletromagnética que chega até o receptor e a outra parte será

perdida na forma de calor como no caso das antenas filamentares, ou ainda devido à

desfocalização proveniente da rugosidade da superfície no caso das antenas parabólicas [21].

O ganho de uma antena é definido como:

eDG (2.10)

onde a eficiência ´e´ é dada por:

antena na entrada de Potênciaantena pela irradiada Potência

in

R

PPe (2.11)

O ganho está relacionado com a potência efetiva irradiada isotropicamente, levando

em consideração as perdas.

2.1.4 – Impedância de uma antena

24

Toda antena apresenta em seus terminais uma corrente e uma tensão, se pode definir e

calcular a impedância de entrada de uma antena como:

ininin jXRZ (2.12)

A resistência que relaciona a potência dissipada na forma de calor mais a potência

irradiada é Rin, que é dada pela soma da resistência de irradiação. A potência Pin, isto é, a

potência entregue à mesma antena é a soma da potência dissipada no fio da antena na forma

de calor mais a potência irradiada e pode ser expressa por [21]:

2||21

ininin IRP (2.13)

onde inI é o valor RMS da corrente na entrada da antena.

A potência de entrada é a soma da potência dissipada, Pohmica, e da potência irradiada,

Pr. Pode-se definir uma resistência hipotética, Rri, chamada de resistência de irradiação, a qual

está relacionada com a potência irradiada pela antena, esta potência pode ser representada

pela equação que relaciona a corrente com a resistência de irradiação, Rri, [21],

2||21

inrir IRP

A perda ôhmica no fio está relacionada com a resistência ôhmica pela equação:

2||21

inôhmicaôhmica IRP (2.14)

A equação (2.37), poderá ser escrita como:

22 ||21||

21

inôhmicainriôhmicarin IRIRPPP (2.15)

A resistência de irradiação, Rri, pode ser dada por:

25

2||2

in

rri I

PR (2.16)

A resistência, Rôhmica, pode ser dada por:

22 ||)(2

||2

in

rin

in

ôhmicaôhmica I

PPIPR

(2.17)

Pode-se calcular a eficiência de uma antena em função das resistências de irradiação e

da resistência ôhmica, a partir da equação (2.11):

22

2

||21||

21

||21

inôhmicainri

inri

ôhmicar

r

in

r

IRIR

IRe

PPP

PPe

Finalmente a eficiência é dada por:

in

ri

ôhmicari

ri

RR

RRRe

(2.18)

2.1.5 – Antena em um Enlace de Comunicações

Considera-se uma antena com impedância de entrada ininin jXRZ e impedância

de carga LLL jXRZ , como mostrado na (FIGURA 2.1) a corrente de entrada pode ser

dada por:

26

Linin ZZ

VI

(2.19)

FIGURA 2.1 – Circuito equivalente de uma antena receptora [21].

Quando há casamento de impedância, isto é, ininL jXRZ a potência transferida

para a carga é dada por:

Linr RIP 2||21

(2.20)

Quando desprezamos as perdas ôhmicas ( 0ôhmicaR ) e fazemos Lriin RRR ,

tem-se:

riri

riin

Linr

inin

RRVR

RVRIP

RVI

2

2

2

22

4||

21

)2(||

21||

21

2

ri

rms

rir R

VR

VP44

||21 22

(2.21)

Segue-se:

avri

rms

av

rem SR

VSPA

4

2

(2.22)

27

como zEV rmsrms . , logo tem-se a densidade de potência em função do campo elétrico:

2rms

avES (2.23)

Considerando uma antena com perdas, tem-se substituindo a equação (2.9) em (2.10),

tem-se

emAeG .42

(2.24)

definindo a área efetiva, Ae, como:

eme eAA (2.25)

eAG 2

4

(2.26)

Para uma antena isotrópica, pode-se calcular a densidade de potência em uma distância

r usando a expressão:

24 rPS T

ave (2.27)

onde PT é a potência de transmissão.

Para uma antena não isotrópica com diretividade DT na direção do máximo ganho, a

densidade de potência a uma distância r do transmissor, considerando as perdas do sistema, é

dada por:

T

TTave Lr

GPS.4 2

(2.28)

A potência efetiva irradiada isotropicamente (EIRP) é definida como:

28

T

TT

LGPEIRP (2.29)

Portanto, a densidade de potência será calculada pela equação (2.30):

2456,2.

rEIRPS

(2.30)

onde o valor 2,56 é o valor de fator de reflexão, que leva em conta a possibilidade de que

campos refletidos possam se adicionar em fase ao campo incidente direto [1].

Em se tratando de ondas planas a densidade de potência expressa em (2.30) se

relaciona com a intensidade de campo elétrico (E) e a intensidade de campo magnético (H)

[10], pela expressão:

22

.HES

(2.31)

onde é a impedância intrínseca do meio de propagação. Para o espaço livre 377 .

2.2 – Espectro de Radiofreqüência

Com a teoria eletromagnética desenvolvida na seção anterior, a definição de espectro

de radiofreqüências faz-se necessário. O espectro de radiofreqüência é a divisão e alocação

em faixas de freqüências dos serviços de telecomunicações existentes no mundo, ele foi

padronizado internacionalmente, os grupos de radiofreqüências, com os principais exemplos

de serviços e seus comprimentos de onda são fornecidos na TABELA 2.1:

29

FAIXA DESIGNAÇÃO PRINCIPAIS SERVIÇOS COMPRIMENTO DE ONDA

3kHz - 30kHz

VLF - Very Low Frequency

Radionavegação e Móvel Marítimo 100km - 10km

30kHz - 300kHz

LF - Low Frequency Telefone Fixo 10km - 1km

300kHz - 3MHz

MF - Medium Frequency Radiodifusão AM 1km - 100m

3MHz - 30MHz

HF - High Frequency Radioamador 100m - 10m

30MHz - 300MHz

VHF - Very High Frequency

Radiodifusão de Sons e Imagens (TV), e FM 10m - 1m

300MHz - 3GHz

UHF - Ultra High Frequency

Radiodifusão de Sons e Imagens (TV) e Móvel

Celular 1m - 100mm

3GHz - 30GHz

SHF - Super High Frequency

Enlace de Microondas e Via Satélite 100mm - 10mm

30GHz - 300GHz

EHF - Extremely High

Frequency

Transmissão Via Fibra Óptica 10mm - 1mm

QUADRO 2.1 – Espectro de Radiofreqüências [24].

2.3 – Interação dos Campos Elétricos, Magnéticos e Eletromagnéticos com a Matéria

Nesta seção serão apresentados alguns conceitos da interação dos campos elétricos,

magnéticos e eletromagnéticos com a matéria, onde os mesmos são provenientes de fontes de

radiação não-ionizante.

Para que a radiação eletromagnética possa produzir algum efeito, em um tecido ou em

qualquer outra substância é necessário que haja transferência de energia desta radiação para o

30

meio, e que esta energia seja absorvida. Os efeitos desta absorção no tecido humano são de

naturezas térmicas ou não térmicas, dependendo se os efeitos são devidos à decomposição de

calor ou devido à interação direta do campo com as substâncias, sem transferência

significativa de calor. Os fatores mais importantes, para a absorção das ondas são: constante

dielétrica, condutividade, geometria, e conteúdo de água do meio [11].

A TABELA 2.2 relaciona a freqüência e os principais efeitos biológicos em função da

penetração das ondas elétricas, magnéticas e eletromagnéticas no tecido humano.

FREQUENCIA COMPRIMENTO DE ONDA

LOCAL DE MAIOR EFEITO

PRINCIPAL EFEITO

BIOLÓGICO

> 10 GHz < 3 cm Pele Aquecimento

da superfície da pele

10 GHz 3 cm Pele

Aquecimento da pele com sensação de

calor

10 GHz – 3 GHz 3 cm – 10 cm

Camadas superficiais a pele e Lentes

dos olhos

Lentes dos olhos e

testículos são sensíveis

3 GHz – 1 GHz 10 cm – 30 cm Lentes dos olhos

Formação de cataratas e danos aos testículos

1.2 GHz – 150 MHz 25 cm – 200 cm Órgãos

internos

Prejuízos aos órgãos internos

por sobre-aquecimento

< 150 MHz > 200 cm - O corpo é transparente

QUADRO 2.2 – Freqüências e os principais efeitos biológicos [10].

