Medidas da Radiação Não-Ionizante na Cidade de São José ... · Os efeitos não-térmicos são...

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1 Medidas da Radiação Não-Ionizante na Cidade de São José dos Campos, SP. M.F. Viegas 1,3 , I.M. Martin 1, 2 , D.V. Ferreira 1 , C. Otani 1 1 - ITA, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, 2 - UNITAU, Universidade de Taubaté, SP. 3 – Bolsista PIBIC/CNPq Resumo: O intenso uso de instrumentos que geram radiações eletromagnéticas para diversas finalidades tem elevado substancialmente as taxas de emissão de radiofreqüência e microondas no meio ambiente. Diversos estudos estão sendo realizados buscando descobrir se o aumento dessas taxas de radiação pode causar danos aos seres vivos, como mutações e problemas neurológicos. O objetivo deste trabalho é aferir pela primeira vez nesta cidade o nível de radiação médio atual não-ionizante na região de São José dos Campos, comparando com os limites estabelecidos pela Organização Mundial de Saúde e criar assim um banco de dados para comparação com medidas posteriores. Abstract: The intense use of instruments that generate electromagnetic radiations for many purposes has raised substantially taxes of radio frequency emissions and microwaves in the environment. Diverses studies has being done to discover if the increase of these taxes of radiation can cause damages to the living creatures, as neurological problems and mutations. The objective of this work is to survey for the first time in this city the level of non-ionizing current average radiation in the region of São José dos Campos, comparing with the limits established by World Health Organization and then create a data base for comparison with posterior measurements. I. Introdução: O interesse tanto da comunidade científica quanto da sociedade em geral pelos efeitos biológicos causados por radiação eletromagnética não ionizante tem crescido há alguns anos. Essas fontes de radiação podem ser de dois tipos: emissoras intencionais e não- intencionais. As intencionais são principalmente antenas de recepção e transmissão de rádio, televisão, instalações de radar, serviços de comunicações móveis e outras que normalmente situam-se próximas das pessoas e residências submetendo estas às doses de radiação diariamente. As fontes não-intencionais incluem os equipamentos elétricos e eletrônicos de uso comercial e industrial, que podem de alguma maneira irradiar algum tipo de onda eletromagnética, no intervalo de freqüência em questão. No entanto diz-se que apenas uma parcela relativamente pequena da população recebe uma exposição significativa desta radiação. De qualquer forma, juntamente com o aumento da utilização de ondas eletromagnéticas, surge também a preocupação com relação aos efeitos biológicos que possam ser causados por tal tipo de energia. Pesquisas realizadas acabaram comprovando apenas os efeitos térmicos produzidos por este tipo de radiação em seres humanos, os quais

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Medidas da Radiação Não-Ionizante naCidade de São José dos Campos, SP.

M.F. Viegas1,3, I.M. Martin1, 2, D.V. Ferreira1, C. Otani1

1 - ITA, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, 2 - UNITAU,Universidade de Taubaté, SP. 3 – Bolsista PIBIC/CNPq

Resumo: O intenso uso de instrumentos que geram radiações eletromagnéticas paradiversas finalidades tem elevado substancialmente as taxas de emissão de radiofreqüênciae microondas no meio ambiente. Diversos estudos estão sendo realizados buscandodescobrir se o aumento dessas taxas de radiação pode causar danos aos seres vivos, comomutações e problemas neurológicos. O objetivo deste trabalho é aferir pela primeira veznesta cidade o nível de radiação médio atual não-ionizante na região de São José dosCampos, comparando com os limites estabelecidos pela Organização Mundial de Saúde ecriar assim um banco de dados para comparação com medidas posteriores.

Abstract: The intense use of instruments that generate electromagnetic radiations formany purposes has raised substantially taxes of radio frequency emissions and microwavesin the environment. Diverses studies has being done to discover if the increase of thesetaxes of radiation can cause damages to the living creatures, as neurological problems andmutations. The objective of this work is to survey for the first time in this city the level ofnon-ionizing current average radiation in the region of São José dos Campos, comparingwith the limits established by World Health Organization and then create a data base forcomparison with posterior measurements.

