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Aspectos Técnicos de los Campos Electromagnéticos
 
 

  

El medio en que vivimos está inmerso en campos electromagnéticos (CEM), invisibles al ojo humano, en cuyo origen está la naturaleza, como el campo magnético terrestre, o la acción del hombre. Entre estos últimos pueden distinguirse dos tipos de CEM, los originados para aprovecharse de sus ventajas, como las ondas de radiofrecuencia empleadas en la transmisión de televisión, de la telefonía móvil, el horno microondas, etc., y los que aparecen como subproductos de otros procesos, como los campos de baja frecuencia que acompañan a las líneas de transporte de energía eléctrica, o los generados por un secador domestico de pelo.


Campo Magnético Terrestre

Diferentes tipos de campo magnético

La idea de campo electromagnético, como resultado de la acción conjunta de campos eléctricos (E) y magnéticos (H), no existió hasta 1860; con anterioridad, los fenómenos de electricidad y magnetismo se consideraron manifestaciones de distinta naturaleza ligadas, respectivamente, a las cargas eléctricas y a los imanes.

Atendiendo a cómo se generan los CEM, cabe hablar de tres modos de CEM: campos electromagnéticos estáticos (por ejemplo el campo magnético terrestre o los campos eléctricos originados por fricción), campos electromagnéticos inductivos (típico de los motores, transformadores, líneas de alta tensión), y campos electromagnéticos radiados (típicos de las telecomunicaciones y aplicaciones domésticas como el horno microondas).

1. Campos electromagnéticos radiados

Dentro de los sistemas cuyo funcionamiento se basa en CEM de tipo radiado, se encuentran los servicios de comunicaciones inalámbricas, objeto del presente estudio como la radiodifusión, las comunicaciones móviles, los buscapersonas, etc.

Es tipo de servicios tienen, como característica común, que los campos producidos se atenúan en mayor medida cuanto mas alta es su frecuencia de trabajo, motivo este por el que se utilizan diferentes bandas de frecuencia en función del alcance deseado para el servicio en cuestión. Así, mientras que para coberturas globales se utilizan las bandas de baja frecuencia1 (por debajo de 30 MHz) por su baja atenuación, en comunicaciones urbanas de corta distancia, se emplean bandas de frecuencias mas altas (VHF 30-300 MHz, UHF 300 - 3000MHz).

La forma de compensar la atenuación originada se consigue bien mediante el err grandes potencias, o bien por proximidad emisor-receptor.

Características de los campos electromagnéticos radiados

Modo de propagación: mediante ondas (frentes de energía que se mueve en modo ra

Campos generados en su movimiento, las ondas de CEM radiados generan campos m (H) y eléctricos (E) ortogonales de tipo sinusoidal, tal como se recoge en la siguiente figura:


Velocidad de propagación. v= 300.000 Km/seg (velocidad de la luz)

Frecuencia, f, describe el número de oscilaciones o ciclos por segundo de los campo en ciclos/seg, unidad que se denomina Hertzio (Hz). Otras unidades de frecuencia son el "megahercio" (MHz, 106 Hz) o el gigahercio (GHz ,109 Hz).

Longitud de onda,X, es la distancia entre una onda y la siguiente.

Relación entre f y X:cuanto mayor es la frecuencia, menor es la longitud de onda (', sistema de telefonía móvil típico que funcione en la banda de 900 MHz, tiene una I onda de 0,33 metros; mientras la conducción de energía eléctrica a 50 Hz genera una longitud de onda de 60 millones de metros.

Conceptos Básicos sobre Campos

Campos eléctricos (E)

Campos magnéticos (H)

Campos electromagnéticos (CEM)

  • Su fuente es la tensión eléctrica (V).
  • Su intensidad se mide en voltios por metro (V/m).
  • Su intensidad disminuye con la distancia desde la fuente.
  • La mayoría de los materiales de construcción protegen (apantallan) en cierta medida de estos campos
  • Su fuente es la corriente eléctrica (I)
  • Su intensidad se mide en amperios por metro (A/m)
  • Se originan cuando se pone en marcha un aparato eléctrico
  • Su intensidad disminuye con la intensidad de corriente
  • La mayoría de los materiales no los atenúan
  • En las frecuencias de radio y de microondas, los campos E y H se consideran conjuntamente como los dos componentes de una onda electromagnética (propagación en modo radiación)
  • Quedan definidos por su frecuencia y longitud de onda (f, A.)
  • Las redes de distribución eléctrica y los apratos eléctricos son las fuentes más común de CEM de baja frecuencia en el entorno cotidiano. Estos campos son difíciles de apantallar.
  • Las fuentes habituales de CEM de radiofrecuencia son las telecomunicaciones, las antenas radiodifusión, los hornos microondas, etc. Estos campos pueden ser apantallados

