Das equações de Maxwell ao primeiro celular de Cooper, a trajetória das telecomunicações é marcada por avanços científicos sólidos. Mesmo assim, persistem mitos sobre o 5G e seus supostos efeitos biológicos. A ciência e a regulação mostram outra realidade.

Circulam nas redes sociais boatos de que o 5G faria abelhas abandonarem colmeias. A física, a biologia e a engenharia mostram que não há base científica nessa hipótese: a radiação do 5G é não ionizante, fraca e opera dentro de limites seguros definidos por normas internacionais.

A base das telecomunicações começa quando James Clerk Maxwell unificou a eletricidade e o magnetismo, provando que esses fenômenos existem em conjunto. Maxwell avançou em relação aos estudos de André-Marie Ampère, que havia demonstrado que toda carga elétrica em movimento gera um campo magnético, e também ampliou os trabalhos de Michael Faraday e Heinrich Lenz, que haviam comprovado o fenômeno da indução eletromagnética.

Em seu desenvolvimento teórico, Maxwell buscou preservar a coerência entre a equação da continuidade e a Lei de Ampère, introduzindo o conceito de corrente de deslocamento como solução para o equilíbrio entre essas formulações. Essa contribuição permitiu completar o sistema de equações que descreve o comportamento conjunto dos campos elétrico e magnético, unificando-os em uma teoria capaz de explicar tanto os fenômenos estáticos quanto os dinâmicos.

A corrente de deslocamento garante a adequação entre a equação da continuidade e a Lei de Ampère, assegurando a conservação de energia em sistemas eletromagnéticos. Maxwell percebeu que, em um circuito onde o campo elétrico varia no tempo, como no interior de um capacitor durante o carregamento, existe uma região onde não há corrente elétrica conduzida por elétrons, mas o campo elétrico variável gera um efeito equivalente, produzindo linhas de fluxo magnético. Essa correção completou a simetria das equações de Maxwell e permitiu explicar fenômenos oscilatórios e de propagação que até então não eram compreendidos pela física.

A equação de Maxwell conhecida como Lei de Ampère-Maxwell, ao introduzir o conceito de corrente de deslocamento, é a equação fundamental que torna possível a propagação das ondas eletromagnéticas. Sua combinação com a Lei de Faraday-Lenz da Indução Eletromagnética demonstra que campos elétricos e magnéticos variáveis no tempo se regeneram mutuamente e se propagam no espaço, constituindo a base física das telecomunicações e de toda a tecnologia moderna de transmissão de sinais sem fio.

Esse avanço conceitual permitiu compreender matematicamente a propagação das ondas eletromagnéticas, pois as equações de Maxwell são a base da equação de Helmholtz, que descreve como as ondas se propagam no espaço. A comprovação experimental dessa teoria foi realizada posteriormente por Heinrich Hertz, que demonstrou a existência das ondas eletromagnéticas previstas por Maxwell, inaugurando o caminho que levaria à invenção do rádio, da televisão, dos satélites e, por fim, das redes de comunicações móveis modernas.

Mais de um século depois, em 3 de abril de 1973, o Engenheiro Eletricista Martin Cooper, da Motorola, realizou a primeira chamada móvel da história com o DynaTAC 8000X, um telefone de 1,1 kg cuja bateria durava apenas 25 minutos. Formado em Engenharia Elétrica pela Universidade de Illinois e pelo Instituto de Tecnologia de Illinois, Cooper liderou a equipe que transformou o conceito de comunicação pessoal em realidade, inaugurando a era dos telefones celulares e abrindo caminho para a evolução das redes móveis que culminaria no 5G.

Nos últimos dias, circularam nas redes sociais publicações afirmando que a radiação emitida pelas antenas de telefonia 5G estaria fazendo com que abelhas abandonassem suas colmeias. A hipótese, apresentada de forma alarmista e amplamente compartilhada em vídeos e grupos de mensagens, reacende o debate sobre a relação entre tecnologia, meio ambiente e informação. Esse tipo de conteúdo, contudo, precisa ser analisado à luz da ciência, da engenharia e da regulação técnica, e não com base em especulações.

A primeira distinção fundamental é entre radiação ionizante e não ionizante. A radiação ionizante, como a dos raios X e das partículas alfa e beta, possui energia suficiente para alterar a estrutura atômica da matéria, rompendo ligações químicas e provocando efeitos biológicos potencialmente nocivos.

A radiação é considerada ionizante quando possui energia suficiente para remover elétrons de um átomo, formando íons. Esse fenômeno ocorre quando a energia transportada por cada fóton, a partícula elementar associada à radiação eletromagnética, é maior que a energia de ligação do elétron ao núcleo atômico. Em termos físicos, isso significa que a radiação tem força suficiente para quebrar a ligação entre o elétron e o átomo, alterando sua estrutura.

