CONVIVIENDO CON RADIACIONES · Gestión de potencia en el celular •Máxima potencia de 2 Watts de...
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U N E N F O Q U E T E C N I C O Y N O R M A T I V O D E L A S S E Ñ A L E S D E L A T E L E F O N Í A C E L U L A R
CONVIVIENDO CON RADIACIONES
Ing. / Doc. Alejandro V. Toledo
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Estructura de la exposición
Base tecnológica
Estructura normativa
Conclusiones
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1. Radiaciones Ionizantes y No Ionizantes 2. Ondas 3. Antenas 4. Componentes del sistema de telecomunicaciones 5. Parámetros/Mediciones 6. Efectos sobre los seres vivos
Base tecnológica
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QUÉ SON LAS RADIACIONES?
• Generador de vida terrestre
• Propagación de energía
• Ionización
• Radiación ionizante y no ionizante.
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
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• Naturales • Auroras boreales • Relámpagos • Campo magnético terrestre
• Artificiales • Señales de radio AM, FM, OC. • Señales de telefonía celular • Transmisión de energía eléctrica • Hornos Microondas • WIFI • Teléfonos inalámbricos • Radares • Radioenlaces • Controles remotos • Electrodomésticos • Electromedicina(Rayos X, RMN, etc.) • Balizas • Sistemas de depilación laser • Etc…
Origen de las radiaciones
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1. Radiaciones Ionizantes y No Ionizantes 2. Ondas 3. Antenas 4. Componentes del sistema de telecomunicaciones 5. Parámetros/Mediciones 6. Efectos sobre los seres vivos
Base tecnológica
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• La onda se define como una perturbación que se
propaga desde el punto en el que se produjo hacia un punto distante del mismo.
• Transmisión de energía sin desplazamiento de materia.
Qué es una onda?
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• Parámetros de una onda
• Amplitud • Longitud de onda
• [Lambda (λ)[m]=300/f(MHz)] • Frecuencia
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DIAGRAMA DE ONDA ELECTROMAGNÈTICA
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1. Radiaciones Ionizantes y No Ionizantes 2. Ondas 3. Antenas 4. Componentes del sistema de telecomunicaciones 5. Parámetros/Mediciones 6. Efectos sobre los seres vivos
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Cuántas antenas tenemos en estas
fotografías?
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• Omnidereccionales • Sectoriales • Parámetros
• Ganancia • Diagrama de radiación • Relación delante/atrás • Ancho de banda • Impedancia • Directividad • Polarización • Eficiencia
• Características
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•Diagrama de radiación
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Clases de lóbulos de radiación
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PROPAGACIÓN DE CAMPOS ANIDADOS
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1. Radiaciones Ionizantes y No Ionizantes 2. Ondas 3. Antenas 4. Componentes del sistema de telecomunicaciones 5. Parámetros/Mediciones 6. Efectos sobre los seres vivos
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TEORÍA
Mensaje Señal Señal Señal Señal
de de transmitida recibida de
entrada entrada salida
Transductor Canal de transmisión Transductor
Fuente de Transmisor Receptor de Destino
entrada salida
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PRÁCTICA
Mensaje Señal Señal Señal Señal
de de transmitida recibida de
entrada entrada salida
Transductor Canal de transmisión Transductor
Fuente de Transmisor Receptor de Destino
entrada salida
Ruido, interferencia y distorsión
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1. Radiaciones Ionizantes y No Ionizantes 2. Ondas 3. Antenas 4. Componentes del sistema de telecomunicaciones 5. Parámetros/Mediciones 6. Efectos sobre los seres vivos
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• Campo eléctrico (E) • Magnitud vectorial Campo Eléctrico (Volts/m)
• Campo magnético (H) • Magnitud vectorial Campo Magnético (Amperes/m)
• Vector de Poynting (S) • Magnitud vectorial Densidad de Potencia Electromagnética • Resultante del producto vectorial E x H [Watts/m2]
Magnitudes a monitorear y controlar
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TASA DE ABSORCIÓN ESPECÍFICA (SAR)
• Specific Absortion Rate (SAR)
• 𝑆𝐴𝑅 =𝑑 (𝑑𝑊)
𝑑𝑡 (𝑑𝑚)= {W/Kg}
• Donde:
• W/t: Energía absorbida en el tiempo (Potencia).
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COMPARATIVA DE SAR
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DENSIDAD DE POTENCIA (S)
• Potencia por unidad de superficie que se recibe en un determinado sitio
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DENSIDAD DE POTENCIA (S)
• Unidad: Watts / cm2 (mW/cm2).
• Disminución con el cuadrado de la distancia.
• Conforma un estándar a tener en cuenta a la hora de definir los niveles de radiación permitidos.
• SAR vs. densidad de potencia.
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EFECTOS DE EXPOSICIÓN EN LA SALUD
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EXPOSICIÓN Esta puede definirse como:
• Ocupacional (o controlada) • Exposición diaria de 8 horas .
• Poblacional (o no controlada) • Exposición diaria de 24 horas .
• MEP: Máxima Exposición Permitida. Ing. / Doc. Alejandro V. Toledo
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MÁXIMA EXPOSICIÓN PERMITIDA
100
20
10 900/f2
5 OCUPACIONAL
2 A F/400
1 D C B POBLACIONAL
180/f2 F/2000
0,2
0,1
1 3 10 30 100 300 1000 3000 F (MHz)
400 2000
Den
sida
d de
Pot
enci
a (m
W/c
m2 )
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CÁLCULO DE DENSIDAD DE POTENCIA
• EIRP (Effective Isotropic Radiated Power o Potencia Isotropica Radiada Efectiva, PIRE)
• P.I.R.E.=Pot. x G.