31

2.3.1 – Materiais Dielétricos

Sabe-se que um material dielétrico não contém cargas livres capazes de se moverem

sob a ação de um campo elétrico externo aplicado. No entanto as cargas positivas e negativas

em moléculas dielétricas podem ser separadas pela ação do campo, ocorrendo isso, o material

fica polarizado. A relação entre a intensidade do campo elétrico E, em um material dielétrico

é dado por [11]:

PDE 0 (2.32)

onde 0 é a permissividade do vácuo, D é o vetor deslocamento, associado com cargas livres

e P é o vetor polarização, associado com as cargas de polarização.

Nos dielétricos de classe A, onde o material é isotrópico e homogêneo, P é paralelo a

E, onde EP 0 sendo a suscetibilidade elétrica. Dessa forma:

EDED

r 0

)1(0

(2.33)

onde r é a constante dielétrica relativa, ou coeficiente dielétrico. O valor de r varia com a

freqüência, a temperatura e com o material.

Uma equação similar descreve a relação entre a indução magnética B, em um meio

isotrópico, com o campo magnético externo H, tem-se:

HKB m 0 (2.34)

onde Km e 0 são a permeabilidade magnética relativa e a do vácuo, respectivamente.

2.3.2 – Constante Dielétrica dos tecidos

32

Os valores das constantes dielétricas de diferentes tecidos dependem da constituição

dos mesmos, da freqüência e em caso de moléculas polares, também da temperatura. Em

relação à água, que é uma molécula polar, a constante dielétrica relativa é 81 para baixas

freqüências, devido à inércia rotacional dos dipolos elétricos com o campo externo [11].

A constante dielétrica relativa do sangue é mostrada na FIGURA 2.2 em função da

freqüência.

FIGURA 2.2 – Constante dielétrica relativa do sangue em função da freqüência [14].

Nos tecidos gordurosos, a constante dielétrica é baixa, assim por exemplo a 900 MHz,

um tecido adiposo com 10% de água possui 4r enquanto com 50% de água o mesmo

tecido possui 12r . Devido a esta variação com a concentração de água é difícil prever o

comportamento dielétrico dos tecidos em experiências de laboratório. A dependência com a

temperatura é da ordem de 2% / ºC [11].

2.3.3 – Condutividade Específica dos Tecidos

A condutividade dos tecidos varia de forma significativa com a freqüência para

valores acima de 1 GHz, como se observa na FIGURA 2.3, para o sangue. Este gráfico mostra

o comportamento de tecidos com alto grau de água.

Em tecidos gordurosos, existe uma dependência linear entre o conteúdo de água e a

condutividade de 4 mS/cm enquanto para outro com 60% de água a condutividade é 40

mS/cm, valores estes que sempre variam com a freqüência [11].

33

FIGURA 2.3 – Condutividade específica do sangue em função da freqüência [14].

A potência absorvida por unidade de volume, Pa, por uma onda incidente com o campo

elétrico E e um tecido de condutividade , é dada por:

2|| 2EPa

(2.35)

Por exemplo, nos tecidos com 6% de água, à freqüência de 900 MHz, a condutividade

é cmmS /4 , com 60% de água tem-se, cmmS /40 . Desta forma para a mesma

intensidade da onda incidente, a potência absorvida é 10 vezes maior para os tecidos com

maior concentração de água [11].

2.3.4 – Profundidade de Penetração

Entende-se por Efeito Skin ou Efeito Pelicular , como sendo a profundidade em uma

substância na qual a amplitude da radiação é reduzida em 1/e (37%) do valor incidente, e a

densidade de potência, em 1/e2 ou seja a 13,5%, portanto 86,5% da energia é dissipada na

película de espessura [11].

Essa profundidade é função da substância e da freqüência da radiação incidente. A

FIGURA 2.4 mostra a dependência típica para os tecidos vivos, mostrando que diminui

com o aumento da freqüência. A relação entre a profundidade de penetração , com a

freqüência é dada por:

34

21

f

(2.36)

onde é a resistividade m. e é a permeabilidade magnética do tecido.

FIGURA 2.4 – Variação da profundidade de penetração em tecidos com a freqüência [14].

2.3.5 – Taxa de Absorção Específica

Uma das grandezas físicas de maior interesse na quantificação de limites básicos de

exposição às radiações eletromagnéticas é a Specific Absoption Rate (SAR) – Taxa de

Absorção Específica.

Essa grandeza representa a taxa de potência absorvida por unidade de massa e é dada

em watt por quilo kgW / e é usada em medidas ou cálculos de corpo-presente. Ela

representa a média espacial sobre toda a massa exposta a radiações de freqüências maiores

que 10 MHz, porque para freqüências menores o conceito de SAR perde o significado, visto

que os efeitos biológicos resultantes da exposição humana, são melhores correlacionadas com

as densidades de corrente resultantes no corpo [11].

A SAR é também considerada como sendo a variação no tempo do aumento da energia

absorvida, dW num elemento de volume dV de massa dm, e densidade , e é dado por:

35

2||2

ESAR

dVdW

dtd

dmdW

dtdSAR

(2.37)

onde é a condutividade da massa do corpo onde é absorvida a radiação.

Observa-se que a SAR é diretamente proporcional ao aumento local de temperatura,

responsável pelos efeitos térmicos, ou seja:

SARCdt

dT

p

1 [ºC/s] (2.38)

onde T é a temperatura e Cp é o calor específico do tecido [J/kg.ºC].

Para exposição do corpo inteiro, pode-se considerar a SAR média, porque em

diferentes locais como mãos, punhos, tornozelos e pés este valor de SAR é diferente, a SAR

será a relação entre a potência total absorvida pelo corpo e sua massa.

Na FIGURA 2.5, percebe-se que o aquecimento relativo, devido a SAR, é menor no

tecido gorduroso do que nos músculos, devido à diferença do conteúdo de água, portanto o

aquecimento do músculo decai exponencialmente com a penetração.

FIGURA 2.5 – Aquecimento relativo dos músculos e gordura em função da freqüência [14].

A dependência da freqüência da SAR pode ser dividida em três partes. Na região de

mais baixa freqüência, abaixo de 30 MHz, a energia de absorção diminui rapidamente com a

diminuição da freqüência. Os efeitos não térmicos são predominantes na região

principalmente de freqüências muito baixas (< 300 kHz).

36

Na região de ressonância, entre (30 MHz e 400 MHz), o tamanho do corpo e o

comprimento de onda são da mesma ordem de grandeza e por isso a absorção da radiação é

maior e os efeitos térmicos predominam.

Nas regiões de maiores freqüências, (> 400 MHz), é menor, a penetração da

radiação é menor, e pode ocorrer a produção de locais sobre-aquecidos em regiões do corpo,

como por exemplo, na cabeça.

37

3 – NORMAS E LIMITES DE EXPOSIÇÃO A CAMPOS ELÉTRICOS,

MAGNÉTICOS E ELETROMAGNÉTICOS

Com a teoria eletromagnética desenvolvida anteriormente, a apresentação do espectro

de radiofreqüências e com o conhecimento sobre os conceitos da interação dos campos

elétricos, magnéticos e eletromagnéticos com a matéria, tem-se um conjunto de informações,

as quais serão de muita importância para a apresentação da legislação vigente em muitos

países, incluindo o Brasil, mostrando os limites de exposição à radiação não-ionizante nos

mesmos.

As normas de exposição internacionais são elaboradas para proteger a população em

geral e os trabalhadores ocupacionais contra os danos da radiação não ionizante, proveniente

da radiofreqüência. A população ocupacionalmente exposta compreende adultos que estão

geralmente expostos a condições conhecidas e são treinados para estarem atentos aos riscos

potenciais e tomar as precauções apropriadas. Em contraste, o público em geral consiste de

pessoas de todas as idades e estados de saúde e pode incluir grupos ou indivíduos

particularmente suscetíveis. Em muitos casos, essas pessoas não têm consciência de sua

exposição aos campos eletromagnéticos (CEM). Além do que, não se pode esperar que

indivíduos do público em geral tomem precauções para minimizar ou evitar a exposição. É

sobre estas considerações que se baseia a adoção de restrições mais rigorosas para a exposição

do público em geral, do que para a população exposta ocupacionalmente.

