El Espectro Radioeléctrico

Sebastián Hidalgo Gatica(fhidalgogatica@hotmail.com)

Felipe López Zambrano(Felipe.flz@hotmail.com)

RESUMEN: Las radiaciones son ondas electromagnéticas generadas y emitidas por la naturaleza y por equipos eléctricos y electrónicos. Son emitidas al ambiente y se propagan a la velocidad de la luz. Para conocer bien que es una radiación hay que empezar con conceptos básicos que se deben comprender y dominar, los cuales serán descritos durante el desarrollo del trabajo el cual tendrá una orientación especial dirigida a dos tipos de radiación, las cuales atienden a su poder de ionizar la materia. Con esto nos referimos a la Radiación Ionizante y Radiación no Ionizante.

Los problemas asociados con el uso de las radiaciones no ionizantes han cobrado importancia a medida que aumenta la utilización de las fuentes que las generan. Entre estas fuentes se encuentran las líneas de transmisión de energía eléctrica y las estaciones de transformación que generan campos de muy baja frecuencia (50–60 Hz), las fuentes de alimentación conmutadas, las estaciones de radiodifusión de amplitud modulada (525–1 735kHz), las estaciones de radiodifusión de frecuencia modulada (88–108 MHz), las estaciones de televisión “por aire” en las bandas de frecuencias muy altas (VHF) y ultra altas (UHF) y los sistemas de comunicación móviles por celdas (800 y 1 900 MHz), la soldadura por radiofrecuencia de uso industrial, los equipos de tecnología médica que utilizan radiaciones de radiofrecuencias y los rayos láser y delespectro ultravioleta cercano en sus diversas aplicaciones clínicas, entre otros. Los dispositivos de mantenimiento de energía eléctrica que al cargarse generan grandes campos estáticos, los sistemas de resonancia magnética nuclear y los ferrocarriles eléctricos por corriente continua, si bien no se propagan por ser estáticos, también son objeto de estudio de los especialistas en radiaciones no ionizantes.Los campos electromagnéticos (CEM) generados por las mencionadas fuentes en los grandes centros urbanos han dado origen a las disciplinas que estudian la acción de las radiaciones no ionizantes sobre las personas, así como la compatibilidad y la interferencia electromagnéticas con equipos y sistemas electrónicos o electromecánicos.

Palabras Claves: Átomo, Campo eléctrico, campo magnético, Radiaciones, Ionizante, No Ionizante, Energia.

INTRODUCCIÓN

Las nuevas tecnologías que utilizan campos electromagnéticos (CEM) ofrecen a la humanidad inmensos beneficios. Además de emplearse en la transmisión de energía eléctrica, las telecomunicaciones y en equipos industriales, médicos y electrodomésticos, los CEM tienen otras muchas y muy diversas aplicaciones. Algunos estudios demuestran que la exposición a los CEM podría producir efectos adversos a la salud, como cáncer y cambios en el comportamiento de las personas. Actualmente se trabaja por lograr un consenso científico al respecto y por establecer normas de seguridad adecuadas. La responsabilidad de desarrollar y promover los estándares de seguridadha recaído fundamentalmente en organizaciones y agencias especializadas reconocidas internacionalmente. La Organización Panamericana de la Salud ha decidido promover investigaciones científicas y epidemiológicas con vistas a proponer guías y estándares armonizados. Algunos países de América Latina, como Argentina, Bolivia, Brasil, Chile, Colombia, Costa Rica, Ecuador, México, Perú y Venezuela ya cuentan con leyes específicas, aunque generalmente parciales o incompletas, basadas en las recomendaciones internacionales. Para realizar el estudio de las ondas electromagnéticas o radiaciones es necesario saber que los átomos y concretamente las partículas que lo componen, son los responsables de la generación de las radiaciones.Para empezar, se va a definir el átomo y sus partículas fundamentales. Junto a esto repasaremos el campo eléctrico el cual es fundamental para el estudio de la radiación y la asociación que lleva este con la emisión del campo magnético.Todo tipo de onda electromagnética es emitida al ambiente por lo que es estrictamente necesario mostrar el espectro electromagnético a través de un cuadro ilustrativo que muestre la diversidad de ondas emitidas y su respectiva clasificación, con el objetivo de dar a entender lo peligrosas que pueden ser y estar afectando silenciosamente al cuerpo humano que en su defecto llevara al desarrollo de enfermedades que de alguna u otra manera se pueden prevenir teniendo conocimiento de los datos que se entregaran en este trabajo.

