ITU-R INFORME BS 2037 SPANISH-2004 Evaluating fields from terrestrial broadcasting transmitting systems operating in any frequency band for assessing exposure to non-ionizing radia.pdf

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1、 I. UIT-R BS.2037 1 INFORME UIT-R BS.2037 Evaluacin de los campos procedentes de los sistemas de transmisin de radiodifusin terrenal que funcionan en cualquier banda de frecuencias para determinar la exposicin a radiaciones no ionizantes (Cuestin UIT-R 50/6) (2004) NDICE Pgina 1 Introduccin 3 2 Cara

2、ctersticas de los campos electromagnticos. 3 2.1 Caractersticas generales del campo . 3 2.1.1 Componentes del campo. 3 2.1.2 Campo lejano 4 2.1.3 Campo cercano . 6 2.1.4 Polarizacin 7 2.1.5 Modulacin. 7 2.1.6 Configuraciones de la interferencia 13 2.2 Niveles de intensidad de campo cerca de las ante

3、nas de radiodifusin 13 2.2.1 Bandas de ondas kilomtricas/hectomtricas (150-1 605 kHz) 13 2.2.2 Bandas de ondas decamtricas (3-30 MHz) . 13 2.2.3 Bandas de ondas mtricas/decimtricas 14 2.2.4 Bandas de ondas centimtricas (3-30 GHz), (0,1-1 m) 14 2.3 Campo de frecuencias combinado 16 2.4 EMF en el inte

4、rior de edificios . 17 3 Clculo 17 3.1 Procedimientos . 17 3.1.1 Soluciones cerradas 17 3.1.2 Procedimientos numricos 18 2 I. UIT-R BS.2037 4 Mediciones . 21 4.1 Procedimientos . 21 4.1.1 Bandas de ondas kilomtricas/hectomtricas . 21 4.1.2 Banda de ondas decamtricas . 21 4.1.3 Bandas de ondas mtrica

5、s y decimtricas. 21 4.1.4 Bandas de ondas centimtricas . 22 4.2 Instrumentos . 22 4.2.1 Introduccin 22 4.2.2 Caractersticas de los instrumentos de medicin del campo elctrico y magntico 23 4.2.3 Tipos y especificaciones de instrumentos de banda estrecha . 24 4.3 Comparacin entre predicciones y medici

6、ones 25 5 Precauciones en las estaciones transmisoras y sus proximidades 25 5.1 Precauciones para controlar los efectos directos de las radiaciones de RF sobre la salud 25 5.1.1 Medidas de precaucin para los empleados (personal de servicio) 26 5.1.2 Medidas de precaucin para el pblico en general. 27

7、 5.2 Precauciones para controlar los peligros de la radiacin de RF indirecta 28 Apndice 1 Ejemplos de clculos de intensidades de campo en las proximidades de las antenas de radiodifusin . 29 Apndice 2 Comparaciones entre predicciones y mediciones 42 Apndice 3 Lmites y niveles 63 Apndice 4 Los mtodos

8、 de evaluacin adicional 72 Apndice 5 Dispositivos de electromedicina 77 Apndice 6 Referencias bibliogrficas . 78 I. UIT-R BS.2037 3 1 Introduccin Durante muchos aos se ha considerado el tema de los efectos de la radiacin electromagntica y se ha intentado cuantificar los lmites particulares que podra

9、n aplicarse para proteger a los seres humanos contra los efectos indeseables. Los estudios realizados en diversos pases por diferentes organismos han dado lugar a varias regulaciones administrativas. Es sorprendente e incomprensible que no se haya establecido hasta ahora una norma nica a pesar de to

10、dos los esfuerzos realizados a este respecto. El presente Informe tiene por objeto proporcionar una base para la obtencin y estimacin de los valores de la radiacin electromagntica procedente de una estacin de radiodifusin que se producen a distancias concretas del emplazamiento del transmisor. Utili