I. Introdução:

O interesse tanto da comunidade científica quanto da sociedade em geral pelos efeitosbiológicos causados por radiação eletromagnética não ionizante tem crescido há algunsanos. Essas fontes de radiação podem ser de dois tipos: emissoras intencionais e não-intencionais. As intencionais são principalmente antenas de recepção e transmissão derádio, televisão, instalações de radar, serviços de comunicações móveis e outras quenormalmente situam-se próximas das pessoas e residências submetendo estas às doses deradiação diariamente. As fontes não-intencionais incluem os equipamentos elétricos eeletrônicos de uso comercial e industrial, que podem de alguma maneira irradiar algum tipode onda eletromagnética, no intervalo de freqüência em questão. No entanto diz-se queapenas uma parcela relativamente pequena da população recebe uma exposiçãosignificativa desta radiação.

De qualquer forma, juntamente com o aumento da utilização de ondaseletromagnéticas, surge também a preocupação com relação aos efeitos biológicos quepossam ser causados por tal tipo de energia. Pesquisas realizadas acabaram comprovandoapenas os efeitos térmicos produzidos por este tipo de radiação em seres humanos, os quais

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são conseqüências do aquecimento dos tecidos (moléculas) devido à absorção de energiaeletromagnética, diferente dos danos causado por radiação ionizante que possui energiasuficiente para arrancar elétrons das moléculas causando radicais livres. Geralmenteconsideramos como Não-Ionizantes emissões de energia até 10 eV e com comprimento deonda maior que 200 nm. Esta faixa compreende radiação ultravioleta, infravermelho, luzvisível, radiofreqüências principalmente em microondas. Embora até agora somente osefeitos térmicos da radiação não-ionizante em seres vivos tenha sido comprovado, écrescente o interesse em determinar os verdadeiros riscos de tais emissões aos sereshumanos, visto a crescente expansão de tais fontes, especialmente no caso da telefoniacelular, radares e “links” em GHz. Logo, é prudente estabelecer precauções em relação atais emissões, buscando minimizar os riscos de algum dano à saúde, isso faz com que certasprecauções sejam tomadas, minimizando sempre que possível o tempo de exposição oulimitando os níveis de intensidade das radiações às quais estamos submetidos.

Seguindo essa precaução, entidades internacionais elaboraram várias normasregulamentadoras e basearam seus parâmetros técnicos nos estudos sobre os efeitosbiológicos já comprovados. Sendo assim os sistemas de telecomunicação devem obedeceràs normas estabelecidas por estas entidades e recomendadas pela Organização Mundial deSaúde (OMS). Aqui no Brasil, a Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL) seguetambém as diretrizes apontadas nas recentes normas da International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) e da International Radiation Protection Association(IRPA).

Nosso trabalho abordará essencialmente a faixa de freqüência que vai de 100 kHz atéa faixa de aproximadamente 3 GHz, compreendendo assim as emissões efetuadas pelosaparelhos mais comuns ao nosso dia-a-dia, como rádio, televisão, celulares, radares eoutros.

II. JUSTIFICATIVA

II.1 - Interação da Radiação Eletromagnética com a Matéria:

O efeito causado pela radiação eletromagnética na matéria é resultado da transferênciade energia desta radiação para o material afetado. Tais efeitos podem ser térmicos, seocasionarem o aquecimento do material, ou não térmicos, caso a interação do campo com omaterial não libere quantidade significativa de calor. Entre os fatores responsáveis pelaabsorção estão: constante dielétrica, condutividade, geometria e conteúdo de água existenteno referido corpo. No caso do corpo humano a composição do tecido é tal que diferentesfaixas de freqüência correspondem a diferentes taxas de condutividade e de constantedielétrica.

II.2 - Constante Dielétrica e Condutividade nos Tecidos:

Como podemos ver nos gráficos mostrados nas figuras 1 e 2 a condutividadedielétrica e condutividade variam significativamente com a elevação dos valores defreqüência. A constante dielétrica relativa do sangue é elevada especialmente na faixa entre

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10 e 100 MHz. Isto se deve a polarização das membranas; acima de 100 MHz elas perdemsua influência; acima de 10 GHz a constante reflete o conteúdo de água no sangue.

