EL PROYECTO DE MEDIO AMBIENTE EN LA COMUNICACIÓN

POR RADIO FRECUENCIA

Ricardo Ferrer Durá 1p

Adela Ferrer Salvá

R. Juan Ferrer Salvá 2

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA

FACULTAD DE MEDICINA DE VALENCIA

Camino de Vera S/N. 46071 Valencia. rferrer@dpi.es.


 

 

 

1.-INTRODUCCIÓN.

En la actualidad, las comunicaciones y diferentes tipos de productos industriales así como las centrales eléctricas hacen uso de la energía electromagnética. Una forma de esta energía la constituye la energía de radiofrecuencia (RF), dentro de la que se incluyen las ondas de radio y las microondas, hoy día ampliamente utilizadas en telecomunicación. La radiación se define como la propagación de energía a través del espacio en forma de ondas. La telecomunicación o comunicación a distancia requiere para su actividad el uso de las llamadas ondas electromagnéticas en la que los campos eléctricos y magnéticos están ligados (Ley de Lenz). Las emisiones de RF pueden ser estudiadas para conocer su efecto en el medio ambiente en términos de energía, radiación o campo ya que estas pueden producir efectos, tanto por la energía que transportan (transmite calor) como su frecuencia (efecto ionizante) y estos pueden causar daños en los seres humanos. Una radiación esporádica o temporal puede que no tenga efectos importantes en los seres humanos, pero una radiación constante e incidiendo en el mismo sentido cuando se duerme, durante mucho tiempo, podría causar efectos diversos sobre el estado anímico de las personas.

Sería conveniente en el futuro, dormir en una jaula de Faraday, protegidos de las radiaciones ? ; en esta ponencia se propone este estudio.

 

 

 

2.- LAS RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS.

Las radiaciones electromagnéticas son una respuesta a las ondas sonoras producidas al hablar o producir música, origen de la señal que se quiere comunicar, ya que estas son traducidas a señales eléctricas por medio de un micrófono para que de esta forma la información pueda ser enviada a distancia por el medio transmisor a través de una vía de transmisión adecuada. La vía de comunicación puede ser cerrada, como por ejemplo un cable, o abierta empleando en este caso el espacio cuando se transmite la información por medio de ondas electromagnéticas radiadas por las antenas ya que las señales electromagnéticas viajan a través del aire y del vacío desde las antenas emisoras a las receptoras a una velocidad próxima a la de la luz.

3.-SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN.

Un Sistema de Telecomunicación es un conjunto de elementos relacionados entre sí con capacidad de autocontrol y con un fin común, este fin es la transmisión del mensaje, de una fuente de información parte la noticia y se recibe en el centro destinatario con una fidelidad garantizada, pero la forma en que tiene lugar la emisión al espacio de la señal EM (Electromagnética) viene determinada por la potencia, el tipo de antena empleado y por la frecuencia emitida. Los Sistemas de Telecomunicación, con radiación EM al espacio, se emplean en los siguientes servicios: Radio Enlaces, Televisión, Telefonía Móvil, Frecuencia Modulada, Radares, TV y en Centros de Transformación Eléctrica.

4.-LAS FRECUENCIAS DE LAS RADIACIONES.

A pesar de que tienen muchas características comunes, existen diferencias fundamentales entre los distintos tipos de radiación EM según su localización en el espectro, ya que este comprende un rango enormemente amplio de frecuencias (Tabla 1). Así, la cantidad de energía que una radiación EM es capaz de depositar en un organismo, y la forma en que esta radiación es absorbida por el sujeto están determinadas por la frecuencia de la radiación incidente. Cuando la frecuencia incrementa, el poder de absorción de la radiación por parte de los tejidos incrementa, y la penetración de la radiación disminuye. El espectro electromagnético abarca desde energía de frecuencia extremadamente baja (ELF) con longitudes de onda muy largas hasta rayos-X y rayos gamma de frecuencia elevadas. Entre estos dos extremos se encuentran las ondas de radio, microondas, radiación infrarroja, luz visible y la radiación ultravioleta en este orden. La parte de RF del espectro electromagnético se define como aquella en que las ondas tienen una frecuencia entre 3kHz y 300GHz. El uso de energía de RF se concentra fundamentalmente en servicios de telecomunicaciones dirigidos a los ciudadanos, industria y gobierno.