A energia de um fóton depende diretamente da frequência da radiação. Quanto maior a frequência, maior a energia associada. É por isso que radiações como os raios X e os raios gama são classificadas como ionizantes, pois possuem altíssimas frequências e, portanto, energia suficiente para provocar ionização e danos biológicos.

Entretanto, as radiações não ionizantes, entre as quais se enquadram as ondas de rádio, televisão, Wi-Fi e 5G, apresentam frequências muito mais baixas, o que significa que a energia de seus fótons é incomparavelmente menor. Essa energia é incapaz de romper ligações atômicas ou causar ionização, produzindo apenas o efeito térmico, ou seja, um leve aquecimento local quando a energia é absorvida, muito abaixo de qualquer nível prejudicial à saúde.

Além disso, os níveis de potência utilizados nas transmissões 5G são extremamente baixos. Mesmo uma estação rádio-base de cobertura ampla, como a Qualcomm – Plataforma 5G RAN para Small Cells (FSM200xx), que suporta 64 elementos de antena com dupla polarização e é capaz de transmitir potência superior a 40 dBm (classe 1), opera com energia muito pequena quando comparada a outras fontes de radiação do cotidiano. Para efeito de comparação, uma lâmpada incandescente de 60 W irradia cerca de 47,8 dBm, o que representa muito mais energia térmica do que uma antena 5G. Mesmo nas estações macro, a potência típica por setor gira em torno de 30 dBm, valor muito inferior ao de dispositivos elétricos domésticos comuns. Embora 47,8 dBm possa parecer apenas um pouco acima de 40 dBm, é importante lembrar que a escala de decibéis é logarítmica – a cada aumento de 3 dB, a potência dobra – de modo que uma diferença de 7,8 dB entre a lâmpada e a estação 5G representa várias vezes mais energia irradiada em termos absolutos.

Em dispositivos móveis, como smartphones, a potência média é ainda menor, geralmente entre 20 e 23 dBm, o que corresponde a apenas 100 a 200 mW, valores insuficientes para causar qualquer alteração biológica mensurável.

No Brasil, o controle sobre esses limites é rigoroso. A Resolução nº 700, de 28 de setembro de 2018, da Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL), que estabelece os limites de exposição a campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos na faixa de 8,3 kHz a 300 GHz, está alinhada às diretrizes internacionais da ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection).

A ICNIRP descreve os limiares biológicos que servem de base para a definição dos limites de exposição humana à radiação de radiofrequência. Esses limiares se baseiam em três mecanismos fisiológicos principais: estimulação neural, aumento de temperatura e alterações na permeabilidade das membranas celulares.

O primeiro ocorre apenas em frequências mais baixas, inferiores a 10 MHz, quando os campos elétricos podem induzir correntes dentro do corpo humano e provocar pequenas respostas nos tecidos nervosos e musculares. Em frequências mais elevadas, como as empregadas em telecomunicações, esse efeito deixa de ocorrer e o principal fenômeno associado passa a ser o aquecimento tecidual resultante da absorção de energia eletromagnética.

O segundo é o aumento de temperatura, que constitui o efeito dominante na faixa de radiofrequências utilizada por sistemas de comunicação sem fio. A ICNIRP destaca que a absorção de energia de radiofrequência pode elevar a temperatura dos tecidos, mas apenas em níveis muito superiores aos encontrados em situações reais de exposição. Estudos experimentais demonstram que danos teciduais só ocorrem quando a temperatura local excede entre 41 °C e 43 °C, dependendo do tipo de tecido e da duração da exposição. Para garantir ampla margem de segurança, as diretrizes estabelecem limites que impedem elevações superiores a 2 °C em órgãos internos e 5 °C em tecidos superficiais, como a pele e os membros. Esses valores correspondem a níveis de SAR e densidade de potência muito acima das condições observadas em transmissões 5G, em que o aumento de temperatura é inferior a 1 °C e fisiologicamente insignificante.

O terceiro mecanismo é a alteração na permeabilidade das membranas celulares, observada apenas em exposições pulsadas de altíssima intensidade e curta duração. Essas variações transitórias ocorrem em níveis de energia extremamente elevados, superiores a 5 quilowatts por quilograma (kW/kg), em frequências próximas de 18 gigahertz (GHz), valores centenas de vezes maiores que os limites de segurança adotados. A ICNIRP concluiu que esses efeitos estão diretamente associados ao excesso de energia térmica e que os limites de exposição estabelecidos para controlar o aquecimento já garantem proteção total contra qualquer alteração de membrana celular.