As restrições aplicáveis a efeitos biológicos da exposição a CEM baseiam-se em

efeitos bem fundamentados sobre a saúde e são denominadas restrições básicas. Dependendo

da freqüência, as grandezas físicas usadas para especificar as restrições básicas sobre a

exposição a CEM variam, podem ser a densidade de corrente, a SAR ou a densidade de

potência. A proteção contra efeitos prejudiciais à saúde requer que estas restrições básicas não

sejam excedidas.

Níveis de referência de exposição são fornecidos para comparação com valores

medidos de grandezas físicas. A concordância com todos os níveis de referência, garante a

concordância com as restrições básicas. No caso dos valores medidos serem maiores do que

os níveis de referência, isso não significa necessariamente que as restrições tenham sido

excedidas, mas uma análise mais detalhada torna-se necessária para avaliar a concordância

com as restrições básicas.

38

Cada país adota normas e regulamentações sobre os níveis permitidos de exposição, de

acordo com pesquisas e níveis medidos. Devido a enormes diferenças entre as normas e a

crescente preocupação pública sobre os possíveis efeitos adversos da exposição a um número

e variedade crescentes de fontes de campos eletromagnéticos, a OMS através do

“International EMF Project” iniciou um programa em 1996 com previsão de conclusão neste

ano de 2007, com a finalidade de facilitar o desenvolvimento de padrões de seguranças

internacionais [22].

Internacionalmente, como já foi mencionado, cada país através de comitês formados

por órgãos governamentais e não governamentais elaborou sua norma e regulamentações

propondo determinados limites de segurança, alguns desses regulamentos e normas serão

apresentados a seguir.

3.1 – Norma 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 3kHz e 300GHz 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 [16].

A TABELA 3.1 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.

TABELA 3.1 Valores de Máxima Exposição Permitida (MPE) para campos eletromagnéticos, para ambientes não controlados

indicados nas normas ANSI/IEEE C95.1-1991 [22].

Densidade de Potência Tempo Médio

E H |E|²,S |H|² Faixa de Freqüência

Campo Elétrico (V/m)

Campo Magnético

(A/m) (mW/cm²) (minutos)

3kHz – 100kHz 61,4 163 100 1000000 6 6

39

100kHz - 1,34MHz 61,4 16,3/f 100 104/f² 6 6 1,34MHz – 3MHz 823,8/f 16,3/f 180/f² 104/f² f²/0,3 6 3MHz – 30MHz 823,8/f 16,3/f 180/f² 104/f² 30 6

30MHz – 100MHz 27,5 158,3/f1,668 0,2 94x104/f3,336 30 0,0636f1,337 100MHz – 300MHz 27,5 0,0729 0,2 30 30

300MHz – 3GHz - - f/1500 30 - 3GHz – 15GHz - - f/1500 9x104/f -

15GHz – 300GHz - - 10 616x103/f1,2 -

Considera-se que o valor de f é dado em Hz. Nas freqüências entre 100 kHz e 6 GHz,

os valores de MPE, para intensidade de campos eletromagnéticos, podem ser excedidos em

ambientes 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 1g de tecido

com o volume em forma de cubo), exceto para as 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). De acordo com a TABELA 3.1, os limites de SAR que a C95.1 especifica devem

ser tomados num período mínimo de 30 minutos, tanto para exposição global quanto para a

local [22].

3.2 – Norma ICNIRP

Em 1998, foram publicadas as diretrizes do ICNIRP 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, para investigar os possíveis danos

à saúde relacionados a RNI e apresentar as diretrizes que limitariam a exposição a RNI e

determinariam as medidas de proteção, a ICNIRP recebeu auxilio da OMS, do Programa

Ambiental das Nações Unidas e da Organização Internacional do Trabalho (OIT) e suporte de

alguns governos, como por exemplo, o da Alemanha [22].

A TABELA 3.2 apresenta os níveis de referencia para exposição a 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

40

exposição ocupacional, a qual ocorre em ambientes controlados e com utilização de

equipamentos de proteção.

TABELA 3.2 Níveis de referência para exposição a RNI em ambientes controlados e não controlados [15].

Ambiente Controlado (Exposição Ocupacional)

Faixa de Freqüência Campo Elétrico (V/m)

Campo Magnético

(A/m)

Indução Magnética

(mT)

Densidade de Potência

(W/m²)

0,065MHz – 1MHz 610 1,6/f 2/f - 1MHz – 10MHz 610/f 1,6/f 2/f -

10MHz – 400MHz 61 0,16 0,2 10 400MHz – 2GHz 3f1/2 0,008f1/2 0,01f1/2 f/40 2GHz – 300GHz 137 0,36 0,45 50

Ambiente Não Controlado (Exposição da População em Geral)

0,15MHz – 1MHz 87 0,73/f 0,92/f - 1MHz – 10MHz 87/f1/2 0,73/f 0,92/f -

10MHz – 400MHz 28 0,073 0,092 2 400MHz – 2GHz 1,375f1/2 0,0037f1/2 0,0046f1/2 f/200 2GHz – 300GHz 61 0,16 0,2 10

Considera-se que o valor de f é dado em Hz e que a SAR limiar é a mesma da C95.1,

para exposição de corpo inteiro (0,08 W/kg). A diferença é que, ao invés de ser 30 minutos no

tempo de exposição, a ICNIRP adota 6 minutos e o peso da amostra tomada passa a ser de

10g [22].

3.3 – Norma Nacional

No Brasil, a primeira proposta, a nível nacional, de normatizar a exposição a RNI

surgiu em julho de 1999, com a decisão da ANATEL de adotar, como referência provisória,

os mesmo limites propostos pela ICNIRP. O documento foi então traduzido para o português

pela Associação Brasileira de Compatibilidade Eletromagnética (ABRICEM). Em 02 de julho

de 2002 entrou em vigor a Resolução Nº 303 da ANATEL com o “Regulamento sobre

41

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

telecomunicação. O conteúdo deste regulamento 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

[10].

A FIGURA 3.1 ilustra os limites de campo elétrico (V/m) e de densidade de potência

(W/m²), para exposição ocupacional e da população em geral, em conformidade com a

resolução 303 da ANATEL.

FIGURA 3.1 – Limites de exposição a campo elétrico e densidade de potência em função da freqüência de acordo com a Resolução 303 da ANATEL [10].

42

FIGURA 3.2 – Níveis de referência para exposição a campos elétricos variáveis no tempo [15].

FIGURA 3.3 – Níveis de referência para exposição a campos magnéticos variáveis no tempo [15].

43

A TABELA 3.3 mostra as restrições básicas para exposição a CEMRF, na faixa de

radiofreqüências entre 9 kHz e 10 GHz. Na aplicação da mesma devem ser considerados

alguns aspectos como: a incógnita f é o valor da radiofreqüência, dada em hertz, as densidades

de corrente devem ser calculadas pela média tomada sobre uma seção transversal de 1 cm²

perpendicular à direção da corrente, para radiofreqüências até 100 kHz, as restrições básicas,

em valores de pico da densidade de corrente, podem ser obtidos multiplicando-se o valor

eficaz (RMS) por 2 , para emissões de sinais pulsados, com pulsos de duração tp, a

radiofreqüência equivalente a ser usada nas restrições básicas deve ser calculada pela

expressão f = 1/(2tp), todos os valores de SAR devem ter sua média temporal avaliada ao

longo de qualquer período de 6 (seis) minutos e no cálculo do valor médio da SAR localizada

deve ser utilizada uma massa de 10 (dez) gramas de tecido, sendo assim o valor máximo da

SAR deve ser inferior ao valor correspondente na TABELA 3.3 [4].

TABELA 3.3 Restrições Básicas para exposição a CEMRF, na faixa de radiofreqüências entre 9 kHz e 10 GHz [4].