Frecuencia

Long. Onda/m

Carácter

Servicios

Efectos

10

106

Corriente no

Ionizante

Línea eléctrica

Corr. Inducidas débiles

104

106

"

Radio AM

Corr. Inducidas Fuertes No térmicas

106

102

"

FM, TV

 

108

1

"

Hor. Microo

Térmicos

1010

10-2

"

Infra Rojo

Efectos fotoquímicos Optica

1012

10-4

"

Ultravioleta

 

1014

10-6

Ionizante

RX

Daño en el ADN

1016

10-8

 

RX

Rotura de enlaces moleculares

1018

10-10

"

"

Efectos genotóxicos

1020

10-12

"

"

Bioefectos

1022

10-14

"

"

"

Tabla 1. Frecuencia, longitud y efectos de las radiaciones.

 

5.-ESTUDIO DEL MEDIO-AMBIENTE EN LA COMUNICACIÓN ELECTROMAGNÉTICA.

La radiación electromagnética generada por una antena o una corriente eléctrica es un agente que se introduce en el espacio y, puede producir en los seres vivos efectos inocuos o perturbadores en la salud según sea la esencia de las ondas electromagnéticas empleadas (tabla 1). Las dos características a estudiar en un proyecto de medio ambiente en radiofrecuencia son, la frecuencia y la potencia en que son emitidas las ondas. De la misma forma que cualquier fenómeno de la naturaleza ondulatoria, la energía electromagnética puede ser caracterizada por una frecuencia(f) y una longitud de onda (l ). La longitud de onda es la distancia cubierta por un ciclo completo de onda electromagnética. La frecuencia es el número de ciclos completos de esta onda que pasan por un punto concreto durante un segundo. Las ondas electromagnéticas se propagan a través del espacio a la velocidad de la luz y su frecuencia y longitud de onda están inversamente relacionadas según la relación, l = c / f = cT.

6.-ORGANISMOS DE NORMALIZACIÓN.

NACIONALIDAD

ORGANISMO COMPETENTE

COMPETENCIAS

EEUU (ANSI)

Instituto Nacional Americano de Normalización

Potencia Efectiva Radiada (ERP)

EEUU (FCC)

Federal Coommunications Commission

Sector de las Telecomunicaciones

EEUU (NTIA)

National Telecommunications and Information Administration

Espectro de las Radiofrecuencias

EEUU (EPA)

Environmental Protection Agency

Agencia de protección de medio ambiente

EEUU (NIOSH)

National Institute for Occupational Safety and Health Administration

Salud y Seguridad en el trabajo

EUROPA(CEN)

Comité Europeo de Normalización

Prototipos

EUROPA(ETSI)

Instituto de Normalización Europeo de Telecomunicaciones

Espectro Radioeléctrico

EUROPA

(CENELEC)

Comité Europeo de Normalización Electrotécnica

Electrotecnia

Tabla 2.-Normas en la Radiación Electromagnetica.

7.-LOS LIMITES DE SEGURIDAD EN UNA RADIACIÓN POR EFECTOS TÉRMICOS. RADIACIÓN NO IONIZANTE.