Esses três mecanismos constituem a base científica dos limites internacionais de exposição a radiofrequências e sustentam os parâmetros adotados pela Resolução ANATEL nº 700/2018, assegurando que as redes de telecomunicações, inclusive as tecnologias 5G, operem com ampla margem de segurança em relação aos limiares biológicos de risco.

Essas diretrizes formam a base científica da regulamentação brasileira, garantindo que as redes de comunicações móveis, incluindo o 5G, operem dentro de limites amplamente seguros para seres humanos, fauna e flora. As avaliações de campo realizadas em diversas cidades brasileiras indicam níveis de intensidade eletromagnética muito inferiores aos limites máximos permitidos, evidenciando que o impacto ambiental e biológico é praticamente nulo.

Até o momento, não há evidência científica robusta que associe a operação de estações 5G ao abandono de colmeias ou à desorientação de abelhas. Pesquisas conduzidas dentro de parâmetros reais de exposição indicam que os campos eletromagnéticos típicos das telecomunicações não produzem alterações significativas no comportamento desses insetos.

A expansão das redes de telecomunicações deve sempre observar princípios de sustentabilidade ambiental, responsabilidade técnica e licenciamento pelos órgãos competentes, mas o debate precisa estar fundamentado em dados científicos e não em fake news.

A engenharia, ao seguir normas nacionais e internacionais de segurança, é uma aliada da preservação ambiental e da inovação tecnológica, assegurando que o avanço digital ocorra de forma segura, transparente e sustentável. Combater a desinformação também é uma forma de engenharia, pois significa aplicar o conhecimento técnico em defesa da verdade científica e do interesse coletivo.

Eng. Eletric. Rogerio Moreira Lima Silva, Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica/Telecom
Diretor da ABTELECOM | Especialista da ABEE Nacional | 1º Secretário da ABEE-MA | Coordenador da CAPA e da CEALOS do CREA-MA | Diretor de Relações Institucionais da AMC | Membro da ABRACOPEL | Professor da UEMA

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Referências Técnicas

ANATEL – Resolução nº 700, de 28 de setembro de 2018. Limites de exposição a campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos na faixa de 8,3 kHz a 300 GHz.

ICNIRP – Guidelines for Limiting Exposure to Electromagnetic Fields (100 kHz to 300 GHz). Health Physics, vol. 118, nº 5, 2020.

ICNIRP – Principles for Non-Ionizing Radiation Protection. Health Physics, vol. 118, nº 5, 2020.

UIT-T – Recomendações K.52, K.61 e K.100 – Orientações para conformidade, medição e previsão numérica de campos eletromagnéticos em instalações de telecomunicações.

QUALCOMM – Plataforma 5G RAN para Small Cells (FSM200xx). Ficha técnica do fabricante, 2023.

MARTIN COOPER (MOTOROLA, 1973) – Desenvolvimento do telefone celular DynaTAC 8000X e primeira chamada móvel realizada em 3 de abril de 1973. Entrevista à AFP (2023).

Telecomunicações, conforme definido no art. 60 da Lei nº 9.472/1997, a Lei Geral de Telecomunicações, é a transmissão, emissão ou recepção, por fio, radioeletricidade, meios ópticos ou qualquer outro processo eletromagnético, de símbolos, caracteres, sinais, escritos, imagens, sons ou informações de qualquer natureza. Trata-se, portanto, de um campo de complexidade técnica e científica, cujo domínio é atribuído exclusivamente ao engenheiro, em especial ao engenheiro de telecomunicações, ao engenheiro eletricista, ao engenheiro em eletrônica e ao engenheiro de computação, que recebem em sua formação sólida base matemática, física e tecnológica para planejar, projetar e executar sistemas que sustentam a infraestrutura moderna de comunicação.

A engenharia de telecomunicações apoia-se em um tripé conceitual fundamental: a análise espectral, a propagação de ondas eletromagnéticas e a teoria estatística das comunicações. A análise espectral, com base em séries e transformadas de Fourier, possibilita decompor sinais complexos em frequências, permitindo o estudo de interferências, ruídos e ocupação eficiente do espectro. Já o eletromagnetismo, regido pelas equações de Maxwell e desdobrado em análises diferenciais e vetoriais, fornece os fundamentos para compreender como as ondas se propagam em meios diversos, guiadas, refletidas, difratadas ou absorvidas, o que viabiliza desde a transmissão em fibras ópticas até o funcionamento de antenas. A teoria estatística das comunicações, por sua vez, baseada em processos estocásticos, viabiliza a análise de tráfego, do multipercurso, da propagação em canais ruidosos e da taxa de erro de bit, estabelecendo critérios probabilísticos que garantem desempenho e confiabilidade.