Características de exposição

Faixa de Radiofreqüências

Densidade de

Corrente p/ cabeça e

tronco (mA/m²)

SAR - Média do

corpo inteiro (W/kg)

SAR - localizada cabeça e tronco (W/kg)

SAR - localizada membros (W/kg)

9kHz - 100kHz f/100 - - - 100kHz - 10MHz f/100 0,4 10 20 Exposição

Ocupacional 10MHz - 10GHz - 0,4 10 20 9kHz - 100kHz f/500 - - -

100kHz - 10MHz f/500 0,08 2 4 Exposição da população em

geral 10MHz - 10GHz - 0,08 2 4

A TABELA 3.4 apresenta as Restrições Básicas para limitação da exposição a

CEMRF para radiofreqüências entre 10 GHz e 300 GHz, em termos de densidade de potência

da onda plana equivalente. Na aplicação da mesma devem ser considerados alguns aspectos

como: os valores de densidade de potência da onda plana equivalente indicada, os quais

representam valores médios calculados sobre 20 cm² de qualquer área exposta e num período

qualquer de 68/f 1,05 m (f é a freqüência, em GHz) e as médias espaciais máximas dos valores

de densidade de potência da onda plana equivalente, calculadas sobre 1 cm² de qualquer área

exposta, não deve ser maior do que 20 vezes os valores indicados [4].

44

TABELA 3.4 Restrições Básicas para densidade de potência, para radiofreqüências entre 10 GHz e 300 GHz [4].

Características de exposição

Densidade de potência da onda plana equivalente

(W/m²)

Exposição Ocupacional 50

Exposição da população em geral 10

Os municípios como Campinas, São José dos Campos, Porto Alegre, Belo Horizonte,

Criciúma e outros, já estabeleceram legislação municipal relativa à emissão de RNI pelas

antenas transmissoras, de telefonia celular e de radiodifusão, como TV e FM [22].

45

4 – DIRETRIZES GERAIS PARA A MEDIÇÃO

4.1 – Escolha dos Pontos

Para escolha dos pontos de medição, é necessário, um estudo prévio, das informações

disponíveis sobre as estações objeto de avaliação. Este estudo inclui a estimativa teórica dos

campos elétricos e magnéticos e da densidade de potência esperados nos pontos mais

importantes e de maior exposição à radiação nos setores irradiados pelas antenas

transmissoras. Os pontos mais críticos são aqueles acessíveis ao público nas proximidades das

antenas emissoras e os situados nas direções de maior ganho das antenas.

4.2 – Procedimentos de Medição

Com base nas recomendações do ICNIRP, utilizada pela ANATEL, as seguintes

diretrizes gerais foram estabelecidas para a realização das medições:

Todas as medições devem ser efetuadas com equipamentos devidamente calibrados,

dentro das especificações do fabricante e devem abranger a faixa de radiofreqüências

de interesse. O equipamento utilizado para as medições é o medidor de faixa estreita

com a sonda isotrópica [4].

Na demonstração do atendimento aos limites de exposição por meio de medições,

devem-se considerar as incertezas e os erros especificados pelo fabricante do

instrumento utilizado [4].

A sonda isotrópica do equipamento deve ser posta em um local onde minimize o efeito

do corpo de qualquer pessoa próxima à mesma [18].

Para evitar acoplamentos capacitivos e mudança da impedância dos sensores, a sonda

deve ser mantida a uma distância segura de qualquer estrutura metálica ou outros

corpos, esta distância é de 3 vezes a maior dimensão do sensor [18].

46

No caso das estações de rádio base, a mesma deve estar com todos os seus canais RF

transmitindo no momento da medição. Se a medição não for realizada em horário de

tráfego intenso ocorrerá à necessidade de forçar a entrada de algumas portadoras para

que o tráfego nos demais canais se aproxime do máximo [18].

No caso de antenas omnidirecionais deve ser considerado pelo menos um ponto de

medição escolhido para maximização do sinal medido e, em caso de antenas

setorizadas, nas mesmas condições, um ou mais pontos de medição em um ou mais

setores [18].

Os valores de CEMRF medidos, quando utilizados para avaliação do atendimento aos

limites de exposição, tanto ocupacional quanto da população em geral, para

radiofreqüências até 10 GHz, devem ser a média temporal em qualquer intervalo de 6

(seis) minutos [4].

Na avaliação do atendimento aos valores de pico indicados na FIGURA 4.1, deve ser

determinado o valor máximo do campo elétrico no local que está sendo avaliado. O

valor assim obtido deve ser inferior aos limites estabelecidos na FIGURA 4.1. Este

valor pode ser superior aos valores constantes da TABELA 3.2, desde que o valor

médio da intensidade de campo, em qualquer período de 6 (seis) minutos, seja inferior

[4].

FIGURA 4.1 – Limites para exposição a campos elétricos, para radiofreqüências acima de 100 kHz [4].

47

Se forem efetuadas medições de faixa estreita, as componentes das polarizações

ortogonais dos campos devem ser medidas separadamente, para determinação do

campo total resultante. Em virtude das dimensões físicas das antenas normalmente

utilizadas e da necessidade de se medir campos próximos ao solo, cuidados adicionais

devem ser tomados ao se efetuar medidas de faixa estreita do nível médio do campo

espacial [4].

Em alguns casos, devido a reflexões e à distribuição do campo próximo a antenas, as

exposições a CEMRF não são uniformes ao longo do corpo do indivíduo exposto. O

requisito de que os campos sejam avaliados em termos da média espacial é uma

tentativa para compensar esta não uniformidade [4].

Mesmo exposições não uniformes podem ser avaliadas determinando-se a média

espacial das densidades de potência. Entretanto, casos de exposição excessivamente

não uniforme podem ocorrer, quando apenas uma determinada parte localizada do

corpo é exposta [4].

Na avaliação da exposição, nos casos em que ela não é uniforme, considera-se que os

limites da SAR localizada não serão excedidos se o valor de pico do campo elétrico,

no local sob análise, não exceder a 25 vezes os limites de exposição constantes da

TABELA 3.2, que são valores médios no espaço e no tempo [4].

Na realização de medições, a interação entre os CEMRF incidentes e o corpo da

pessoa efetuando as medições deve ser levada em consideração. Essa interação é mais

acentuada na faixa de radiofreqüências entre 30 MHz e 300 MHz, mas pode ocorrer

em todo o espectro. Essas interações campo-corpo podem levar a indicações errôneas

do campo real e exposição, que existiria sem o efeito perturbante do corpo [4].

Durante as medições para demonstrar o atendimento aos limites de exposição, áreas

altamente localizadas, com campos relativamente intensos, podem ser encontradas.

Estas áreas são conhecidas como pontos quentes e são normalmente encontradas nas

imediações de objetos condutores, pelo efeito de re-radiação, ou em áreas distantes de

objetos condutores, mas nas quais existe uma concentração de campos causada por

reflexões ou feixes estreitos produzidos por antenas diretivas de alto ganho. Os pontos

quentes normalmente levam a situações de exposição não uniforme [4].

A sonda a ser utilizada em uma determinada medição deve abranger a faixa de

freqüência que englobe as radiofreqüências das fontes emissoras relevantes. A

resposta da sonda pode ser plana para toda a faixa de radiofreqüências especificada ou

48

podem ser utilizadas sondas cuja resposta se ajuste à curva dos limites de exposição

dentro da faixa de radiofreqüências especificada. Estas últimas apresentam uma saída

que é diretamente proporcional à porcentagem do limite de exposição e são muito

úteis na avaliação de locais onde existam campos de diversas radiofreqüências [4].

Normalmente, o elemento interno de uma sonda para medição de CEMRF é sensível

aos campos elétrico e magnético. Os sensores das sondas fazem uso de diodos ou

termopares para detectar CEMRF e usualmente são parte de um conjunto incluindo

uma antena dipolo ou um laço [4].

Na realização de medições, deve ser obedecida distância mínima entre a fonte de

CEMRF a ser medida e a superfície mais próxima de um elemento interno da sonda,

que evite a interação ou o acoplamento entre os equipamentos medidor e emissor [4].

4.3 – Procedimentos em Campo

Antecedendo as medições propriamente ditas, cujos procedimentos e metodologias

foram descritos anteriormente, alguns passos devem ser seguidos. O primeiro é o

reconhecimento da estação transmissora. Esse reconhecimento começa pela verificação da

consistência dos dados disponíveis com as instalações encontradas em campo:

Mapa de localização da estação;

Dados da estação transmissora (torre, antenas, altura, setores, cálculo de EIRP por RF,

azimutes, etc.).

A confirmação da escolha dos pontos de medição passa pela avaliação sumária dos

campos eletromagnéticos presentes no local, com a sonda isotrópica, na área das antenas. Os

pontos preferenciais para a medição estão situados dentro dos lóbulos principais do diagrama

de irradiação horizontal e vertical da antena de transmissão ou em áreas pré-estabelecidas para

medição. A localização bem definida em relação ao diagrama de irradiação da antena facilita

estimar com maior precisão os valores esperados.