2. Emisiones ionizantes y no ionizantes.

La gran variedad de CEM existentes puede clasificarse de diferentes formas atendiendo a stintos criterios. Si se emplea como criterio clasificatorio sus efectos sobre los organismos tos, el parámetro más importante es la frecuencia, conforme al cual, los CEM se dividen en impos ionizantes y campos no ionizantes.

Las emisiones ionizantes, caracterizadas por ser de muy alta energía, son capaces de convertir una molécula en un ión. Si tal efecto se da durante el desarrollo embrionario o fetal, puede conducir a la muerte (aborto) del organismo o a malformaciones severas en el neonato. En un adulto o en un niño, la exposición a estas emisiones puede alterar irreversiblemente el material hereditario e inducir, o favorecer, el desarrollo de cánceres o tumores. Entre este tipo de emisiones se encuentran la gama alta de las radiaciones ultravioleta, los rayos X, y los rayos gamma.

Las emisiones no ionizantes, con independencia de cuál sea su potencia, carecen de energía eficiente para ionizar la materia, por lo que no afectan directamente a la estructura atómica i molecular de los tejidos vivos. En el rango de las radiofrecuencias y microondas, la principal manifestación de las emisiones no ionizantes en tejidos vivos es el efecto térmico, aumento de la temperatura, que será de mayor o menor intensidad según la absorción del tejido, o material, a las diferentes frecuencias (caso del horno microondas4 en el ámbito domestico, o de los terminales de telefonía móvil). A frecuencias más bajas, como la frecuencia industrial típica de las líneas de transporte eléctrico o de los electrodomésticos, las emisiones no ionizantes pueden provocar efectos no térmicos o atérmicos. Se trata de cambios en la orientación de las moléculas o de desplazamientos de los átomos que forman las moléculas pero sin llegar a la ruptura y separación.

Clasificación de las emisiones no ionizantes significativas por frecuencias y aplicaciones

Banda de frecuencia

Origen / aplicaciones

Emisiones no ionizantes hasta 3 KHz
ELF

  • Origen:

o Campos electromagnéticos estáticos
o Líneas de transporte eléctrico (50 Hz, 60 Hz) de alta y media tensión.
o Líneas de electrificación de ferrocarriles.
o Maquinaria domestica e industrial:motores,frigoríficos, secadores, lavadoras, cocinas de inducción, etc.

Emisiones no ionizantes comprendidas entre
3 KHz y 300 GHz EMF

(por debajo del infrarrojo)

  • Aplicaciones industriales (hornos de microondas)
  • Aplicaciones de comunicaciones radio (radiofrecuencia) como:

oComunicaciones en HF de radiodifusión para grandes alcances, y grandes potencias, (onda corta, media y larga)
o Comunicaciones en VHF / UHF de Radio y TV.
o Comunicaciones móviles (telefonía móvil).
o Enlaces de comunicaciones por microondas.
o Etc.

3. Efectos de los CEM no ionizantes sobre el cuerpo humano

A pesar de que la exposición a CEM no ionizantes no es un fenómeno nuevo, la exposición ambiental ha aumentado de forma continua conforme la creciente demanda de electricidad, el avance de las tecnologías y los cambios en hábitos sociales han generado más fuentes artificiales de CEM. Por ello, todos estamos expuestos a una combinación compleja de campos eléctricos y magnéticos débiles, tanto en el hogar como en el trabajo, bajo cuyos efectos se producen en el organismo corrientes eléctricas minúsculas, incluso en ausencia de campos eléctricos externos, cuyos efectos se describen en él siguiente cuadro:

Campos estáticos de muy baja Frecuencia, hasta 3 KHz
Tanto los campos eléctricos como los magnéticos de muy baja frecuencia inducen tensiones eléctricas y corrientes en el organismo. No obstante, incluso justo debajo de una línea de transmisión de electricidad de alta tensión y muy baja frecuencia, las corrientes inducidas son muy pequeñas comparadas con los umbrales para la producción de sacudidas eléctricas u otros efectos eléctricos Los campos eléctricos de frecuencias muy bajas influyen en el organismo, como en cualquier otro material formado por partículas cargadas, provocando corrientes que atraviesan el organismo hasta el suelo.
 