Figura 1 – Constante Dielétrica em função da freqüência (Ref. 1 )

A condutividade dos tecidos decresce bruscamente para valores de freqüência acimade 1 GHz, como podemos verificar na figura 2. Em tecidos gordurosos, existe umadependência linear entre o conteúdo de água e condutividade. Assim, um tecido quecontenha 20% de água apresenta o dobro da condutividade de um tecido com 10% de água.

Figura 2 – Condutividade em função da Freqüência (Ref 1)

II.3 - Profundidade de Penetração da Radiação

Chamado de “Efeito Skin” é definido como sendo a profundidade “nba” na qual aamplitude da radiação é reduzida em 1/e, e a densidade de potência é reduzida em 1/e²,correspondendo, portanto, a aproximadamente 86,5% da energia sendo dissipada. Talprofundidade é função do material e da freqüência da radiação incidente. No caso detecidos vivos, ela decai com o aumento de freqüência.

A relação entre freqüência e profundidade é dada por:

d = ( ? / p f µ )1/2 (1)

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onde ? é a resistividade do material e µ é a permeabilidade magnética do tecido,respectivamente.

Figura 3 – Variação da profundidade de penetração da energia da onda em função da freqüência (Ref.1).

II.4 - Taxa de Absorção Específica(SAR):

Esta grandeza determina a taxa de potência absorvida pelo tecido por unidade demassa. Entre os fatores que alteram a taxa de absorção estão os calores específicos dotecidos e a densidade do mesmo. No caso do corpo humano a taxa de absorção é menor notecido gorduroso do que nos músculos, devido à presença de água.

II.5 - Efeitos Térmicos:

São chamados de efeitos térmicos geralmente aqueles resultantes de umaquecimento do tecido, como por exemplo, queimaduras resultantes da exposição ao Sol.Entretanto, ao contrário do infravermelho, radiações de comprimento de onda menor, comoradiofreqüência e microondas, não são somente absorvidas pelas camadas mais superficiais.Assim, podem ocorrer alterações em tecidos mais profundos, sem que estas sejam notadas.

A seguir estão listados alguns efeitos térmicos:

Catarata O olho é considerado um órgão crítico em relação ao efeito de radiaçõesNão-Ionizantes, sendo particularmente suscetível ao efeito térmico.Assim, pequena quantidade de energia pode danificar o cristalino,causando catarata (opacidade do cristalino, geralmente irreversível). Omotivo de o cristalino ser particularmente sensível deve-se ao fato desteestar localizado em uma região superficial e estar envolvido por meioaquoso. Estudos estimam que exposições a radiação superior a 500 MHz,com densidade excedendo 150 mW/m2, por um tempo suficientementelongo, podem causar danos graves ao cristalino(ref)

Testículos Os testículos também constituem um dos órgãos críticos a efeitostérmicos das radiações eletromagnéticas, por serem extremamentesensíveis a elevações de temperatura. O aumento da temperatura podelevar a destruição das células intersticiais, levando à esterilidade.Exposições a microondas resultam em lesões testiculares e afetam aespermatogênese.

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II.6 - Efeitos Não-Térmicos:

Os efeitos não-térmicos são efeitos bioquímicos ou eletrofísicos causados peloscampos magnéticos induzidos, e não diretamente pelo aumento de temperatura, ou aindapor interações de colisões de partículas como prótons, elétrons, nêutrons e íons com omaterial estudado. Embora os estudos sobre tais efeitos gerem polêmica devido a resultadosconflitantes, podemos citar algumas conseqüências dos efeitos não-térmicos registradas naliteratura.

Fluxo de Íons Alguns estudos mostraram que a radiação eletromagnética podealterar o fluxo de íons entre as membranas celulares, alterando ofuncionamento celular em processos como síntese de DNA etranscrição de RNA. Outros efeitos relacionam-se a alterações daspropriedades eletrofisiológicas das células nervosas, podendo,assim, gerar problemas neurológicos.

Barreira Cérebro-Sangue

A barreira que existe entre o compartimento vascular e o tecido queregula a passagem de substâncias para dentro e fora do cérebro échamada barreira cérebro-sangue. Alterações no fluxo de cálcio nabarreira devido à microondas sugerem um efeito não-térmico.Estudo em ratos com pulsos de radiofreqüência de 30µW/cm²indicaram significativa alteração no estado da barreira.