49

4.4 – Instrumento utilizado

Nas medições em questão, o instrumento utilizado em campo foi assim constituído:

Para medição seletiva em freqüência:

Analisador de Espectro Portátil FSH-3 e Sonda Isotrópica, de fabricação

Rohde & Schwarz. Especificações no site do fabricante.

FIGURA 4.2 – Foto do Analisador de Espectro e da Sonda Isotrópica.

50

5 – ESTUDO DE CASOS

Neste capítulo, serão calculados os níveis de campo elétrico, campo magnético e de

densidade de potência dos sistemas de telecomunicações em 3 (três) casos e ao final de cada

cálculo serão apresentados os resultados das medições em campo.

5.1 – Caso 1: Compartilhamento de estrutura por operadoras de celular

No primeiro caso, serão mostrados os níveis de campo elétrico, dos sistemas

irradiantes de cada operadora, que compartilham a mesma estrutura, os quais os moradores

próximos à estrutura e pessoas que transitam pelo local, recebem, os pontos escolhidos para

os cálculos e medições foram os de maior fluxo ou concentração de pessoas.

FIGURA 5.1 – Planta de localização das estações e dos pontos de medição do primeiro caso. FONTE: Google Maps.

PONTO 1

PONTO 2

PONTO 3

PONTO 4

ESTAÇÕES

51

Dados de localização da estrutura:

ENDEREÇO: Rodovia BR-316 Km 08, 1360.

COORDENADAS: Latitude: 01S22’03,79”.

Longitude: 48W22’19,93”.

ANTENAS: As antenas estão situadas em diferentes alturas da estrutura.

Todos os dados técnicos dos sistemas irradiantes das operadoras em questão foram

obtidos a partir de projetos de Radio Freqüência das Estações Radio Base junto às operadoras

e também no site da ANATEL.

Características técnicas do sistema irradiante da Amazônia Celular em 800 MHz:

SETORES 1 2 3

ANTENA DB848H90E-XY DB848H65E-SX DB848H90E-XY

FABRICANTE DECIBEL DECIBEL DECIBEL

ALTURA (m) 100 90 60

GANHO

MÁXIMO (dBi) 16,3 18,1 16,3

AZIMUTE

(graus) 50 160 300

CABO 7/8” 7/8" 7/8”

COMPRIMENTO

(m) 110 100 70

QUADRO 5.1 – Dados da estação do primeiro caso (800MHz Amazônia Celular) [2].


SETORES 1 2 3

ANTENA 739 666 739 666 739 666

FABRICANTE KATHREIN KATHREIN KATHREIN

ALTURA (m) 76 86 76

GANHO

MAXIMO (dBi) 16,2 16,2 16,2

52

AZIMUTE

(graus) 50 160 300

CABO 1 5/8” 1 5/8” 1 5/8”

COMPRIMENTO

(m) 80 80 80



SETORES 1 2 3

ANTENA 741 989 741 989 741 989


ALTURA (m) 76 86 60

GANHO

MAXIMO (dBi) 16,5 16,5 16,5

AZIMUTE

(graus) 50 160 300

CABO 1 5/8” 1 5/8” 1 5/8”

COMPRIMENTO

(m) 80 90 65


Características técnicas do sistema irradiante da TIM em 900 MHz:

SETOR 4

ANTENA 739 686

FABRICANTE KATHREIN

ALTURA (m) 98

GANHO

MAXIMO (dBi) 17,5

AZIMUTE

(graus) 160

CABO 1 5/8”

53

COMPRIMENTO

(m) 110 m

QUADRO 5.4 – Dados da estação do primeiro caso (900MHz TIM) [5].

Características técnicas do sistema irradiante da TIM em 1800 MHz:

SETORES 1 2 3

ANTENA 739 707 741 784 739 710


ALTURA (m) 67 m 58 m 41 m

GANHO

MAXIMO (dBi) 16,5 18 17,5

AZIMUTE

(graus) 330 90 240

CABO 1 5/8” 1 5/8” 1 5/8”

COMPRIMENTO

(m) 75 m 70 m 50 m

QUADRO 5.5 – Dados da estação do primeiro caso (1800MHz TIM) [5].

Características técnicas do sistema irradiante da OI em 900 MHz:

SETORES 2 3

ANTENA DB858DG90ESY DB858DG90ESY

FABRICANTE ANDREW ANDREW

ALTURA (m) 100 95

GANHO

MAXIMO (dBi) 17 17

AZIMUTE

(graus) 120 270

CABO 1 5/8” 1 5/8”

COMPRIMENTO

(m) 105 m 100 m

QUADRO 5.6 – Dados da estação do primeiro caso (900 MHz OI) [5].

54

Características técnicas do sistema irradiante da OI em 1800 MHz:

SETORES 1 2 3

ANTENA PCS-090 PCS-090 PCS-090

FABRICANTE ANDREW ANDREW ANDREW

ALTURA (m) 70 75 75

GANHO

MAXIMO (dBi) 17,5 17,5 17,5

AZIMUTE

(graus) 50 170 290

CABO 1 5/8” 1 5/8” 1 5/8”

COMPRIMENTO

(m) 75 80 80

QUADRO 5.7 – Dados da estação do primeiro caso (1800 MHz OI) [5].


freqüência, das operadoras do CASO 01.

Faixa de 800 MHz da operadora Amazônia Celular

E (V/m) H (A/m) S (W/m2)

Populacional 40,53 0,109 4,345

Ocupacional 88,43 0,235 21,725


E (V/m) H (A/m) S (W/m2)


Ocupacional 92,59 0,25 23,81

55


E (V/m) H (A/m) S (W/m2)


Ocupacional 128,16 0,342 45,625

Faixa de 900 MHz da operadora TIM

E (V/m) H (A/m) S (W/m2)


Ocupacional 92,83 0,247 23,94

Faixa de 1800 MHz da operadora TIM

E (V/m) H (A/m) S (W/m2)


Ocupacional 128,51 0,343 45,875

Faixa de 900 MHz da operadora OI

E (V/m) H (A/m) S (W/m2)


Ocupacional 92,7 0,25 23,875

Faixa de 1800 MHz da operadora OI

E (V/m) H (A/m) S (W/m2)


Ocupacional 127,46 0,34 45,125

A seguir, serão feitos cálculos dos campos elétricos, magnéticos e densidade de

potência em quatro locais diferentes, os quais recebem a irradiação dos sistemas de

56

telecomunicações de três operadoras de celular, que compartilham a mesma estrutura, cada

uma em sua respectiva faixa de freqüência.

5.1.2 – Cálculo e medição dos níveis de campo elétrico, magnético e densidade de potência

nos quatro pontos, considerando a contribuição de cada setor de todas as operadoras.

Dados de localização do Ponto 01:

ENDEREÇO: BR-316, km 9, calçada enfrente a Prefeitura de Ananindeua .




ENDEREÇO: Estrada Santana do Aura, Estacionamento do Hospital Anita

Jerosa.




ENDEREÇO: Rua Júlia Cordeiro, 62.




ENDEREÇO: BR-316, km 08, em frente ao Atacadão São Miguel.



57

Para calcular o valor de densidade de potência no nível do solo e conseqüentemente o

campo magnético e campo elétrico, tem-se de levar em consideração o ganho da antena que

varia de acordo com o ângulo horizontal e vertical, o cálculo do ângulo vertical será

demonstrado a seguir:

FIGURA 5.2 – Cálculo do ângulo [1].

Neste ângulo, a antena no diagrama de irradiação vertical, apresenta um determinado

ganho, esse valor de ganho é encontrado nas especificações de cada antena nos sites de seus

respectivos fabricantes, [3], [12] e [17]. Além disso, deve-se calcular a hipotenusa, que será à

distância ‘d’ utilizada na fórmula para o cálculo da densidade de potência. Portanto:

= arctan ((altura da antena ao solo – altura média pessoa) (distância da estrutura vertical

até a pessoa)) (5.1)

d2 = Cat.op2 + Cat.adj2

d2 = (altura da antena ao solo – altura da pessoa)2 + (distância da estrutura vertical até a

pessoa)2 (5.2)

Será apresentado a seguir um procedimento de cálculo para a faixa de 800 MHz da

operadora Amazônia Celular no ponto 01, o mesmo será utilizado como modelo em todos os

cálculos de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico, em cada ponto,

considerando todos os setores das operadoras. Nele serão descrito todos os parâmetros

utilizados, nota-se que os valores de ganho irão variar de acordo com o ângulo encontrado,

dependendo do setor da operadora e da distância da estrutura até o ponto de cálculo. Em

relação ao modelo de cálculo, será encontrado o valor de campo para cada setor de cada

operadora, esses valores serão somados, tendo como resultado um valor total referente a cada

r

Distância da estrutura vertical

58

operadora, em cada ponto determinado para as medições. Em seguida, serão apresentados os

valores medidos em campo com o medidor seletivo em freqüência, o qual seleciona a faixa de

freqüência de operação de cada operadora.