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CÁLCULO DE DENSIDAD DE POTENCIA
• Por ejemplo: • Potencia inyectada a la antena=60W • Ganancia de la antena=16,8dB (47,86veces) P.I.R.E.= 2.871,6W Si suponemos que esa “P.I.R.E.” parte desde una fuente puntual y se recibe a una distancia L:
DP(L)=P.I.R.E./(4x π x L2)
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Frecuencias utilizadas por la telefonía celular en Argentina
GSM (850/1.900 MHz) Acceso Múltiple por División de Tiempo
(Lambda de 35,29cm a 15,78cm)
WCDMA (850/1.900 MHz) Acceso Múltiple por División de Código de Banda
Ancha (Lambda de 35,29cm a 15,78cm).
LTE (700, 1.700 , 2.100 y 2.600 MHz) Long Term Evolution
(Lambda de 42,85cm a 11,53cm).
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Para Frec=700MHz P=60W G=16,8dB=47,86 veces P.I.R.E.=2871,6W DPrb=P.I.R.E./(4x π x Lrb2) MEPP=700/2000=0,35mW/cm2
DPrb@8,08m=0,35mW/cm2
MEPo=700/400=1,75mW/cm2
DPrb@3,61m=1,75mW/cm2
Variación del campo electromagnético de la radiobase con la distancia
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mW/cm2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0 5 10 15 20 25
metros
0,35mW/m2
8,08 m
1,75mW/m2
Frec=700MHz
3,61 m
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Para Frec=2600MHz P=60W G=16,8dB=47,86 veces P.I.R.E.=2871,6W (*) DPrb=P.I.R.E./(4x π x Lrb2) MEPP= 1mW/cm2
DPrb@4,78m=1mW/cm2
MEPo= 5mW/cm2
DPrb@2,13m=5mW/cm2
Variación del campo electromagnético de la radiobase con la distancia
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mW/cm2
metros
1mW/m2
4,78m
5mW/m2
Frec=2600MHz
0
1
2
3
4
5
6
7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
2,13m
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Entonces…hablemos del celular que llevamos en el bolsillo…
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Para Frec=700MHz Pt=1W DPt=Pt/(4x π x Lt2) MEPP=700/2000=0,35mW/cm2
DPrb@ 15cm=0,35mW/cm2
Variación del campo electromagnético del teléfono celular con la distancia
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mW/cm2
Cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 5 10 15 20 25
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mW/cm2
Cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 5 10 15 20 251 cm
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mW/cm2
Cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 5 10 15 20 25
Detalle 0,20 a 0,45mW
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Detalle de 0,20 a 0,45mW
Cm
mW/cm2
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0 5 10 15 20 25
0,35mW/cm2
15cm
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Frec=2600MHz Pt=1W DPt=Pt/(4x π x Lt2) MEPP=1mW/cm2
DPrb@9cm=1mW/cm2
Variación del campo electromagnético del teléfono celular con la distancia
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mW/cm2
Cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 5 10 15 20 25
Ing. / Doc. Alejandro V. Toledo
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mW/cm2
Cm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 5 10 15 20 25
Detalle 1 a 2mW
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1mW/cm2
Cm 9cm
mW/cm2
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
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Gestión de potencia en el celular
• Máxima potencia de 2 Watts de pico (caso extremo). • Valor máximo al encender el celular. • Potencia depende de factores geográficos y de tráfico . • Utilización de Adaptive Power Control. • Optimización de la calidad de servicio. • Decrece la potencia con el inverso del cuadrado de la
distancia. • Nuevos diseños de móviles (menor potencia)
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Gestión de potencia en el celular
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1. Radiaciones Ionizantes y No Ionizantes 2. Ondas 3. Antenas 4. Componentes del sistema de telecomunicaciones 5. Parámetros/Mediciones 6. Efectos sobre los seres vivos
Base tecnológica
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EFECTOS BIOLÓGICOS
• Corrientes eléctricas existen naturalmente en el cuerpo humano. • Sistema nervioso basado en impulsos eléctricos. • Reacciones bioquímicas asociadas con la digestión y las
relacionadas con la actividad cerebral, incluyen procesos eléctricos. • Fuerza de atracción electroestática, vs. fuerza de
atracción gravitatoria.
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REACCIONES YA CONOCIDAS
• Hasta 100KHz (corrientes inducidas)
• Desde 100KHz hasta 10 GHz (corrientes inducidas y calentamiento)
• A partir de los 10 GHz (calentamiento)
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EFECTOS TÉRMICOS Y NO TÉRMICOS
• Efectos térmicos. • Hipertermia, • Quemaduras, • Cataratas y • Esterilidad. Se producen corrientes inducidas que pueden producir daño .
• Efectos no térmicos. • Alteraciones celulares, cromosómicas y genéticas; • Alteraciones del ritmo cardíaco y de la presión arterial; • Efectos endocrinos y efectos auditivos.
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Siempre intentar utilizarlo con la función de manos libres No utilizarlo: • Cuando se enciende • Cuando la señal recibida sea baja:
• Lejos de la radiobase • En ascensores • En medios de transporte público • En habitáculos cerrados
Uso Responsable
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