Sistema Imunológico Alterações no sistema imunológico de ratos foram constatadasquando a taxa de absorção atingiu valores maiores que 0,4 mW/g.Além disso foram detectadas importantes alterações na químicasanguínea e no sistema endócrino quando os valores de taxa deabsorção ultrapassaram 1 mW/g.

Câncer Entre as questões que persistem é o modo como radiações de baixafreqüência e sua potência podem alterar cadeias de DNA, causandomutações nas células. Novas normas em relação às emissões deradiação estabelecem limites mais restringentes aos valoresconsiderados prejudiciais à população.

II.7 - Emissão de Radiofreqüência por Aparelhos de uso Comum:

A utilização pela raça humana de aparelhos que produzem emissõeseletromagnéticas é cada vez maior. Embora não sejam constatados danos diretos causadospor tais aparelhos, a exposição duradoura por uma gama diversa de freqüências de radiaçãoeletromagnética pode causar danos em longo prazo ao nosso organismo.

Abaixo citamos alguns destes aparelhos e suas respectivas faixas de operação:

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Celulares Os celulares encontrados no mercado operam nas seguintesfreqüências: TDMA – 800 MHz, CDMA – 800 MHz a 1,9 GHz,dependendo do modelo, GSM – 800 MHz a 1,9 GHz, dependendodo modelo. A potência de emissão de tais celulares é no intervalo de1 a 10 mW.

Telefones Sem Fio Operam na faixa de freqüência em torno de 900 MHz.Antenas

Transmissoras deSinal para

Celular(ERB)

Muitas destas antenas podem ser encontradas hoje, especialmenteem áreas urbanas, transmitindo na freqüência dos celulares, porémcom potência muito mais elevada. Já existem projetos de leis paraproibir a instalação de tais antenas a menos de 300m de hospitais,escolas e creches, e proibir a emissão de mais de 100 µW/cm².

AntenasTransmissoras de TV

Antenas de TV e de Rádio FM operam na faixa de 80 a 175 MHz.Embora comparativamente com as antenas de celular sua freqüênciade operação seja menor, sua potência de operação espantosa (cercade 1000kW) pode causar danos sérios a populações próximas.

Satélites A cada dia aumenta o volume de informações transmitidas porsatélites. Por operar a mais de 36000 km (satélites geoestacionários),sua freqüência na casa dos GHz acaba tendo seus possíveis danosatenuados pela enorme distância.

Transmissores deRadioamadores

Radioamadores operam aparelhos com freqüência de 50 kHz a 100MHz possuem potência de no máximo 5W.

Bluetooth Bluetooth é uma tecnologia de rádio de curto-alcance criada pelaEricsson em meados da década de 90. Esta tecnologia sem fiopossibilita a transmissão de dados em curtas distâncias entretelefones, computadores e outros aparelhos eletroeletrônicos.Operando na faixa de 2,4 GHz, sua potência de cerca de 1mW écapaz de operar a até 10m. Contudo, amplificadores podem elevareste alcance até 100m.

Computadores As emissões geradas por CPUs, monitores e acessórios éestritamente de baixa freqüência. Contudo, é recomendado nãoutilizar laptops sobre o colo. Não se recomenda trabalhar próximoao monitor ou cpu de um computador.

Babá Eletrônica Estes pequenos emissores trabalham na freqüência de 30 a 433 MHze com baixa potência. Entretanto, o fato de seu uso ser prolongado eocorrer essencialmente próximo de crianças muito pequenas torna-oalvo possível de danos celulares.

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Wi-fi Uma Wireless LAN (WLAN) é uma rede local sem fio padronizadapelo IEEE 802.11. É conhecida também pelo nome de Wi-Fi,abreviatura de “wireless fidelity” (fidelidade sem fios). Opera nafaixa de freqüência de 2,4 a 5,8 GHz é a capaz de transmitir dados acurta distância. O Bluetooth é um outro padrão de transmissão“wireless”. Deve-se evitar trabalhar constantemente nesse ambiente.