- Faixa de 800 MHz da operadora Amazônia Celular

Com as equações (5.1) e (5.2), tem-se:

TABELA 5.1

Cálculo da distância para uma pessoa a 120 m da estrutura no Ponto 01 (800 MHz Amazônia Celular)

SETOR 1 SETOR 2 SETOR 3Altura da antena ao solo(m) 100,00 90 60Altura média(m) 1,60 1,60 1,60Distância da antena ao indiv.(m) 120,00 120,00 120,00Ângulo alfa(º) 39,35 36,38 25,95Distância(m) 155,19 149,05 133,46

Com a equação (2.30), calcula-se:

TABELA 5.2 Cálculo de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico no Ponto 01 (800MHz Amazônia Celular)

PA R ÂM ETRO S 1 2 3

Potência M áxima do Rádio{W } 30,00 30,00 30,00Quantidade de Rádios 16,00 16,00 16,00Potência Total dos Rádios Pxm t {W } 480,00 480,00 480,00Perdas totais no Sistema Lsistema {dB} 6,74 6,53 5,89Perdas Totais no Sistema Isistem a {Linear} 4,72 4,50 3,88Ganho da Antena Gantena{dBi} -5,80 -33,50 -52,50Ganho da Antena Gantena{linear} 0,26 0,00 0,00eirp{W }=Pxm t x G antena / Isistem a 26,74 0,05 0,00

DEN SID AD E D E POTÊN CIA {W /m²} 0,00023 0,00000 0,00000CAM PO M A GN ÉTICO {A /m } 0,00077 0,00003 0,00000CAM PO ELÉTRICO {V /m } 0,29204 0,01284 0,00173

Somando a contribuição de todos os setores, tem-se no Ponto 01 para a faixa de 800

MHz da Amazônia Celular:

DENSIDADE DE POTÊNCIA {W/m²} 0,00025CAMPO MAGNÉTICO {A/m} 0,00081CAMPO ELÉTRICO {V/m} 0,30661

59

Com a utilização do medidor de faixa seletiva, tem-se:


A seguir, serão apresentados, em tabelas, os valores de campo elétrico calculados e

medidos para cada operadora em cada um dos quatro pontos determinados, e também gráficos

representando esses valores tendo como referência os limites de cada faixa de freqüência de

cada operadora.

5.1.2.1 – Faixa de 800 MHz da operadora Amazônia Celular

TABELA 5.3

Valores de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico (800MHz Amazônia Celular)

DENSIDADE DE POTÊNCIA (W/m²)

CAMPO MAGNÉTICO (A/m)

CAMPO ELÉTRICO (V/m)

CALCULADO PONTO 01 0,00025 0,00081 0,30661

MEDIDO PONTO 01 0,00021 0,00075 0,28169

CALCULADO PONTO 02 0,00017 0,00068 0,25560

MEDIDO PONTO 02 0,00016 0,00064 0,24210

CALCULADO PONTO 03 0,00013 0,00059 0,22156

MEDIDO PONTO 03 0,00002 0,00022 0,08288

CALCULADO PONTO 04 0,00012 0,00057 0,21677

MEDIDO PONTO 04 0,00012 0,00056 0,20978

60

1 2 3 410

-2

10-1

100

101

102

Ponto


Faixa de 800MHz da Amazônia Celular

MedidoCalculadoLimite

FIGURA 5.3 – Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 800MHz da Amazônia Celular.

5.1.2.2– Faixa de 900 MHz da operadora Amazônia Celular

TABELA 5.4





CALCULADO PONTO 01 0,00006 0,00040 0,15004

MEDIDO PONTO 01 0,00005 0,00037 0,13829

CALCULADO PONTO 02 0,00017 0,00068 0,25564

MEDIDO PONTO 02 0,00017 0,00066 0,24980

CALCULADO PONTO 03 0,00008 0,00045 0,16886

MEDIDO PONTO 03 0,0000004 0,00003 0,01106

CALCULADO PONTO 04 0,00022 0,00076 0,28565

MEDIDO PONTO 04 0,00008 0,00046 0,17237

61

1 2 3 410-2

10-1

100

101

102 Faxia de 900MHz da Amazonia Celular

Ponto



5.1.2.3 – Faixa de 1800 MHz da operadora Amazônia Celular

TABELA 5.5





CALCULADO PONTO 01 0,00005 0,00036 0,13578

MEDIDO PONTO 01 0,00003 0,00026 0,09930

CALCULADO PONTO 02 0,00024 0,00080 0,30334

MEDIDO PONTO 02 0,00006 0,00039 0,14678

CALCULADO PONTO 03 0,00007 0,00043 0,16197

MEDIDO PONTO 03 0,00002 0,00024 0,09195

CALCULADO PONTO 04 0,00038 0,00100 0,37788

MEDIDO PONTO 04 0,00001 0,00014 0,05348

62

1 2 3 410-2

10-1

100

101

102 Faixa de 1800MHz da Amazônia Celular

Ponto


LimiteCalculadoMedido


5.1.2.4 – Faixa de 900 MHz da operadora TIM

TABELA 5.6

Valores de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico (900MHz TIM)




CALCULADO PONTO 01 0,00001 0,00012 0,04575

MEDIDO PONTO 01 0,000001 0,00005 0,01723

CALCULADO PONTO 02 0,0000005 0,00004 0,01354

MEDIDO PONTO 02 0,00001 0,00016 0,06065

CALCULADO PONTO 03 0,000004 0,00010 0,03869

MEDIDO PONTO 03 0,000003 0,00009 0,03399

CALCULADO PONTO 04 0,00000003 0,00001 0,00313

MEDIDO PONTO 04 0,0000003 0,00009 0,03380

63

1 2 3 410-2

10-1

100

101

102

Ponto


Faixa de 900MHz da TIM


FIGURA 5.6– Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 900MHz da TIM.

5.1.2.5 – Faixa de 1800 MHz da operadora TIM

TABELA 5.7

Valores de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico (1800MHz TIM)




CALCULADO PONTO 01 0,00015 0,00063 0,23775

MEDIDO PONTO 01 0,00006 0,00040 0,15029

CALCULADO PONTO 02 0,00040 0,00103 0,38895

MEDIDO PONTO 02 0,00005 0,00038 0,14198

CALCULADO PONTO 03 0,00021 0,00074 0,28051

MEDIDO PONTO 03 0,00004 0,00033 0,12310

CALCULADO PONTO 04 0,00056 0,00122 0,46057

MEDIDO PONTO 04 0,00051 0,0117 0,43977

64

1 2 3 410-2

10-1

100

101

102

Ponto


Faixa de 1800MHz da TIM


FIGURA 5.7 – Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 1800MHz da TIM.

5.1.2.6 – Faixa de 900 MHz da operadora OI

TABELA 5.8

Valores de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico (900MHz OI)




CALCULADO PONTO 01 0,00022 0,00077 0,28897

MEDIDO PONTO 01 0,00018 0,00068 0,25782

CALCULADO PONTO 02 0,00003 0,00028 0,10569

MEDIDO PONTO 02 0,00002 0,00021 0,07770

CALCULADO PONTO 03 0,00012 0,00057 0,21606

MEDIDO PONTO 03 0,00008 0,00047 0,17872

CALCULADO PONTO 04 0,00008 0,00046 0,17297

MEDIDO PONTO 04 0,00007 0,00043 0,16248

65

1 2 3 410-2

10-1

100

101

102 Faixa de 900MHz da OI

Ponto



FIGURA 5.8 – Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 900MHz da OI.