11、zando dicha informacin, los organismos responsables pueden elaborar las normas adecuadas que se utilizarn para proteger a los seres humanos contra la exposicin indeseable a la radiacin perjudicial. Los valores reales que deben aplicarse en cualquier reglamentacin dependern, naturalmente, de las deci

12、siones que hayan tomado los organismos responsables de la salud pblica, a escala nacional y a escala mundial. Obsrvese que este Informe UIT-R y las Recomendaciones UIT-T tratan de asuntos similares poniendo de relieve distintos aspectos del mismo tema general. Por ejemplo, la Recomendacin UIT-T K.51

13、 (Criterios de seguridad para eauipos de telecomunicacin) y la Recomendacin UIT-T K.61 (Gua sobre la medicin y la prediccin numrica de los campos electromagnticos para comprobar que las instalaciones de telecomunicaciones cumplen los lmites de exposicin humana) aportan directrices respecto a la conf

14、ormidad con los lmites des exposicin de los sistemas de telecomunicaciones. Las informaciones de referencia correspondientes estn incluidas en el Apndice 6. 2 Caractersticas de los campos electromagnticos 2.1 Caractersticas generales del campo Este punto presenta una exposicin general de las caracte

15、rsticas especiales de los campos electromagnticos (EM) importantes para este Informe y hace especialmente la distincin entre campo cercano y campo lejano. Se obtienen ecuaciones sencillas para calcular la densidad de potencia y la intensidad de campo en el campo lejano y concluye definiendo los trmi

16、nos polarizacin y configuraciones de la interferencia. 2.1.1 Componentes del campo El campo EM radiado por una antena incluye varias componentes de campo elctrico y magntico, que se atenan con la distancia, r, a partir de la fuente. Las componentes principales son las siguientes: el campo lejano (de

17、 Fraunhofer), tambin llamado campo de radiacin, cuya magnitud disminuye segn el factor 1/r; el campo cercano radiante (de Fresnel), tambin llamado campo inductivo. La estructura del campo inductivo depende en gran medida de la forma, el tamao y el tipo de antena aunque se han establecido varios crit

18、erios que se utilizan normalmente para especificar este comportamiento; el campo cercano reactivo (de Rayleigh), tambin denominado campo cuasiesttico, que disminuye segn el factor 1/r3. 4 I. UIT-R BS.2037 Como las componentes inductiva y cuasiesttica se atenan rpidamente al aumentar la distancia des

19、de la fuente de radiacin, slo son significativas a distancias muy prximas a la antena transmisora, en la denominada regin de campo cercano. El campo de radiacin, por otro lado, es el elemento dominante de la denominada regin de campo lejano. Es el campo de radiacin quien transporta realmente la seal

20、 de radiodifusin sonora o de televisin desde el transmisor a un receptor distante. 2.1.2 Campo lejano En la regin de campo lejano, el campo EM toma el carcter predominantemente de una onda plana. Ello significa que los campos elctrico y magntico estn en fase y que sus amplitudes presentan una relaci

21、n constante. Adems, los campos elctrico y magntico forman ngulos rectos entre s y se encuentran en un mismo plano perpendicular a la direccin de propagacin. Se considera a menudo que las condiciones de campo lejano se aplican para distancias superiores a 2D2/, siendo D la mxima dimensin lineal de la

22、 antena. Sin embargo, en el caso de las antenas de radiodifusin esta condicin debe aplicarse con precaucin por las siguientes razones: se ha obtenido a partir de consideraciones relativas a antenas planas; se supone que D es un valor elevado en comparacin con . Cuando las condiciones anteriores no s

23、e satisfacen debe utilizarse como condicin de campo lejano una distancia superior a 10 . 2.1.2.1 Densidad de potencia El vector de densidad de potencia, vector de Poynting S, de un campo electromagntico viene dado por el producto vectorial de las componentes de campo elctrico, E, y magntico, H: S =

24、E H (1) En el campo lejano, y en condiciones ideales donde no es significativa la influencia del suelo o de los obstculos, esta expresin puede simplificarse porque los campos elctrico y magntico y la direccin de propagacin son mutuamente ortogonales. Adems, la relacin entre las amplitudes de intensi