Forno Microondas A faixa de operação do forno microondas se encontra em 2,45 GHz,com potência entre 500 e 1000 W. Se fosse possível as microondasescaparem do forno, elas poderiam provocar queimaduras da mesmaforma que são capazes de cozinhar os alimentos.

II.8 - Limites Recomendados pela OMS:

Abaixo constam alguns limites de emissão de radiações eletromagnéticasrecomendados pela Organização Mundial de Saúde:

Potências para FreqüênciasEuropéias

Antenas Transmissoras deSinal para Celular

Freqüênciado Forno deMicroondas

Freqüência 50 Hz 50 Hz 900 MHz 1,9 GHz 2,45 GHz

CampoElétrico(V/m)

CampoMagnético

(µT)

Densidade deEnergia(W/m²)

Densidade deEnergia(W/m²)

Densidade deEnergia(W/m²)

Exposiçãomáxima àPopulação

5000 100 4,5 9 10

Ocupacional 10000 500 22,5 45

Exposição Máxima Recomendada à PopulaçãoFontes

Campo Elétrico (V/m) Campo Magnético (µT)

Campos Magnéticos Naturais 200 70 (Terra)

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Potência Principal 100 0,2

Proximidades de Torres deTransmissão de Energia 10000 20

Trens Elétricos 10 0,7

Exposição Máxima Recomendada à População (W/m²)

Transmissores de Radio eTV

0,1

Radares 0,2

Fornos de Microondas 0,5

II.9 - A Região de São José dos Campos, SP.

O processo de industrialização que passou por São José dos Campos, SP, após adécada de 50 que atraiu uma grande quantidade de indústrias, a existência deUniversidades (ITA, UNIVAP, UNIP, UNESP, FACAP e EEI), centro urbano e apassagem de linhas de alta tensão cortando a cidade tornam-na um local perfeito para oestudo de radiações eletromagnéticas Não-Ionizantes. Entre os pontos de maior interessepode citar a região do centro da cidade, linhas de alta tensão e antenas de celular (ERB).

São José dos Campos, SP, situa-se na latitude 23º10'49” S e longitude 45º53'16” W. Omunicípio possui área de 1142 km2 e localiza-se a uma altitude de 580 mts., compopulação de 559717 habitantes(IBGE-2002) e renda per capita aproximadamente deUS$8433,00.

III. Aparelhos Utilizados no Experimento:

Numa primeira fase de medidas estaremos interessados em medir em diversospontos mais densos de fontes RF, as intensidades de campo elétrico (V/m), de campomagnético (A/m) e a densidade de Potência (W/m2). A faixa de freqüência que será cobertanessa fase é de 7 MHz a 3 GHz. Toda energia irradiada por qualquer tipo de fonteeletromagnética cobrindo essa faixa de freqüência será medida por um detector (HFDetektor II Professional) da AARONIA AG da Alemanha. Esse detector observa o campo

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elétrico em três direções e fornece leituras já em dBm desde –70 dBm até 20 dBm. Um outrodetector Trifield Meter Model 100XE mede o campo elétrico de 0.5 até 1 kV/m, densidadede potencia de 0.01 a 10 mW/cm2 , e campo magnético de 0.5 a 100mGauss, dentro dointervalo de freqüência de 7 MHz até 3 GHz. Na Figura 4 mostra-se estes detetores e naFigura 5 mostra-se o Analisador de Espectro tipo HP 8592 B.

Na fase seguinte alem de medir-se os valores do campo elétrico, campo magnético edensidade de potência, observa-se o espectro de freqüência do ponto medido agora nointervalo de 9 kHz à 22 GHz, através do analisador de espectro tipo HP 8592 B comomostra a figura 5. Esse dispositivo experimental bastante valioso nos permite alem dadetecção da freqüência emissora avaliar a intensidade do sinal elétrico medido.

Figura 4 – Detectores Trifield Meter e HF Detektor II Professional

Figura 5 – Analisador de Espectro tipo HP 8592 B

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V. Metodologia:Nesta primeira fase de medidas efetuamos 14 km de extensão fazendo medidas em

cada meio quilômetro de separação isto nas duas direções privilegiadas orientados emnorte-sul e leste-oeste. Foi elaborado um mapa da região de São José dos Campos, e atrajetória de medidas anotado os pontos variando de 1 até 50. Em locais de linhas de altatensão e torres repetidoras de antenas celulares foram efetuadas medidas sempre quepossível. Em uma próxima fase utilizaremos um aparelho GPS de medidas da latitude elongitude geográfica dos pontos medidos.