5.1.2.7 – Faixa de 1800 MHz da operadora OI

TABELA 5.9

Valores de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico (1800MHz OI)




CALCULADO PONTO 01 0,00161 0,00207 0,77961

MEDIDO PONTO 01 0,00151 0,00200 0,75510

CALCULADO PONTO 02 0,00050 0,00115 0,43203

MEDIDO PONTO 02 0,00031 0,00090 0,34035

CALCULADO PONTO 03 0,00083 0,00148 0,55880

MEDIDO PONTO 03 0,00021 0,00075 0,28330

CALCULADO PONTO 04 0,00037 0,00099 0,37399

MEDIDO PONTO 04 0,00036 0,00098 0,37059

66

1 2 3 410-2

10-1

100

101

102 Faixa de 1800MHz da OI

Ponto



FIGURA 5.9 – Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 1800MHz da OI.

5.1.3 – Considerações sobre os valores encontrados para o caso 01.

No primeiro caso foram realizadas medições em torno de uma estrutura, na qual se

encontram três operadoras de telefonia celular cada uma em sua faixa de freqüência de

operação correspondente, foram coletados os valores de campo elétrico em quatro locais

distantes um dos outros, em horário de grande movimentação da população, das 10 horas às

12 horas do dia 03 de fevereiro de 2007, os resultados das simulações de cálculos e das

medições deram compatíveis e bem abaixo dos limites estabelecidos pela ANATEL. O

motivo da diferença entre os valores calculados e os medidos é que na hora em quem foram

realizadas as medições o tráfego das operadoras não era completo, ou seja, nem todos os

canais estavam ocupados transmitindo sinal, e os cálculos foram realizados a partir de um

tráfego completo, onde se simula que todos os canais estão transmitindo ao mesmo tempo.

5.2 – Caso 2: Local multi-usuários (Transmissora de TV e Rádio FM)

67

No segundo caso, a intenção é mostrar os níveis de campo elétrico de cada serviço de

telecomunicação da estrutura em questão, os quais os moradores do prédio ao lado da mesma,

recebem.

FIGURA 5.10 – Planta de localização das estações e dos pontos de medição do segundo caso. FONTE: Google Maps.

Dados de localização da estação de radiodifusão de sons e imagens:

ENDEREÇO: Av. Nazaré, 350.


Longitude: 48S29’22,30”.

ANTENAS: As antenas estão situadas à 123 metros do solo.

Características técnicas do sistema irradiante de radiodifusão de sons e imagens da TV

Liberal:

ANTENA TAB-2H FABRICANTE HARRIS ALTURA (m) 123 GANHO (dBi) 4,94

ESTAÇÕES

PONTO DE MEDIÇÃO

68

CABO HF 1 5/8CU2Y COMPRIMENTO

(m) 123

QUADRO 5.8 – Dados da estação do segundo caso (174 – 180 MHz TV Liberal) [6].

Dados de localização da estação de radiodifusão sonora em FM:

ENDEREÇO: Av. Nazaré, 350.


Longitude: 48S29’22,30”.

ANTENAS: As antenas estão situadas à 93 metros do solo.

Características técnicas do sistema irradiante de radiodifusão sonora da FM Liberal:

ANTENA FMB-4 FABRICANTE ANDREW ALTURA (m) 93 GANHO (dBi) 5,36

CABO 3 1/8CU2Y” COMPRIMENTO

(m) 93

QUADRO 5.9 – Dados da estação do segundo caso (97,5MHz FM Liberal) [7]


freqüência, das operadoras do CASO 02.

Estação de radiodifusão de sons e imagens da operadora TV Liberal

E (V/m) H (A/m) S (W/m2)

Populacional 28 0,073 2

Ocupacional 61 0,160 10

Estação de radiodifusão sonora em FM da operadora FM Liberal

69

E (V/m) H (A/m) S (W/m2)

Populacional 28 0,073 2

Ocupacional 61 0,160 10

A seguir, serão mostrados os resultados dos cálculos e das medições, de campo

elétrico, para dois serviços de telecomunicações cada um com sua respectiva faixa de

freqüência, tendo como ponto escolhido um apartamento do edifício na esquina da Av. Nazaré

com a Tv. Benjamin Constant, ao lado da estrutura da operadora.

Dados de localização do Ponto de medição do CASO 02:

ENDEREÇO: Av. Nazaré, Edifício Mirra, ap. 52, esquina com Tv. Benjamin

Constant.




originados da antena de radiodifusão de sons e imagens da operadora TV Liberal na faixa

de 174 MHz a 180 MHz


TABELA 5.10 Cálculo da distância para uma pessoa em um apartamento do edifício ao lado da estação

Altura da antena ao solo(m) 123,00Altura da pessoa ao solo(m) 30,00Distância da antena ao indiv.(m) 83,00Ângulo alfa(º) 48,25Distância(m) 124,65


70

TABELA 5.11 Cálculo de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico do sistema irradiante de radiodifusão de

sons e imagens da TV Liberal

PARÂMETROS 1Potência Máxima do Transmissor{W} 30000Perdas totais no Sistema Lsistema {dB} 2,50Perdas Totais no Sistema Isistema {Linear} 1,78Ganho da Antena Gantena{dBi} -0,30Ganho da Antena Gantena{linear} 0,93eirp{W}=Pxmt x Gantena / Isistema 15744,22


Tem-se no Ponto de medição para o CASO 02, na faixa de 174 MHz a 180 MHz da

TV Liberal: TABELA 5.12

Valores de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico (TV Liberal)

DENSIDADE DE

POTÊNCIA (W/m²)

CAMPO

MAGNÉTICO (A/m)

CAMPO ELÉTRICO

(V/m)

CALCULADO 0,20643 0,02340 8,82174

MEDIDO 0,14182 0,01940 7,31218

10

5

10

15

20

25

30Faixa de 174MHz - 180MHz da TV Liberal

Ponto



FIGURA 5.10 – Gráfico com os valores de campo elétrico da faixa de 174MHz – 180MHz da TV Liberal.

71


originados da antena de radiodifusão sonora em freqüência modulada da operadora FM

Liberal na freqüência de 97,5 MHz


TABELA 5.13

Cálculo da distância para uma pessoa em um apartamento do edifício ao lado da estação

Altura da antena ao solo(m) 93,00Altura da pessoa ao solo(m) 30,00Distância da antena ao indiv.(m) 83,00Ângulo alfa(º) 37,20Distância(m) 104,20


TABELA 5.14 Cálculo de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico do sistema irradiante de radiodifusão

sonora em FM da FM Liberal

PARÂMETROS 1Potência Máxima do Transmissor{W} 10000Perdas totais no Sistema Lsistema {dB} 1,51Perdas Totais no Sistema Isistema {Linear} 1,42Ganho da Antena Gantena{dBi} -8,10Ganho da Antena Gantena{linear} 0,15eirp{W}=Pxmt x Gantena / Isistema 1093,96


Tem-se no Ponto de medição para o CASO 02, na freqüência de 97,5 MHz da FM

Liberal:

72

TABELA 5.15 Valores de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico (FM)

DENSIDADE DE

POTÊNCIA (W/m²)

CAMPO

MAGNÉTICO (A/m)

CAMPO ELÉTRICO

(V/m)

CALCULADO 0,01435 0,00617 2,32538

MEDIDO 0,00414 0,00331 1,24933

0 1 20

5

10

15

20

25

30Freqüência de 97,5MHz da FM Liberal

Ponto



FIGURA 5.11 – Gráfico com os valores de campo elétrico da freqüência 97,5MHz da FM Liberal.

5.2.4 – Considerações sobre os valores encontrados para o caso 02.

No segundo caso foram realizadas medições próximas a uma estrutura, na qual se

encontram dois sistemas de telecomunicações, um sendo uma Transmissora de Radiodifusão

de Sons e Imagens e outro sendo uma Transmissora de Radiodifusão Sonora em Freqüência

Modulada, cada uma em sua respectiva faixa de freqüência de operação, foram coletados os

valores de campo elétrico dessas duas faixas em um apartamento do edifício vizinho a

estrutura, os resultados das simulações de cálculos e das medições deram compatíveis, porém

só um pouco abaixo dos valores limites de exposição sugeridos pela ANATEL. O motivo da

diferença entre os valores calculados e os medidos é a utilização de uma aproximação do

73

valor do ganho da antena no ponto em questão para efeito de cálculo. O mesmo foi

encontrado com o auxilio dos diagramas de irradiação das antenas em questão, na página da

Internet do fabricante.

