Las Ondas Electromacneticas En El Cuerpo Humano

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

El descubrimiento de las ondas electromagnéticas fue uno de los avances más importantes del siglo XIX. Cuando Maxwell postuló la existencia de estas ondas consiguió aclarar el problema de la naturaleza de la luz, y además unir la electricidad, el magnetismo y la óptica en una misma rama. Sin embargo no pudo demostrar su existencia, fue Hertz 20 años después, en 1887, el primero en producir ondas electromagnéticas y con ello confirmar las leyes de Maxwell.

Las ondas electromagnéticas están constituidas por dos campos, uno eléctrico y otro magnético, mutuamente sostenidos que se propagan en el espacio en forma ondulatoria. Estas ondas, portadoras de energía, se caracterizan por los parámetros: amplitud y frecuencia, que las determinan totalmente. Pero, además de sus propiedades ondulatorias, también presentan aspectos corpusculares (fotones) comportándose entonces, como paquetes de energía, la cual depende exclusivamente de la frecuencia. Esta visión de la onda como partícula es de gran utilidad para las consideraciones bioquímicas. Las ondas, además de energía, pueden portar información si se modula su amplitud, frecuencia o ambas; y por ello se utilizan en los sistemas de telecomunicación.

Las ondas con energía suficiente para romper las uniones químicas son llamadas radiaciones ionizantes. Éstas incluyen Rayos X y otras ondas de frecuencia más altas. El resto de las ondas son las no-ionizantes.

Las cargas eléctricas al ser aceleradas originan ondas electromagnéticas. Un campo eléctrico variable engendra un campo magnético variable y este a su vez uno eléctrico, de esta forma las o .e. m. se propagan en el vacio sin soporte material.

Dentro de este tipo de ondas dependiendo de su longitud de onda y frecuencia, se clasifican en distintos tipos (ver “Espectro Electromagnético”), hoy en día las ondas de radio y televisión, las microondas, los Rayos X..., son algo cotidiano.

Los efectos de las radiaciones gamma, rayos x, rayos UVA, son conocidos, pero los de las ondas de radio y televisión no . Algunos estudios indican que estas ondas pueden ser una seria amenaza para la salud, pudiendo provocar efectos adversos sobre el hombre tal y como el desarrollo de tumores, debilitación del sistema inmunológico, hiperactividad, etc. Sin embargo no hay un consenso científico ni explicación clara sobre los efectos de estas ondas sobre las personas.

El Espectro Electromagnético

Las ondas electromagnéticas se agrupan bajo distintas denominaciones según su frecuencia, aunque no existe un límite muy preciso para cada grupo. Además, una misma fuente de ondas electromagnéticas puede generar al mismo tiempo ondas de varios tipos.

• Ondas de radio: son las utilizadas en telecomunicaciones e incluyen las ondas de radio y televisión. Su frecuencia oscila desde unos pocos hercios hasta mil millones de hercios. Se originan en la oscilación de la carga eléctrica en las antenas emisoras (dipolo- radiantes).

• Microondas: Se utilizan en las comunicaciones del radar o la banda UHF (Ultra-High-Frecuency) y en los hornos de las cocinas. Su frecuencia va desde los mil-millones de hercios hasta casi el billón. Se producen en oscilaciones dentro de un aparato llamado magnetrón. El magnetrón es una cavidad resonante formada por dos imanes de disco en los extremos, donde los electrones emitidos por un cátodo son acelerados originado los campos electromagnéticos oscilantes de la frecuencia de microondas.

• Infrarrojos: Son emitidos por los cuerpos calientes. Los niveles energéticos implicados en rotaciones y vibraciones de las moléculas caen dentro de este rango de frecuencias. Los visores nocturnos detectan la radiación emitida por los cuerpos a una temperatura de 37 º .Sus frecuencias van desde 10 11Hz a 4•1014Hz. Nuestra piel también detecta el calor y por lo tanto las radiaciones infrarrojas.

• Luz visible: Incluye una franja estrecha de frecuencias, los humanos tenemos unos sensores para detectarla ( los ojos, retina, conos y bastones). Se originan en la aceleración de los electrones en los tránsitos energéticos entre órbitas permitidas. Entre 4•1014Hz y 8•1014Hz.

• Ultravioleta: Comprende de 8•1014Hz a 1•1017Hz. Son producidas por saltos de electrones en átomos y moléculas excitados. Tiene el rango de energía que interviene en las reacciones químicas. El sol es una fuente poderosa de UVA (rayos ultravioleta) los cuales al interaccionar con la atmósfera exterior la ionizan creando la ionosfera. Los ultravioleta pueden destruir la vida y se emplean para esterilizar. Nuestra piel detecta la radiación ultravioleta y nuestro organismo se pone a fabricar melanina para protegernos de la radiación. La capa de ozono nos protege de los UVA.