V.1 Resultados das Medidas:Na figura 6 plotamos os valores obtidos de campo elétrico em dBm diretamente

observado pelo HF-Detektor II Profissional (já calibrado) pela fabrica Aaronia AG daAlemanha em 2005. Na figura 7 mostramos os mesmos dados porem transformados dedBm em Volts/metro em função dos pontos medidos.

Na figura 8 plotamos os valores obtidos de campo magnético, em miliGaussdiretamente observados pelo detector Trifield Meter model 100XE já calibrado em 2005,obtido da Less EMF ,USA.

Figura 6 – Campo Elétrico em dBm

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Figura 7 – Campo Elétrico em V/m (valores/100)

Figura 8 – Campo Magnético em mG

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V.2 Discussão dos Resultados:Estes resultados são preliminares e mostram que as linhas de alta tensão que cruzam a

cidade são realmente as fontes mais expressivas de campo elétrico e magnético nasuperfície da cidade. O máximo valor de campo elétrico encontrado foi de 0,4 V/m isto noponto 5 próximo a linha alta tensão de 13000 Volts que cruza a cidade no sentido norte –sul. Seis pontos tem campo elétrico próximo a 35 V/m. Encontramos 22 regiões comvalores de 15 V/m e 31 pontos com valores indo de 0 a 10 V/m.

No que diz respeito ao campo magnético verifica-se que a região 37 apresenta campomagnético de 50mG acima do valor fixo terrestre de 0,3 G, os pontos 31 e 40 apresentamvariações de 15 mG, o ponto 50 apresenta variação de 25 mG. Todos outros pontosapresentam valores abaixo de 10 mG.

V.3 Conclusão:Medidas externas (outdoor) da radiação não ionizante na cidade de São José dos

Campos, é bastante fraca estando no limite inferior inferida pela Anatel. Medimos numaregião ainda limitada em termos de amostragem de sinais, porém cobrindo o centropopulacional mais significativo da cidade. Regiões próximas às linhas de alta tensão, nosolo apresentam valores altos de campo elétrico, medimos até 500V/m. Os valores decampo magnético mesmo nessas regiões são fracos e não ultrapassam os 100 mG, além docampo terrestre A densidade de potência RF é extremamente variável, chegando a atingirvalores bem acima de 1 mW/cm2 em alguns períodos, por exemplo nas duas primeirassemanas de maio de 2005. No entanto nos dias que realizamos o conjunto de medidasapresentadas neste trabalho não observamos estes valores altos. Foram cobertos medidasnas direções norte-sul com 14 quilômetros e leste-oeste também com 14 quilômetros deextensão.

V.4 Referencias:

1 - Curso de Engenharia de Segurança do Trabalho – Radiações Não-Ionizantes – Prof.Alwin Elbern, UFRGS, site http://www.prorad.com.br/pro/mi.pdf2 - EPA Draft Report, March 1990, Nature, vol. 345, pag. 463, Inglaterra, 1990.3 - Science, vol. 249, pag 1379, September 1990.4 - NRC – USA – “ Possible Health Effects of Exposure to Residential Eletric andMagnetic Fields” (1996).5 – Michaelson, S.M. “Health Implications of Exposure to Radiofrequency microwaveEnergies” Br. Jour. Indust. Med. 39,105 (1982).6 – Michaelson, S.M. “Human Exposure to Nonionising Radiant Energy – Potential Hazardand Safety Standards.” Proc. IEEE vol.60,4, 389-421 (1972).7 – United Nation Enviromental Program / WHO/IRPA “Enviromental Health Criteria 16.Radiofrequency and Microwaves.” WHO, Genebra, 1981.8 – Gusev, A.A; Martin, I.M.; Pugacheva, G.I; Viegas, M.F.; Ferreira, D.V. e Otani, C.“The Shelter of High Energy Electrons Produced by the Powerful HF Transmitter”, aceitopara publicação IEEE-USA, Brasilia, IMOC,2005.