Um exemplo emblemático é a fibra óptica, que funciona como um guia de onda. A análise de sua propagação é realizada a partir das equações de Maxwell em coordenadas cilíndricas, permitindo estudar fenômenos como a dispersão intermodal e cromática, que afetam diretamente a qualidade da transmissão. Esse nível de análise, abstrato e matematicamente sofisticado, é indispensável para garantir redes de alta capacidade e baixa perda.

O mesmo ocorre com as antenas: a partir do cálculo dos campos elétrico e magnético é possível determinar o diagrama de radiação, a diretividade e o ganho. Esses elementos são indispensáveis para o correto dimensionamento de sistemas de transmissão sem fio, sejam eles de telefonia celular, satélite ou redes de rádio.

No mundo digital, outro eixo fundamental é o estudo da modulação e da codificação de canal. Modulação é o processo pelo qual um sinal de informação é incorporado a uma portadora, possibilitando sua transmissão em determinadas faixas de frequência. Cada técnica de modulação, especialmente as digitais, amplamente utilizadas hoje, apresenta desempenho específico em termos de taxa de transmissão, robustez ao ruído e eficiência espectral. Esse processo é decisivo porque afeta diretamente a taxa de erro de bit e a confiabilidade da comunicação. A codificação de canal complementa esse mecanismo ao introduzir redundâncias controladas que permitem corrigir erros de transmissão, elevando a eficiência e a qualidade do sistema.

Outro aspecto essencial para redes de comunicação móvel é o cálculo da probabilidade de cobertura (CAP), que utiliza modelos probabilísticos para definir a área efetiva de alcance de um sistema de telecomunicações. Esse cálculo é indispensável, por exemplo, para dimensionar a cobertura de estações rádio-base de telefonia celular em cenários complexos, como áreas urbanas densas ou situações de mobilidade, como embarcações em alto-mar. O engenheiro precisa dominar estatística, teoria da propagação e ferramentas de simulação para oferecer soluções que garantam qualidade de serviço e minimizem zonas de sombra.

Vale destacar que a atuação do engenheiro não se limita ao espectro ou às antenas, mas também envolve a infraestrutura física. Esses profissionais estudam instalações elétricas, cabeamentos estruturados, sistemas de proteção, aterramento e toda a base que garante a segurança e a confiabilidade de centrais e estações de telecomunicações. Além disso, são formados para compreender e projetar protocolos de comunicação, que estruturam as redes digitais modernas. Protocolos de enlace, mecanismos de controle de tráfego, modulação, multiplexação e detecção de erros fazem parte desse arcabouço de conhecimento, essencial para que a informação percorra o caminho correto, no tempo adequado e com mínima perda.

Por isso, apenas o engenheiro de telecomunicações, o engenheiro eletricista, o engenheiro em eletrônica e o engenheiro de computação, pela sua formação específica, estão habilitados para o planejamento, estudo, projeto e execução, a fim de garantir a confiabilidade das redes de telecomunicações.

Em suma, não existe tecnologia sem engenharia, e não existe engenharia sem matemática. O reflexo do atraso do Brasil nesse setor encontra-se no baixo desempenho em matemática, evidenciado pelo PISA de 2022, no qual o país ocupa a 65ª posição entre 81 nações avaliadas, resultado incompatível com seu status de 9ª maior economia mundial em 2023. A consequência direta é a evasão universitária: de cada 100 estudantes que ingressam nos cursos de engenharia, apenas 35 se formam, o que representa a maior taxa de evasão entre todos os cursos do país. “A maioria dos estudantes desiste”, afirmou o presidente do CONFEA em entrevista à Revista Veja. Desse grupo, apenas 15 registram-se no CREA, tornando-se efetivamente profissionais habilitados. Soma-se a isso o tempo médio de formação, que deveria ser de 5 anos, mas no Brasil alcança 6 anos, revelando as dificuldades adicionais enfrentadas pelos estudantes. Muitos ainda migram para outras áreas, como o mercado financeiro, que valoriza a sólida formação matemática dos engenheiros.

É uma feliz coincidência que o atual presidente do CONFEA, Vinícius Marchese, seja engenheiro de telecomunicações, o primeiro dessa modalidade a ocupar a presidência do Conselho. Esse fato é simbólico e reforça o papel estratégico das telecomunicações no desenvolvimento nacional, lembrando à sociedade que a base de todo avanço tecnológico está nas equações, nos cálculos e no rigor científico que apenas a engenharia pode oferecer.

Por
Eng. Eletric. Rogerio Moreira Lima Silva
Diretor Estadual e de Inovação da ABTELECOM
Especial da ABEE Nacional
Diretor de Relações Institucionais da AMC
Coordenador da CAPA e da CEALOS do CREA-MA
Professor do PECS/UEMA