La radiación no ionizante o energía contenida en los fotones de las ondas electromagnéticas de RF(Radio Frecuencia; f<1012 Hez.) no es lo suficientemente elevada para causar la ionización de átomos y moléculas por lo que la radiación de energía de RF está considerada como radiación no ionizante, como ocurre con la luz visible, la radiación infrarroja y otras formas de radiación con frecuencias relativamente bajas. La energía presente en un fotón de rayos X (o Radiación Ionizante) es mil millones de veces superior a la energía presente en un fotón de radiación de microondas a 1 GHz. Al hacer el estudio del Proyecto de Medio Ambiente es importante que los términos ionizante, no-ionizante no sean confundidos cuando se discuten los efectos biológicos de la radiación electromagnética sobre los efectos producidos en los seres humanos, dado que los mecanismos de interacción son completamente diferentes. Los efectos térmicos aunque son incapaces de romper uniones químicas, las RNI (Radiaciones no Ionizantes) pueden introducir alteraciones en los sistemas biológicos. Si el incremento de la temperatura corporal inducido por la exposición a la radiación no es severo, menor de 1C la sangre circulante es capaz en general, de disipar el exceso moderado de calor y los límites a soportar por los humanos pueden venir expresados en dos tipos de unidades:

a)Cuando interesa describir la potencia de radiación en el aire, sin atender a su interacción con un cuerpo expuesto a la señal, se emplea la DENSIDAD DE POTENCIA (S) que se define como potencia por unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación de la onda electromagnética, y que viene dada en vatios por metro cuadrado (W/m).

b)Si el interés de la medida radica en valorar la forma en que la energía de una radiación es absorbida por un cuerpo dado, se calcula la SAR o TASA DE ABSORCIÓN ESPECÍFICA. La SAR es la derivada en al tiempo del incremento de energía(dW) absorbida por una diferencial (dm) contenida en un volumen diferencial (dV) y que tiene una determinada densidad. Se expresa en W/kg. de masa. El valor de la SAR es, por tanto, dependiente, entre otros parámetros, del valor de la densidad de corriente inducida por la radiación en el tejido (A/m), de la densidad de tejido (kg/m3) y de la conductividad del tejido (en S/m).

Los límites empleados en la elaboración de normativas de seguridad de aplicación a nivel nacional e internacional son: el ICNIRP (International Commision on Non-Ioizing Radation Protection) establece un límite de exposición para el cuerpo humano de 10 W/m (1nW/cm) lo que corresponde a un SAR de 0,08 W/kg. de masa corporal (80 mW/kg).

8.-EFECTOS BIOLÓGICOS.

En general, los efectos nocivos comprobados bajo exposición a RF están relacionados con la capacidad que poseen estas ondas de inducir corrientes eléctricas en los tejidos expuestos, lo que conduce a un efecto en la transmisión de información y en los actos y por tanto en la voluntad y como consecuencia puede afectar al estado anímico de las personas.

 

 

 

 

 

Figura 1. Célula nerviosa. Figura 2.-Medida de flujo de iones.

En una fibra nerviosa cuando esta en reposo no existe transporte activo de iones de sodio y potasio. Cuando se activa la concentración intracelular de potasio es muy grande, en tanto es baja en el exterior de la célula. La membrana, en este caso, es muy permeable a los iones de potasio pero no a los demás iones. En este movimiento, se arrastran cargas positivas al exterior, de forma que se crea electropositividad fuera de la Membrana y electronegatividad en el interior de la célula. En cuestión de un milisegundo aproximadamente, el cambio de potencial se hace lo bastante grande como para bloquear la difusión al exterior de los iones de potasio., a pesar del gradiente de concentración existente. En la fibra nerviosa de las personas humanas, la diferencia de potencial precisa es de unos 94 milivoltios, con signo negativo en el interior de la membrana de la fibra. Cuando la concentración extracelular de sodio es alta y su concentración intracelular es reducida se trata de iones positivos, pero la membrana es ahora muy permeable para ellos e impermeable para los demás. En el caso de la fibra nerviosa de los humanos, el potencial es de unos 61 milivoltios, con valor positivo en el interior de la fibra. El valor del potencial de membrana que se produce exactamente de la difusión neta de un ion en cualquier dirección se denomina potencial Nernst para ese ion. Su magnitud viene determinada por el cociente entre las concentraciones de ion a ambos lados de la membrana: a mayor valor del cociente, mayor tendencia de los iones para difundir en una dirección y, por tanto, mayor valor del potencial de Nernst. La siguiente ecuación, denominada ecuación de Nernst, puede utilizarse para calcular el potencial de Nernst:

E = ± 61 log [ (Concentración Intracelular)/(Concentración Extracelular) ]

En esta formula, se asume que el potencial de la membrana permanece siempre en un valor cero, y el potencial de Nernst que se calcula es el del interior de la membrana. Existen potenciales eléctricos a través de las membranas de las células nerviosas y estas son excitables, es decir, son capaces de autogenerar impulsos electroquímicos en sus membranas y de utilizarlos para transmitir señales.

Si un campo magnético incide sobre una carga realiza una fuerza sobre esta si la fuerza tiene el mismo sentido en que la carga se mueve será favorable al desplazamiento de esta si el sentido de la fuerza es contrario al desplazamiento de la carga retrasará la velocidad de esta provocando un estado anímico desagradable al ser humano. El retraso vendrá dado por la intensidad del campo magnético que incide en la carga o cargas. Si un campo magnético B o una suma de ellos, es suficientemente intenso influirá sobre el desplazamiento de las cargas con una fuerza f e impedirán o favorecerán el movimiento de las cargas y como estas cargas transportan ordenes (movimientos humanos) modificarán su acción.

9.-FUERZA QUE ACTUA SOBRE UNA CARGA QUE SE MUEVE EN UN CAMPO MAGNETICO.

z

B

f



x


q v

y

f = f1 + f2 = q( E + v x B)

Si E=0 ; f = f2 = ( q v x B)

F = å f 1 + .....+fn = f total

Figura 3.-Lineas magnéticas y corrientes en el cerebro.

Si esta acción es temporal (fuerza ejercida f sobre las cargas) como cuando el ser humano esta en movimiento no llega a producir un efecto molesto, pero sí puede llegar a afectar (dolores) cuando el ser humano esta en una posición fija durante mucho tiempo (durmiendo) y crear un estado desagradable al levantares por la mañana o insomnio por la noche. La solución a este pequeño problema sería el adaptar el dormitorio como una jaula de Faraday o espacio libre de campos electromagnéticos.

10.-CONCLUSIONES.

En ningún caso las radiaciones usadas en los Sistema de Telecomunicación, pueden ser nocivas para el ser humano ya que estas están reguladas por organismos oficiales, como hemos visto en la ponencia, y los campos magnéticos que generan son de pequeña intensidad. No ocurre lo mismo en los sistemas de transformación de energía eléctrica y las líneas de alta tensión, pues los campos magnéticos que provocan aunque de baja frecuencia y no ionizantes pueden ser considerables. Otro problema estudiado en esta ponencia es la suma de muchos campos electromagnéticos en un punto determinado y cuyos vectores campo sean del mismo sentido y por tanto se sumen. En esta ponencia se propone para aquellos efectos continuados, o fuerza del campo magnético continuo, de sentido contrario a las corrientes de las cargas, en los transmisores neuronales, que puedan impedir las corrientes normales durante mucho tiempo, un protector en los dormitorios o salas de estar, donde la posición del cuero humano es estática, este protector seria la jaula de Faraday para neutralizar radiaciones intensas no ionizantes.

BIBLIOGRAFÍA.

& Arthur C. Guyton. Tratado de Fisiología Médica.McGRAW-HILL 1995.

& J. Llinares, A. Paje ;Electromagnetismo y Semiconductores S.P.U.P.V. Madrid.

1 NOTICIAS MÉDICAS. N 3.787 ; 30 de Marzo-5 de Abril 2001.

1 Plan de Comunicación Sobre Telefonía Móvil. U.P.de Catalunya E.T.S.I.T.

1 Noticias Médicas ; N 3.787. El Semanario de la Medicina Española.