¿Qué son las Radiaciones?

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Son ondas electromagnéticas generadas por la naturaleza y por diversos equipos eléctricos y electrónicos creados por el hombre. Para entender realmente qué es la radiación, es necesario tener en cuenta y dominar algunos conceptos:

El átomo

Es la unidad básica que compone la materia el cual posee partículas tales como: Electrones, Protones y Neutrones, que son las responsables de la generación de radiaciones. La imagen a continuación muestra el diagrama de como se compone un átomo:

En la naturaleza hay diferentes materiales. Todos están compuestos de átomos. Sin embargo, la diferencia entre un material y otro radica en el número de electrones y protones que tienen los átomos que lo componen.

Campo Eléctrico

Alrededor de una carga eléctrica ya sea, positiva o negativa, existen líneas no visibles de atracción o repulsión de otras cargas. Esta atracción o repulsión se debe a que una carga eléctrica genera a su alrededor unas “líneas de fuerza” denominadas campo eléctrico tal como se ilustra en la figura 2:

Campo Electromagnético

Si se produce un movimiento oscilatorio de una carga eléctrica con respecto a otra, el campo eléctrico producido también será oscilante.Sin embargo, normalmente se habla de emisión de ondas electromagnéticas ya que un campo eléctrico

variable lleva siempre asociado un campo magnético también variable.Además, ambas ondas son siempre perpendiculares entre ellas y, a su vez, perpendiculares al sentido de propagación (figura 3).

Una aplicación bastante común en la actualidad seria una antena, que al emitir una onda, en su parte final se está produciendo el fenómeno de oscilación de cargas eléctricas y, por tanto, emite ondas electromagnéticas alambiente (figura 4).

Una vez visto los conceptos básicos, podemos perfectamente entrar al tema del cual se tratará nuestro trabajo.

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EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

Las ondas electromagnéticas son emitidas al ambiente y siempre a la velocidad de la luz (c = 3×108m/ s). Pero no todas las ondas emitidas son iguales. La longitud de onda difiere de unas u otras. Se denomina espectro electromagnético al conjunto de todas las ondas existentes (Ver figura 5).Como se observa en la figura la longitud de onda es la que diferencia un tipo de radiación de otra. Se tiene, por tanto, una gran diversidad de ondas que pueden seremitidas al ambiente.

Regiones del Espectro

Mostraremos, a continuación, cada uno de los grupos de ondas diferentes dentro del espectro electromagnético.

- Rayos Gamma: los que tienen más energía, emitidos por núcleos de los átomos.

- Rayos X: emitidos por electrones de los átomos. Se usan, por ejemplo, para hacer radiografías.

- Ultravioleta: aun muy energéticos, usados, por ejemplo, para el bronceado de la piel.

- Visible: de energía intermedia, capaces de estimular el ojo humano.

- Infrarrojo: responsables de la sensación de calor y usados, por ejemplo, en cámaras de visión nocturna.

- Microondas: usadas en el radar, telecomunicaciones y para calentar los alimentos.

- Onda de radio: las de menor energía, utilizadas para las transmisiones de radio y televisión

Energía de las ondas electromagnéticas

Un concepto fundamental es que las radiaciones electromagnéticas transmiten energía. Y esta energía de las ondas en inversamente a la longitud de onda. La fórmula que determina la energia de una onda es:

Siendo:

E = Energia de la onda. Su unidad es el electron-voltio (eV).

h = Constante de Planck h = 6,63 ×10E -34 J × s = 4,14 ×10E -15 eV × s

c = La velocidad de la luz c = 3×10E8 m/ s = 3×10E17 nm/ s

λ = Longitud de onda.

