CARACTERIZACIÓN DE RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS

Dr. Alonso Alonso Alonso

Dr Javier Aguiar Pérez

Dept.Teoría de la Señal y Comunicaciones e Ingeniería Telemática. (UVA)

Contenidos de la Asignatura Efectos biológicos de los campos electromagnéticos y

mecanismos de interacción. Efectos biológicos de las radiaciones no ionizantes. Efectos biológicos de las radiaciones ionizantes. Revisión crítica de trabajos sobre exposición radioeléctrica y

efectos biológicos.

Estándares de seguridad nacional e internacionales. Revisión y base de los estándares Redacción de informes sobre exposición radioeléctrica.

Predicción y medición de campos. Ambiente de exposición, modelos de propagación y predicción de

coberturas. Instrumentación de medida. Realización de medidas reales de exposición e informes técnicos.

Tecnologías Móviles y su planificación Radio

Resultados del aprendizaje

1. Ser capaz de realizar tareas de investigación en el área de análisis y caracterización en comunicaciones.

2. Ser capaz de buscar y utilizar bibliografía básica para análisis y caracterización en comunicaciones.

3. Emplear correctamente instrumentos de medida para caracterizar sistemas electrónicos y emisiones radioeléctricas.

4. Conocer los estándares de seguridad radioeléctrica y los efectos biológicos de las radiaciones.

5. Valorar la importancia de la seguridad radioeléctrica y el control de la exposición.

6. Escribir artículos técnicos correctos, describiendo y argumentando los resultados obtenidos.

7. Exponer eficazmente resultados de investigación.8. Evaluar crítica y constructivamente los resultados de investigación, los artículos

y exposiciones de otros.

Sobre los efectos de las radiaciones

Creencia inicial en el electromagnetísmo como medio de curación (Tesla, d

´Arsonval…)

Efectos sobre los sistemas biológicos considerados por la Efectos sobre los sistemas biológicos considerados por la ICNIRPICNIRP

•0 Hz - 1 Hz. Efectos de la intensidad de campo magnético B sobre el sistema central y cardiovascular. •1 Hz 10 MHz. Efectos de la densidad de corriente J sobre las funciones del sistema nervioso. •100 KHz 10 GHz. Efectos de calentamiento térmico o fatiga térmica de los organismos. Se relacionan con la tasa de absorción específica SAR (Watios absorbidos por Kg de tejido) •10 GHz 300 GHz. Calentamiento superficial debido a la densidad de potencia incidente S (Watt/m2)

ICNIRP = International Commission on non-Ionizing Radiation Protection

Y a título informativo, sobre la SAR:Y a título informativo, sobre la SAR:

Se define la Tasa de Absorción Específica (SAR) como la energía absorbida por unidad de tiempo y masa en un tejido. Se mide en W/kg

La SAR depende:•De la intensidad de la radiación recibida •De las propiedades de absorción del tejido a la frecuencia de que se trate

La normativas Europeas sobre exposición a campos de bajas frecuencias y radiofrecuencias se basan fundamentalmente en efectos térmicos

: densidad del tejido

: Conductividad específica del tejido

)/()/(

)/(masa

(J/s) AbsorbidaPotencia3

2

kgwmkg

EmSSAR

Radiaciones No Ionizantes. Efecto biológico Radiaciones No Ionizantes. Efecto biológico

Sus efectos se basan en niveles rotacionales o vibracionales •Inducción de corrientes •Efectos térmicos •Efectos fotoquímicos

Efectos biológicos parcialmente conocidos. Bajo estudio

350nm350nm

ff8 108 101414

Ejemplos de fenómenos fotoquímicos •Fotosíntesis de hidratos de carbono en la clorofila •Fotodisociación del Ozono •Fotografía •Visión del ojo •Pigmentación de la piel

Efectos térmicosEfectos térmicos

•El desplazamiento de las partículas cargadas da lugar a dipolos, que junto con las moléculas polares tienden a seguir las variaciones del CEM, produciendo disipación. •La potencia media (por unidad de volumen) de conversión térmica depende de la conductividad del material, y éste a su vez varía. •La densidad de potencia de la onda disminuye al penetrar en el tejido, reduciéndose según un parámetro de profundidad de penetración. •Tanto la conductividad, como la profundidad de penetración dependen de la frecuencia y del material

Efectos no térmicosEfectos no térmicos •Se manifiestan por inducción de corrientes débiles, incapaces de producir calentamiento de los tejidos. •Fundamentalmente a bajas frecuencias. •Existen hipótesis sobre la influencia de los campos magnéticos en el ritmo de reacciones químicas celulares y sobre mecanismos de resonancia y amplificación en las células, no validadas experimentalmente. •La recomendación europea prevé una protección frente a campos estáticos y cuasiestáticos (hasta 1Hz) basada en efectos sobre el sistema nervioso central y el sistema cardiovascular del campo magnético y de la densidad de corriente.