• Rayos X: Son producidos por electrones que saltan de órbitas internas en átomos pesados. Sus frecuencias van de 1'1•1017Hz a 1,1•1019Hz. Son peligrosos para la vida: una exposición prolongada produce cáncer.

• Rayos gamma: comprenden frecuencias mayores de 1•1019Hz. Se origina en los procesos de estabilización en el núcleo del átomo después de emisiones radiactivas. Su radiación es muy peligrosa para los seres vivos.

CARACTERÍSTICAS de LA RADIACIÓN De O. E. M

• Los campos producidos por las cargas en movimiento pueden abandonar las fuentes y viajar a través del espacio creándose y recreándose mutuamente. Lo explica la tercera y cuarta ley de Maxwell.

• Las radiaciones electromagnéticas se propagan en el vacio a la velocidad de la luz "c". Y justo el valor de la velocidad de la luz se deduce de las ecuaciones de Maxwell, se halla a partir de dos constantes del medio en que se propaga para las ondas eléctricas y magnéticas.

• Los campos eléctricos y magnéticos son perpendiculares entre si ( y perpendiculares a la dirección de propagación) y están en fase: alcanzan sus valores máximos y mínimos al mismo tiempo y su relación en todo momento está dada por: E=c• B

• El campo eléctrico procedente de un dipolo está contenido en el plano formado por el eje del dipolo y la dirección de propagación. El enunciado anterior también se cumple si sustituimos el eje del dipolo por la dirección de movimiento de una carga acelerada.

• Las ondas electromagnéticas son todas semejantes y sólo se diferencian en su longitud de onda y frecuencia.

• Las ondas electromagnéticas transmiten energía incluso en el vacío. Lo que vibra a su paso son los campos eléctricos y magnéticos que crean a propagarse. La vibración puede ser captada y esa energía absorberse.

• La intensidad de la onda electromagnética al expandirse en el espacio disminuye con el cuadrado de la distancia.

ASPECTOS SOBRE FUENTES Y PROPAGACIÓN DE ONDAS

Es básico conocer que a medida que las ondas se propagan por el espacio, su densidad de potencia disminuye con la distancia a la fuente dependiendo de la apertura y geometría que presente el frente de ondas. Este hecho es fundamental para la protección, pues conociendo la potencia de emisión y la apertura sabremos las densidades de potencia a las diferentes distancias.

Por ejemplo, una antena que emitiese una onda perfectamente esférica con una potencia (energía por segundo) dada, su densidad de potencia a una distancia determinada sería su potencia de emisión dividida por la superficie de la esfera de ese radio. Como se ve la densidad de potencia de la onda se atenúa de forma proporcional al cuadrado de la distancia. Con otras geometrías del frente de ondas la atenuación podría ser menor, pero en todo caso siempre sería inversamente proporcional a la distancia.

Las antenas de telefonía móvil (estaciones base) están instaladas sobre torres de 10-30 metros de altura, o bien sobre torres mas pequeñas cuando estas van colocadas sobre los edificios. Normalmente cada torre soporta tres antenas, cada una de ellas con una cobertura sobre un sector de 120º. La mayor parte de la potencia radiada se concentra en un rayo de apertura aproximada de 6º, y el resto en una serie de rayos más débiles a los lados del rayo principal.

El rayo principal no llega a alcanzar el suelo hasta una distancia desde la torre de 50 m. aproximadamente, como se aprecia en la figura siguiente.

La potencia máxima de emisión en el estándar GSM (banda de los 900 MHz.) es de 320 wattios y en sistema DCS (banda de los 1.800 MHz.) de 20 wattios, aunque la potencia máxima transmitida por las estaciones base de los operadores españoles se sitúa en el margen de 20 - 35 wattios en la inmensa mayoría de los casos.

Teniendo en cuenta todo lo dicho anteriormente, es fácil comprobar que una antena de telefonía móvil que emitiera al máximo permitido por el estándar GSM (320 W) produciría una densidad de potencia de alrededor de 1W/m2 , en el caso mas desfavorable de una pequeña apertura en el rayo principal, a la distancia de 50 metros y que esta distancia tendría que ser menor de 6 metros para que se superasen los 9 W/m2 que se fijan en los estándares de protección, siempre suponiendo que hablamos de puntos dentro del cono de emisión; es decir, dentro de la apertura del rayo principal. Nuevamente hay que recordar que en la realidad las estaciones base emiten con una potencia mucho mas baja del máximo permitido en la mayoría de los casos.

La potencia de emisión de los teléfonos móviles varia desde 0,6 a 2 wattios, pudiéndose considerar su fuente de ondas como esférico. Es claro que con esta emisión la densidad de potencia, y por tanto la tasa de absorción específica local en los tejidos cercanos al oído, ha

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