Se utilizara como unidad de energia para las ondas el electron-voltio (eV).

Es importante saber que una energía superior a 12,4 eV puede ser peligrosa para el hombre, lo cual denotaremos más adelante.Para simplificar los cálculos de energía de las ondas se utiliza el valor del producto de la Constante de Planck por la velocidad de la luz:

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Tipos de radiaciones Electromagnéticas

Existen dos tipos de radiación electromagnética:Radiación Ionizante y Radiación no Ionizante.

Para dividir el espectro en radiaciones ionizantes y no ionizantes (ver figura 6) se utiliza la energía de 12.4 eV, o lo que es lo mismo, la longitud de onda de 100 nm.

¿Por qué a partir de 12.4 eV se considera radiación ionizante?

Esto es debido a que es la energía mínima capaz de arrancar un electrón de un átomo de oxigeno.

Radiaciones Ionizantes

Son muy energéticas y capaces de ionizar la materia. Antes se ha comentado que una onda o radian es peligrosa para el hombre si tiene una longitud de onda inferior a 100 nm. ( E > 12,4 eV). El cuerpo humano esta compuesto de muchas moléculas con diversas funciones para el correcto metabolismo del ser humano. Si por casualidad una onda de alta energía incidiera en un átomo de una molécula vital, como por ejemplo el ADN, se podría producir un fallo en el complejo funcionamiento del organismo con consecuencias impredecibles.Los electrones que orbitan alrededor del átomo son atraídos por el núcleo del átomo con una determinada energía. Para efectos prácticos, mostraremos el caso del oxigeno (ver figura 7), los electrones pueden ser arrancados del átomo si se incide sobre este con la energía suficiente para ionizarlo. De denominaIonización porque, al arrancar un electrón, el átomo quedaría con una carga positiva neta, o lo que es lo mismo: un ion positivo.

Los efectos de la radiación ionizante, desde que se produce la incidencia de la radiación en un instante dado hasta que se manifiestan los daños producidos, seguirían las siguientes fases con el paso del tiempo: (figura 8).

Algunas aplicaciones Industriales de la radiación Ionizante:

- Producción de energía Eléctrica.- Industria Alimenticia- Investigación

Como último dato importante a mencionar es la protección radiológica Para la correcta protección de trabajadores y población en general contra las radiaciones se establecen unos valores máximos permitidos de radiación recibida. La tabla siguiente muestra dichos valores, donde S representa la densidad de potencia por m2.

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Tabla1

Radiaciones No Ionizantes

Fig.9

Son radiaciones que no tienen energía suficiente para ionizar la materia. Como se comento anteriormente, la energía de esta radiación es inferior a 12,4 eV. En la figura 9 se muestra la zona del espectro correspondiente a las radiaciones no ionizantes.Un aspecto importante a la hora de estudiar las radiaciones no ionizantes, es saber si un determinado dispositivo eléctrico o electrónico o incluso la naturaleza emite radiación o no. Como fundamento principal, todo sistema o equipo que se alimenta con tensión alterna (220V) emite radiaciones. La variación en el tiempo del valor de una corriente o una tensión, en cualquier dispositivo, produce la emisión de campos electromagnéticos.Como es obvio, habrá equipos que, debido a su potencia o a su objetivo de funcionamiento, emitan radiaciones considerablemente, como es el caso de una antena de

telefonía móvil. Por el contrario, otros dispositivos de pequeña potencia y escaso poder radiactivo emitirán campos electromagnéticos imperceptibles, como, por ejemplo,un reproductor portátil de música o video.