Los campos magnéticos de frecuencias muy bajas inducen corrientes circulantes en el organismo. La intensidad de estas corrientes depende de la intensidad del campo magnético exterior.

Campos de 3 KHz hasta 300 GHz

En estas bandas comprendidas entre 3 KHz y 300 GHz operan la mayoría de los dispositivos de frecuencia, donde el principal efecto biológico es el calentamiento, pero mientras dispositivos i el horno microondas potencian este efecto, la radiofrecuencia aprovecha las características de campos para transmitir información.

Los niveles de campo de los dispositivos de radiofrecuencia a los que normalmente están expuestas las personas, como los procedentes de las comunicaciones móviles, son mucho menores que los necesarios para producir un calentamiento significativo.

4. Normas técnicas existentes sobre límites de exposición a CEM.

La industria dispone de una serie de normas técnicas sobre máximos CEM permitidos que viene aplicando desde hace tiempo a los dispositivos eléctricos, industriales, líneas de alta tensión, terminales de radiofrecuencia, etc. Estas normas, que han sido elaboradas por los organismos competentes teniendo en cuenta la evidencia científica, imponen unos valores máximos de determinadas magnitudes que han de verificadas por las diferentes administraciones antes de aceptar la introducción de los equipos en sus mercados.

Los límites de máxima exposición humana a los CEM generados por los equipos de telecomunicación o industriales, vienen fijados por dos grupos básicos de normas de carácter técnico, una europea (CENELEC7) y otra estadounidense (ANSI-IEEE). Ambas fijan valores muy parecidos, y especifican determinadas restricciones básicas,basadas en la denominada "Tasa de Absorción Específica" (SAR en inglés) y otros parámetros

Tasa de absorción específica, SAR
  • Es la unidad de medida de la cantidad de energía de radiofrecuencia absorbida por unidad de masa de tejido del cuerpo humano expuesto. La SAR difiere según los distintos tejidos del cuerpo, y también de acuerdo con los factores de segundad que se apliquen
  • Se mide en W/Kg.
  • Según la cantidad de energía absorbida por un tejido de un órgano determinado, este tejido se calienta más o menos. Contra este calor y sus potenciales efectos adversos a corto plazo están diseñadas las restricciones básicas de las normas técnicas internacionales. En otras palabras, se trata de estándares de protección basados en criterios térmicos.
  • El SAR máximo admisible difiere según los distintos tejidos del cuerpo humano, y también de acuerdo con los factores de seguridad que se apliquen.

Debido a que el SAR es un parámetro de difícil medición, aún contando con equipamiento adecuado, se decidió emplear en su lugar los niveles de referencia, parámetros cuyo cumplimiento garantiza que se respetan las restricciones básicas y que son más fáciles de medir. Dado que la norma CENELEC es algo más exigente que la ANSI-IEEE (véase tabla comparativa), puede darse el caso de que existan equipos que cumplan la norma estadounidense y sin embargo no cumplan la europea.

Comparativa de normas CENLEC vs. ANSI-IEEE

Norma

 

Frecuencia (MHz)

 

Dens. Potencia (W/m)

 

Tiempo promedio de medida

 

CENELEC (EUROPA)

 

400< f <2000

 

f/200

 

6 min

 

IEEE (USA)

 

300< f <3000

 

f/150

 

30 min

 

 

Valores máximos de los NIVELES DE REFERENCIA permitidos por la norma CENELEC

Servicios/ Sistemas

 

Banda de frecuencia (Max. y min. en MHz)

 

Intensidad de campo eléctrico, E (V/m)*

 

Intensidad de campo magnético, H (A/m)*

 

Densidad de potencia equivalente de onda plana (mW/cm2)*

 

FM

 

88-108

 

27,5

 

0,07

 

-

 

TV (VHF)

 

170-220

 

27,5

 

0,07

 

-

 

Trunking

 

400-470

 

27,5

 

0,07

 

0,2

 

TV (UHF)

 

470-860

 

29,7

 

0,078

 

0,24

 

GSM

 

890-960

 

40,87

 

0,108

 

0,45

 

DCS1800

 

1710-1880

 

56,65

 

0,15

 

0,86

 

PCS

 

1850-1990

 

58,9

 

0,159

 

0,93

 

UMTS

 

1900-2170

 

59,72

 

0,158

 

1

 

 

 

 
     

 

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