25、dad de campo elctrico, E, y magntico, H, es una constante, Z0, conocida como impedancia caracterstica en el espacio libre1y toma un valor aproximado de 377 (o 120 ). Por consiguiente, en el campo lejano, la densidad de potencia, S, en el espacio libre viene dada por la siguiente ecuacin no vectorial

26、: S = E2/Z = H2Z0 (2) 1Generalmente, la impedancia caracterstica de un medio viene dada por la frmula )/( =z siendo la permeabilidad magntica (= 1,2566 106F/rn en espacio libre) y la permitividad (= 8,85418 1012H/rn en el espacio libre). HES rrr =I. UIT-R BS.2037 5 La densidad de potencia a una dist

27、ancia determinada y en cualquier direccin, puede calcularse en el campo lejano utilizando la siguiente ecuacin: S = P Gi /(4 r2) (3) siendo: S : densidad de potencia (W/m2) en una direccin determinada P : potencia (W) suministrada a la fuente de radiacin, suponiendo un sistema sin prdidas Gi: factor

28、 de ganancia de la fuente de radiacin en la direccin pertinente, con respecto a un radiador istropo r : distancia (m) desde la fuente de radiacin. El producto PGide la ecuacin (3) se conoce como p.i.r.e. que representa la potencia que un radiador istropo ficticio debera emitir para producir la misma

29、 intensidad de campo en el punto de recepcin. Para determinar las densidades de potencia en otras direcciones debe tenerse en cuenta el diagrama de antena. Para utilizar la ecuacin (3) con un diseo de antena cuya ganancia Gase define con respecto a una antena de referencia de ganancia istropa Gr, ta

30、l como un dipolo de media onda o un monopolo corto, el factor de ganancia Gidebe sustituirse por el producto Gr Ga, como se indica en la ecuacin (4). El factor pertinente Graparece en el Cuadro 1. S = P GrGa/(4 r2) (4) CUADRO 1 Factores de ganancia istropa para distintos tipos de antena de referenci

31、a Por consiguiente, cuando la ganancia de la antena Gd(Ga= Gd) valor original se expresa con respecto a la del dipolo de media onda: S = 1,64 PGd /(4 r2) (5) siendo: Gd: ganancia de la antena con respecto a un dipolo de media onda. De forma similar, cuando la ganancia de la antena Ga= Gmse expresa c

32、on respecto a la de un monopolo corto: S = 3,0 PGm /(4 r2) (6) siendo: Gm: ganancia de la antena con respecto a un monopolo corto. Tipo de antena de referencia Factor de ganancia istropa GrAplicaciones habituales donde es pertinente el tipo de antena de referencia Radiador istropo 1,0 Radar, sistema

33、s de satlites y de radioenlaces terrenales Dipolo de media onda 1,64 Televisin, radiodifusin en ondas mtricas y, a veces, en ondas decamtricas Monopolo corto 3,0 Radiodifusin en ondas kilomtricas, hectomtricas y, a veces, decamtricas 6 I. UIT-R BS.2037 2.1.2.2 Intensidad de campo Las ecuaciones (2)-

34、(10) suponen condiciones de onda plana (campo lejano) y no son aplicables a los clculos de campo cercano. Si se combinan las ecuaciones (2) y (3) para eliminar S y se introduce un factor C para tener en cuenta las caractersticas directivas de la fuente de radiacin, se obtiene la ecuacin (7) para la

35、intensidad de campo elctrico en el campo lejano de una fuente de radiacin: iiPGrCCrPGZE 3040= (7) siendo: E : intensidad de campo elctrico (V/m) Z0 = 377 , la impedancia caracterstica en el espacio libre P : potencia aplicada a la fuente de radiacin (W) suponiendo un sistema sin prdidas C : factor (

36、0 C 1) que tiene en cuenta las caractersticas directivas de la fuente de radiacin (en la direccin principal de radiacin, C = 1). Si la ganancia de la antena se expresa con respecto a un dipolo de media onda o a un monopolo corto, en vez de un radiador istropo, deben utilizarse los factores Gdo Gm, r