Aunque este tipo de radiación, como su nombre indica no ioniza, si puede calentar el cuerpo debido a su gran potencia de emisión, o bien debido a acoplamientos como la resonancia.Para limitar los posibles efectos de la radiación no ionizante, los organismos internacionales (IRPA, ICNIRP) aconsejan que la potencia máxima emitida por los diversos dispositivos no supere un determinado valor. En la tabla siguiente se muestran los valores máximos permitidos en la Unión Europea que data del año 2001:

Tabla 2

Los problemas asociados con el uso de las radiaciones no ionizantes han cobrado importancia a medida que aumenta la utilización de las fuentes que las generan. Entre estas fuentes se encuentran:

- las líneas de transmisión de energía eléctrica. -las estaciones de transformación que generan campos de muy baja frecuencia (50–60 Hz).-las fuentes de alimentación conmutadas.-las estaciones de radiodifusión de amplitud modulada (525–1 735 kHz).-las estaciones de radiodifusión de frecuencia modulada (88–108 MHz).-las estaciones de televisión “por aire” en las bandas de frecuencias muy altas (VHF) y ultraaltas (UHF).-los sistemas de comunicación móviles por celdas (800 y 1 900 MHz).-la soldadura por radiofrecuencia de uso industrial.-los equipos de tecnología médica que utilizan radiaciones de radiofrecuencias y los rayos láser y delespectro ultravioleta cercano en sus diversas aplicaciones clínicas.

A continuación (Ver figura 10) se dará a conocer algunos dispositivos de uso común en un hogar con sus respectiva índice de emisión de radiación.

Fig.10

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Los problemas que brotan debido al uso de lo antes mensionado, se puede ver reflejado en la fig.11, el cual nos entrega cambios físicos y quimicos corporales humanos, producidos por dispositivos a utilizar en distintas frecuencias.

Para una mas clara forma de ver la energía radiada por distintos emisores es que presentamos valores en eV, de emisores de frecuencia de exposición cotidiana.

TABLA REFERENCIAL EN eV

Rango Frecuencia

EmisoresDe frecuencias

Energía de cada Emisor(eV)

[0-50] Hz

-Torres de alta tensión(50Hz)-ferrocarriles con corriente continua(0Hz)

2,1x10E-13eV

[1-2000] MHz

-Tel. Movil(900-1800 MHz)-Tv análoga (6,7,8MHz)-Tv Digital(533-587MHz)-juguete radio control(27,9MHz)-radioFM(87-108MHz)

(3,7u-7,4ueV)

(24,8n-28,9n-33,1neV)(2,2ueV-2,4ueV)

0,12ueV

(359n-446neV)

[1-25] GHz

-Horno Microondas(2,4GHz)-WiFi(2,4GHz)-Satélite comercial(3,7-21,7GHz)

9,9ueV

9,9ueV

(15,2u-89,6ueV)

Fig.11

NECESIDAD DE NORMAS

Debido a todo lo antes mencionado existe la necesidad de contar con una norma que establezca los valores de exposición máxima permitida se debe a los trastornos que las radiaciones no ionizantes pueden ocasionar en los organismos vivos. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) estos efectos se clasifican como biológicos cuando la exposición a un Campo Electromagnético produce alteraciones en algún sistema biológico, tales como cambios en la concentración o el transporte de alguna sustancia. Los efectos biológicos pueden sobrepasar el umbral que el cuerpo humano puede compensar y así menoscabar la salud. Estos efectos sanitarios adversos por exposición a radiofrecuencias y microondas pueden ser térmicos o atérmicos.

Los efectos térmicos más estudiados están relacionados con el deterioro o la pérdida de la visión y de la fertilidad, ya que al estar el cristalino y las gónadas en zonas de poca irrigación sanguínea, el calor generado por la acción del CEM no se disipa con facilidad. Los efectos atérmicos se producen como resultado de la exposición a CEM de muy baja intensidad sin elevación de la temperatura en los sistemas biológicos.