5.3 – Caso 3: Micro células celulares

No terceiro caso, serão mostrados os níveis de campos elétricos, campos magnéticos e

densidades de potências de micros células, os quais os usuários do Shopping Iguatemi em

Belém recebem.

FIGURA 5.12 – Planta de Localização das micro-células e dos pontos de medição do terceiro caso. FONTE: Google Maps.

Dados de Localização:

ENDEREÇO: Tv. Padre Eutíquio, Shopping Iguatemi.

COORDENADAS: Latitude: 01S27’28,74”

Longitude: 48W29’43,15”

ANTENAS: As antenas estão situadas em áreas internas do Shopping

Iguatemi.

ANTENAS E PONTOS DE MEDIÇÃO

74

Limites de campo elétrico, campo magnético e densidade de potência da faixa de 1800

MHz da Amazônia Celular:

E (V/m) H (A/m) S (W/m2)


Ocupacional 128,16 0,342 45,625

A seguir, serão demonstrados os cálculos da intensidade de campos elétricos, campos

magnéticos e densidade de potência das micro-células, localizadas na parte interna do

Shopping Iguatemi em Belém.

5.3.1 – Antena celular indoor da operadora Amazônia Celular na faixa de 1800 MHz

Todos os dados técnicos dos sistemas irradiantes da operadora em questão foram

obtidos a partir de projetos de Radio Freqüência das Estações Radio Base junto à mesma.

Características Técnicas das micro-células:

SETORES 1 2 3 ANTENA CELLMAX-0-25 CELLMAX-0-25 CELLMAX-0-25

FABRICANTE ANDREW ANDREW ANDREW GANHO (dBi) 3 3 3

CABO 1/2” 1/2” ½” SETORES 4 5 6 ANTENA CELLMAX-0-25 CELLMAX-0-25 CELLMAX-0-25


CABO 1/2” 1/2” ½” SETORES 7 8 9 ANTENA CELLMAX-0-25 CELLMAX-0-25 CELLMAX-0-25

75


CABO 1/2” 1/2” ½” QUADRO 5.10 – Dados das micro-células do terceiro caso (1800MHz Amazônia Celular) [2].


TABELA 5.16 Cálculo de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico das antenas indoor de 1800 MHz

Antenas 1 2 3Ganho da antena(dBi) 3,00 3,00 3,00Perdas totais do Sistema(dB) 14,54 13,56 18,62Distância(d) 5,45 6,54 5,65Potência total dos rádios(W) 4,27 4,27 3,16Potência total dos rádios(dBm) 36,30 36,30 35,00EIRP(dBm) 24,76 25,74 19,38EIRP(W) 1,50 1,88 0,43Densidade de Potência (W/m²) 0,01027 0,00894 0,00276Campo Magnético (A/m) 0,00522 0,00487 0,00271Campo Elétrico (V/m) 1,96783 1,83572 1,02086Antenas 4 5 6Ganho da antena(dBi) 3,00 3,00 3,00Perdas totais do Sistema(dB) 14,32 12,81 14,76Distância(d) 4,22 4,11 4,14Potência total dos rádios(W) 4,27 4,27 4,27Potência total dos rádios(dBm) 36,30 36,30 36,30EIRP(dBm) 24,98 26,49 24,54EIRP(W) 1,58 2,23 1,42Densidade de Potência (W/m²) 0,01802 0,02690 0,01692Campo Magnético (A/m) 0,00691 0,00845 0,00670Campo Elétrico (V/m) 2,60659 3,18451 2,52572Antenas 7 8 9Ganho da antena(dBi) 3,00 3,00 3,00Perdas totais do Sistema(dB) 16,81 17,57 15,76Distância(d) 4,53 3,72 4,78Potência total dos rádios(W) 3,16 3,16 3,16Potência total dos rádios(dBm) 35,00 35,00 35,00EIRP(dBm) 21,19 20,43 22,24EIRP(W) 0,66 0,55 0,84Densidade de Potência (W/m²) 0,00652 0,00812 0,00746Campo Magnético (A/m) 0,00416 0,00464 0,00445Campo Elétrico (V/m) 1,56825 1,74973 1,67721

Tem-se nos Pontos de medição para o CASO 03, na faixa de 1800 MHz da Amazônia

Celular:

76

TABELA 5.17 Resultado dos cálculos e medições de densidade de potência, campo magnético e campo elétrico das antenas

indoor em 1800 MHz da Amazônia Celular

CALCULADO Antena 1 Antena 2 Antena 3DENSIDADE DE POTÊNCIA {W/m²} 0,01027 0,00894 0,00276CAMPO MAGNÉTICO {A/m} 0,00522 0,00487 0,00271CAMPO ELÉTRICO {V/m} 1,96783 1,83572 1,02086

MEDIDO Antena 1 Antena 2 Antena 3DENSIDADE DE POTÊNCIA {W/m²} 0,00568 0,00841 0,00185CAMPO MAGNÉTICO {A/m} 0,00388 0,00472 0,00222CAMPO ELÉTRICO {V/m} 1,46386 1,78096 0,83594





1 2 3 4 5 6 7 8 910

-1

100

101

102

Antena


Faixa de 1800MHz da Amazônia Celular



77

5.3.2 – Considerações sobre os valores encontrados para o caso 03

No terceiro caso foram realizadas medições dentro do Shopping Iguatemi, em Belém,

no qual existem antenas indoor de operadoras de telefonia celular, cobrindo a região interna

do mesmo, foram coletados os valores de campo elétrico na faixa de 1800 MHz da operadora

Amazônia Celular em locais próximos às antenas e de grande movimentação de pessoas, as

medições foram realizadas em horários de funcionamento do Shopping Iguatemi, das 10 horas

às 18 horas do dia 14 de fevereiro de 2007, os resultados das simulações de cálculos e das

medições deram compatíveis e ambos deram muito abaixo dos níveis estabelecidos pela

ANATEL.

78

6 – CONSIDERAÇÕES FINAIS

Com o enorme avanço tecnológico das duas últimas décadas, houve um aumento do

número de aparelhos celulares no mundo inteiro, assim como o surgimento de outros tipos de

aparelhos eletrônicos portáteis que se comunicam sem a necessidade de fio. Como

conseqüência deste fato o número de Estações de Radio Base e Estações Transmissoras de

outros Serviços de Telecomunicações também aumentou, para garantir uma cobertura melhor

do sistema, atendendo assim mais clientes.

Acompanhando este avanço, surgiu uma preocupação de órgãos internacionais e da

população em geral, a respeito da emissão de radiação não-ionizante, sendo essa originada dos

sistemas de telecomunicações. As pessoas, de modo geral, expostas a essas radiações são as

mais interessadas na busca de respostas adequadas e convincentes a respeito do limite de

exposição a que elas estão sujeitas. A maioria da população não tem conhecimento, nem

controle dos níveis irradiados por tais antenas. As autoridades, os representantes das

operadoras e as pessoas competentes devem sempre ter a maior preocupação, para garantir

que os níveis de exposição não sejam excedidos.

A intenção do trabalho foi de responder a questão acima, realizando uma revisão

literária de alguns conceitos sobre a interação das ondas eletromagnéticas com a matéria,

assim como a apresentação das normas e legislações existentes no mundo, incluindo o Brasil,

enfocando os limites de exposição aos campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos, os

quais são fontes de radiação não-ionizante.

Uma campanha de medição foi realizada em locais públicos e de grande interesse.

Também foi demonstrada no trabalho uma metodologia que é utilizada para calcular os

valores de densidade de potência dos locais em questão, conhecendo as características dos

sistemas irradiantes envolvidos.

Como sugestão para trabalhos futuros é importante a continuação de pesquisas nas

áreas relacionadas à exposição da radiação não-ionizante, como por exemplo: os efeitos

causados pela exposição contínua a essa radiação ou também estudos para a diminuição dos

limites de radiação de alguns serviços de telecomunicações. Com a conclusão neste ano do

“International EMF Project” da OMS, novas linhas de pesquisa serão desenvolvidos. Um dos

pontos que será discutido é o da diminuição dos valores limites tanto ocupacionais quanto da

população em geral, visto que os atuais podem não ser tão seguro.

79

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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tcc - trabalho final-1

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