37、espectivamente, en lugar de Gi, como se indica en las ecuaciones (8) y (9). ddPGrCCrPGZE 2,4964,140= (8) mmPGrCCrPGZE 90340= (9) Para calcular la intensidad de campo magntico en el campo lejano de una fuente de radiacin, se utiliza la ecuacin (10). H = E/Z0 (10) siendo: E : la intensidad de campo el

38、ctrico (V/m) H : la intensidad de campo magntico (A/m) Z0 = 377 (120), la impedancia caracterstica en el espacio libre 2.1.3 Campo cercano La estructura del campo en la regin de campo cercano es ms compleja que la descrita anteriormente para el campo lejano. En el campo cercano, existe una relacin a

39、rbitraria de fase y amplitud entre los vectores de intensidad de campo elctrico y magntico y las intensidades de campo varan considerablemente de un punto a otro. En consecuencia, al determinar la naturaleza del campo cercano deben calcularse o medirse tanto la fase como la amplitud de los campos el

40、ctrico y magntico. Sin embargo, en la prctica esto puede ser muy difcil de llevar a cabo. I. UIT-R BS.2037 7 2.1.3.1 Densidad de potencia e intensidad de campo No es fcil determinar el vector de Poynting en el campo cercano debido a la relacin arbitraria entre la fase y la amplitud mencionada anteri

41、ormente. Las amplitudes E y H, junto con su relacin de fase, deben medirse o calcularse por separado en cada punto lo que hace la tarea especialmente compleja y larga. Utilizando las frmulas analticas, realizar una estimacin de la intensidad de campo en el campo cercano slo es posible para radiadore

42、s ideales sencillos tales como el dipolo elemental. En el caso de sistemas de antenas ms complejos deben utilizarse otras tcnicas matemticas para determinar los niveles de intensidad de campo en la regin de campo cercano. Estas otras tcnicas permiten efectuar estimaciones relativamente precisas de l

43、a intensidad de campo, de la densidad de potencia y de otras caractersticas pertinentes del campo, incluso en la compleja regin del campo cercano. Las mediciones en el campo cercano son an ms difciles de realizar puesto que no existe ningn mtodo de calibracin de referencia. La Comisin Electrotcnica

44、Internacional est trabajando actualmente sobre una norma de medicin para campos electromagnticos en alta frecuencia (de 9 kHz a 300 GHz) especialmente en la regin de campo cercano 1. Adems, la Norma EN 61566 (Measurements of exposure to Radiofrequency electromagnetic field strength in the frequency

45、range 1 kHz-1 GHz - 6.1.4) proporciona ms informacin al respecto. 2.1.4 Polarizacin La polarizacin se define como la direccin del vector de campo elctrico, con referencia a la direccin de propagacin del frente de onda. En radiodifusin, se utilizan distintos tipos de polarizacin. Los tipos principale

46、s son vertical y horizontal (con respecto a un frente de onda que se desplaza paralelamente a la superficie de la Tierra) aunque tambin pueden emplearse otros tipos de polarizacin tales como la oblicua y la elptica. 2.1.5 Modulacin La modulacin es una caracterstica muy especial de la emisin producid

47、a por un transmisor de radiodifusin. Como ciertos efectos de la radiacin EM son sensibles al tipo de modulacin utilizado se deduce que la presencia de modulacin debe tenerse en cuenta cuando se realicen las evaluaciones de seguridad. La modulacin tambin debe tenerse presente cuando se efecten medici

48、ones o clculos para determinar si se rebasan o no los lmites establecidos. La modulacin da lugar a menudo a una seal que vara tanto en amplitud como en frecuencia. Por esta razn normalmente es preciso efectuar una promediacin en el tiempo a fin de calcular los valores que van a utilizarse en la medicin y en el clculo. Este requisito tambin se reconoce en las normas pertinentes. 2.1.5.1 Caractersticas de la emisin radioelctrica El Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) clasifica las emisiones de los transmisores radioelctricos de acuerdo con las a