NORMAS ESTABLECIDAS ENLATINOAMERICA

Solo diez países latinoamericanos poseennormas que regulan las dosis de exposición permitidaa las radiaciones no ionizantes. Algunos establecieronlos valores límite según las recomendacionesdel Instituto Nacional de Normas de los

Estados Unidos de América (American NationalStandards Institute, ANSI) aprobadas en 1974 por su

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Comité C-95. En 1991, el ANSI recomendó su nuevo estándar C-95.1-1991, en el que estableció el límite de exposición ocupacional de 1 mW/cm2 en el espectro de frecuencias de 30 a 300 MHz. Solamente Bolivia adoptó el estándar del ANSI de 1991, basado en límites de la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos de América (Federal Communications Commission, FCC) (11), mientras que los otros países establecieron normas basadas en las recomendaciones del CIPRNI de 1998 (12). Algunas normas, como la de Chile, no tienen representación en frecuencias y solo fijan valorespuntuales. A continuación se resume la informacióndisponible.

Argentina. Resoluciones del Ministerio de Salud,MS 202/1995, y de la Secretaría de Comercio,SeCom 530/2000. Los límites ocupacionales y públicosson similares a los de las normas de laCIPRNI y se presentan en las figuras 2 y 3.Bolivia: Estándar Técnico de la Superintendenciade Telecomunicaciones, SITTEL 2002/0313.Brasil: Resolución 303 del 2 de julio de 2002 de laAgencia Nacional de Telecomunicaciones (AgênciaNacional de Telecomunicações, ANATEL) que regulalos límites de exposición a campos eléctricos, magnéticosy electromagnéticos en el espectro de radiofrecuenciasentre 9 kHz y 300 GHz. Se basa en los límitesrecomendados por la CIPRNI.CHILE: Decreto 594/00 Salud, Título 4, sobre la contaminación ambiental y Resolución 505/00 de laSubsecretaría de Telecomunicaciones, SUBTEL.Colombia: Norma Técnica UIT K52, basada en loslímites recomendados por la CIPRNI.Costa Rica: Resolución No 2896-98 de la Sala Constitucional que establece protocolos de mediciónpara las líneas de alta tensión.Ecuador: Norma Técnica que establece los límitesde máxima exposición permitida, aprobada en2004. Se basa en los límites recomendados por laCIPRNI.México: La Comisión Federal de Telecomunicacionesde México, COFETEL, reitera en su ProgramaNacional de Normalización 2005 (PNN-2005) la necesidadde aprobar una norma oficial mexicana (NOM) que regule las radiaciones no ionizantes en

todo el espectro radioeléctrico. Este reclamo, planteado hace varios años en la NOM-126, refleja la preocupación social expresada por sectores cada vez más amplios de la población.Perú: Decreto Supremo del Ministerio de Transportesy Comunicaciones, MTC 038-2003, sobre la adopciónde límites de exposición en el espectro de radiofrecuenciasde 9 kHz a 300 GHz. Se basa en los límites recomendados por la CIPRNI.Venezuela: Norma del Comité Venezolano paraNormas Industriales, COVENIN: Norma VenezolanaCovenin, NVC 2238-00. Es una norma nacionalque fija los límites de máxima exposición permitida.Como se puede observar, los países que han aprobado recientemente normas con los límites de exposición máxima permitida se han basado en las recomendaciones del ICNIRP o de la FCC.

CONCLUSION

Hoy en dia la contaminación de campos electromagnéticos, es un tema de relevancia nacional e internacional. Sectores de todo el ámbito científico se ha encargado de favorecer o detener esto, Dado que los datos y resultados son de un carácter evidente existen trabas para juzgar y tomar una determinada postura. En el presente trabajo se logra sintetizar de forma mas global todos estos aspectos mediante tablas, esquemas e información en si.

También se puede afirmar que las normas y estándares empleados en Chile y países de la Región se deben actualizar, completar y armonizar, de manera que abarquen todo el espectro de radiofrecuencias, y tomar medidas más drásticas o responsables que las propuestas por la OMS.

REFERENCIAS

[1] Jorge Skvarca y Aníbal Aguirre, “Normas y estándares aplicables a los campos electromagnéticos de radiofrecuencias en América Latina: guía para los límites de exposición y los

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protocolos de medición” –http://www.scielosp.org/pdf/rpsp/v20n2-3/17.pdf

[2] John D. Kraus, “Libro Electro Magnetismo”.

[3] Leandro Bautista .”http://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap10_luz.php”

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