Efectos no térmicos: algunos estudiosEfectos no térmicos: algunos estudios

ELF: Extremely Low FrequencyRF: Radio FrequencyEMF: Electromagnetic Field

Sobre Radiaciones ionizantes

Dosis Efectiva

Sobre Radiaciones ionizantes

Efectos Radiación Ionizante

Daño en el ADN. Mecanismos

Efectos Radiación Ionizante

Predicción y medición de campos

1. Fuentes de Radiación Electromagnética.2. Normativa sobre Protección Radioeléctrica

en España.3. Medidas Efectuadas en Entorno Urbano.4. Conclusiones.

1. Fuentes de Radiación Electromagnética

RADIACIÓN RADIOACTIVIDAD RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS:

Ionizantes No Ionizantes

EFECTOS: Térmicos No Térmicos

Banda de Frecuencias

Equipos y servicios

0 - 30 KHz

Pantallas TV / PC, líneas eléctricas

Cocinas inducción, dispositivos antirrobo de comercios, …

30 - 300 KHz

Radiodifusión en onda larga

300 - 3000 KHz

Radiodifusión en onda media

3 - 30 MHz

Radiodifusión en onda corta; Radioaficionados...

30 - 300 MHz

Radio FM, Televisión (VHF), VOR …

300 - 3000 MHz

Televisión (UHF), Telefonía Móvil, Horno microondas, Inalámbricas...

3 - 300 GHz

Comunicaciones Satélite, Abrepuertas, Enlaces Microondas, Radar...

2. Normativa sobre Protección Radioeléctrica en España.

R.D. 1066/2001 de 28 de Septiembre, desarrollado por Orden CTE/23/2002 de 11 de Enero.

Niveles de Medida. Restricciones Básicas y Niveles de Referencia: Campo: (V/m), (A/m) o Densidad de Potencia (W/m2)

Recomendación ECC/REC/(02)04 “Measuring Non-Ionising Electromagnetic Radiation (9kHz – 300GHz). (0ctubre 2003).

Límites en Telefonía Móvil:GSM (900MHz): 41’25V/mDCS(GPRS) (1800MHz):

58’3V/mUMTS(2000MHz): 61V/m

Límites en Radiodifusión y TV:AM (1MHz): 87V/mFM (100MHz): 28V/mTV (650MHz): 35V/m

2. Normativa sobre Protección Radioeléctrica en España.

Tipo de Emisión Distancia Orientativa para Cumplir Norma (al centro de antena)

Telefonía Móvil > 3m Radiodifusión FM > 30m TV – UHF > 40m Radiodifusión AM > 50m

3. Medidas Efectuadas en Valladolid.

•Medidas en banda ancha.

•100kHz a 3GHz.

•Sondas isotrópicas de E.

•Muestran efecto global.

•Medidas en banda estrecha.

•20MHz a 3GHz + AM

•Con analizadores de espectro ⇒Contribuciones diferentes fuentes

•Varias antenas directivas ⇒Discriminan direcciones de llegada

•Medidas ELF en zona centro.

•f<1kHz en E y H.

3. Medidas Efectuadas en Valladolid.

Presentación de los datos en Banda ancha

3. Medidas Efectuadas en Valladolid.

Medidas en Banda estrecha

105

106

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1010

10-5

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10-2

10-1

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AM

FM Datos

DAB

TV

GSM-900

DCS-1800

PASEO DE ZORRILLA s/n10

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610

710

810

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1010

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AM

FM

Datos

DAB

TV

GSM-900

DCS-1800

RONDA ESTE s/n

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AM

FM

Datos DAB

TV

GSM-900

DCS-1800

S. MARÍA DE LA CABEZA nº 9 10

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AM

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Datos

DAB

TV

GSM-900 DCS-1800

c/ PASIÓN (frente al museo)

3. Medidas Efectuadas en Valladolid.

Medidas en Banda estrecha

Emisiones muy por debajo de los Límites Recomendados por la Legislación.

Fuentes más importantes: Radiodifusión, TV y Móviles.

Interés de medidas ELF también.

4.- conclusiones

Instrumentación de Medida

GENERALIDADES SOBRE ANTENAS• Conceptos de radiación y antena• Tipos de antenas• Parámetros Básicos simples.

EQUIPOS DE MEDIDA• Banda Ancha• Banda Estrecha

18 GHz - 40 GHz Dimensiones reducidasPolarización lineal

Antena de Banda ancha que combina una logarítmico-periódica y una bicónica

Array planos de alta potencia para radares militares

Antena Hiper Log 4025 AARONIA

Antenas sectoriales de telefonía móvil

EQUIPOS DE MEDIDA: Equipos de Banda Ancha

Instrumental de EMR300 NARDA con sondas isotrópicas de campo eléctrico plana y ponderada (100KHz a 3GHz)

H-Field Probe Type 12 300 kHz to 30 MHzFor isotropic measurements of magnetic fields

EQUIPOS DE MEDIDA: Equipos de Banda Estrecha

Handheld Spectrum Analyzer R&S FSH6 100 kHz to 6 GHz

Diversas antenas directivas y una isotrópica usadas en las medidas

Informes y protocolos

Legislación y Normativa

Modelos de Propagación

ExterioresAmbientes abiertosAmbientes urbanos

Interiores