ASOCIACIÓN DE RADIOAFICIONADOS DEL CENTRO POLITÉCNICO SUPERIOR UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA

Efectos de proximidad del cuerpo humano en los campos electromagnéticos

• 1. Efectos en los diagramas de radiación.
  
  Cuando un transmisor opera muy cerca del cuerpo humano, el efecto de la radiación electromagnética en los órganos humanos, como el cerebro y los ojos, debe ser cuidadosamente tenido en cuenta en el diseño de las antenas.
  
  En el rango de frecuencias de las comunicaciones móviles, habitualmente entre 20 MHz y 2 GHz, el cuerpo humano presenta una conductividad de 1.5 S/m y una permitividad relativa de 75, actuando básicamente como un reflector con varios grados de eficiencia. La baja impedancia que presenta el cuerpo frente a las ondas reduce el campo eléctrico y enfatiza el campo magnético cercano (unos 6 dB a 150 MHz, 3 dB a 450 MHz y 0 dB a 900 MHz). A distancias de l/4 desde el cuerpo hacia el transmisor, el cuerpo presenta alta impedancia y sucede lo contrario: el campo eléctrico se enfatiza y el campo magnético disminuye. Este efecto se repite periódicamente con la distancia. En el lado del cuerpo diametralmente opuesto a la zona de incidencia de las ondas, los campos magnético y eléctrico presentan un profundo nulo como efecto de la absorción de potencia por el cuerpo.
  
  Dado que el receptor (por ejemplo, un buscapersonas) se utilizará normalmente pegado al cuerpo, donde el campo magnético se enfatiza, si se quiere conseguir un buen rendimiento habrá que utilizar una antena magnética como puede ser un lazo eléctricamente pequeño. Por otro lado, dado que el cuerpo se comporta como un conductor, el campo magnético será tangencial al mismo y si se utiliza una antena de lazo magnética con el eje del lazo dispuesto de forma tangencial al cuerpo, siempre se interceptará el máximo de campo magnético disponible sea cual sea la orientación del cuerpo.
  
  En el caso de los teléfonos móviles, la cabeza del usuario puede modelarse como un elipsoide de dieléctrico absorbente, de eje mayor igual a una longitud de onda. La cabeza produce absorción y scattering de los campos electromagnéticos radiados por el teléfono móvil, de forma que la cobertura azimutal nunca será uniforme si la antena está próxima a la cabeza. Una forma simple de evitar este problema es hacer que la antena se eleve por encima de la cabeza del usuario por medio de una estructura no radiante de unos 15 cm, pero el tamaño total resultaría demasiado grande para un equipo portátil, lo cual hace que este problema sea difícil de resolver si se quiere mantener la miniaturización
  
  En estudios realizados en la banda de UHF (450 MHz) se ha demostrado que existen pérdidas considerables de ganancia en los equipos portátiles, debidas a que las corrientes de RF que se inducen en la carcasa del equipo pasan a la mano y acaban disipándose en el brazo del usuario. Además, parte de los campos radiados por la antena se acoplan directamente en la mano del usuario, lo cual es una fuente adicional de pérdidas. Una pérdida de ganancia de unos 3 dB es habitual cuando el equipo es operado por un usuario de estatura mediana con las manos secas.
  
  Las antenas utilizadas tradicionalmente suelen tener simetría axial, lo cual hace que su diagrama de radiación sea uniforme en azimuth. En cambio, en los equipos portátiles hemos de tener en cuenta todas las consideraciones anteriores. La cobertura en la región ensombrecida por el cuello y la cabeza del usuario es prácticamente imposible debido a las pérdidas por absorción. La única forma de tratar este problema es utilizar antenas con cierta directividad.
  
•  
• 2 Efecto de los campos electromagnéticos en el cuerpo humano.
  
  Si la exposición es lo suficientemente intensa, las ondas de radio pueden producir efectos biológicos. Los posibles daños incluyen cataratas, quemaduras superficiales y profundas y golpes de calor. La mayoría, si no todos, de los efectos biológicos conocidos por exposición a fuentes de radiofrecuencias de alta potencia son debidos al calentamiento. Los efectos del calentamiento abarcan desde cambios de comportamiento hasta daños oculares. Excepto a distancias excesivamente cortas de las antenas y con niveles de potencia de RF extremadamente elevados, estos efectos son del todo inapreciables, máxime si se utilizan equipos de baja potencia como los teléfonos portátiles.
  
  Según diversos estudios, existen fuertes concentraciones de energía de campo eléctrico dentro y en las proximidades de vehículos con transmisores de RF operando en las bandas de VHF e inferiores. Dichas concentraciones son menores en las bandas de UHF y superiores. No obstante, las superficies metálicas de la estructura de los vehículos normalmente apantallan los campos, de forma que una persona que viaje en el interior del vehículo normalmente absorberá menos del 1% de la potencia transmitida. Además, si la antena se sitúa en un punto lo más alejado posible del habitáculo, los campos incidentes serán menores por efecto de la atenuación en la propagación. Por otro lado, en frecuencias bajas (- 150 MHz), las longitudes de onda son del orden del tamaño de un coche normal, y prácticamente la totalidad de la carrocería participa en el proceso de radiación aportando corrientes de RF que emanan del punto de alimentación de la antena.
  
  En el caso de los transmisores portátiles, la potencia transmitida usualmente suele ser inferior a 6W y por tanto el efecto de exposición al campo sólo se tiene en cuenta en las proximidades de la antena, habitualmente en la cabeza del usuario. La absorción de potencia de RF por el cuerpo humano depende en gran medida de la frecuencia y del tipo de antena utilizados, como se puede ver en la siguiente tabla:
•  

  Frecuencia (MHz)	Tipo de antena	Localización	Potencia absorbida
  30	Telescópica	Cabeza y cuerpo	62.5 %
  30	Helicoidal	Cabeza y cuerpo	78.1 %
  150	Helicoidal	Cuerpo	54.6 %
  150	Helicoidal	Cabeza	7.8 %
  450	Dipolo	Cuerpo	46.8 %
  450	Dipolo	Cabeza	10.9 %
  450	Helicoidal	Cuerpo	54.6 %
  450	Helicoidal	Cabeza	7.8 %
  800-900	Dipolo sleeve	Cuerpo	23.4 %
  800-900	Dipolo sleeve	Cabeza	15.6 %

  
  
  Los resultados han sido obtenidos utilizando un transmisor de 6.4W de potencia. Los mayores grados de absorción se producen en la banda de HF, aunque no es común encontrar equipos portátiles en este rango y además las medidas son dificiles de realizar.
  
  La comunidad científica está de acuerdo en que la potencia generada por las antenas de Estaciones Base es, con mucho, demasiado baja para producir riesgos para la salud, mientras que la población se mantenga alejada del contacto directo con estas antenas. Las antenas de estaciones base no transmiten grandes cantidades de energía de RF a partes muy pequeñas del cuerpo del usuario, así que los posibles temas de seguridad respecto a los teléfonos no son aplicables realmente a antenas de Estaciones Base.
  
  Existen recomendaciones de seguridad internacionales sobre exposición del público a las ondas de radio producidas por las antenas de Estaciones Base de telefonía celular. Las normas más ampliamente aceptadas son las desarrolladas por el IEEE y el ANSI.

  (Fragmento del trabajo "Antenas en comunicaciones móviles", Ismael Pellejero EB2CWS).